Детектирование амплитудно-модулированных сигналов
Детектирование амплитудно-модулированных сигналов
Некогерентный амплитудный детектор на диоде
Принципиальная электрическая схема некогерентного амплитудного детектора представлена на рисунке 41. В состав детектора включен нелинейный элемент — диод VD. Необходимость нелинейного элемента вызвана тем, что процесс детектирования связан с трансформацией спектра сигнала. Диаграммы поясняющие принцип работы модулятора представлены на рисунке 42.
Рисунок 41 - Принципиальная электрическая схема некогерентного амплитудного детектора на диоде
На диод поступает АМ сигнал SАМ(t), в спектре которого имеются составляющая несущего сигнала и боковые составляющие (рисунок 42, а). В спектре отклика диода uд(t) появляются новые составляющие: постоянная, составляющая модулирующего сигнала и высшие гармоники модулированного сигнала (рисунок 42, б). Элементы R1 C1 образуют фильтр низких частот, который шунтирует высокочастотные составляющие спектра отклика и тем самым выделяют составляющую модулирующего сигнала и постоянную составляющую uФНЧ(t) (рисунок 42, в). Разделительный конденсатор C2 задерживает постоянную составляющую спектра и в спектре выходного сигнала присутствует только составляющая модулирующего сигнала u(t) (рисунок 42, г).
Эффективное подавление высокочастотных составляющих фильтром низких частот детектора возможно при выполнении условия
Рисунок 42 - Процесс детектирования АМ сигналов
1/?0С1<<R1<<1/?C1 (29)
где С1 и R1 элементы ФНЧ.
При детектировании разделяют два режима: квадратичный и линейный.
При квадратичном режимедля детектирования сигналов используется нелинейный участок ВАХ диода, который аппроксимируется полиномом второй степени (рисунок 43). При данном режиме могут использоваться входные сигналы небольшой амплитуды, но при этом возникают большие нелинейные искажения сигнала.
Рисунок 43 - Режимы детектирования
При линейном режимеиспользуется линейный участок ВАХ диода. При этом режиме входные сигналы должны иметь достаточно большую амплитуду, но при этом нелинейные искажения сигнала отсутствуют.
Недостатком данного детектора является изменение отношения сигнал-помеха на выходе модулятора, что может привести к подавлению слабого сигнала сильной помехой. Поэтому при использовании данного детектора необходимо сначала подавлять помехи, а потом детектировать сигнал, т. е. применять додетекторную обработку сигнала.
Коэффициент передачи амплитудного детектора определяется по выражению:
где R1 — сопротивление ФНЧ детектора;
Sср — средняя крутизна ВАХ диода.
Синхронное детектирование
Синхронное детектирование— это детектирование, при котором используется опорное колебание с частотой и фазой соответствующими частоте и фазе несущего колебания.
Структурная электрическая схема синхронного детектора представлена на рисунке 44.
Рисунок 44 - Структурная электрическая схема синхронного детектора
На входы балансного или кольцевого модулятора поступают сигнал SАМ(t) и опорное колебание от генератора uг(t):
SАМ(t) = Um(1 + mАМu(t)) cos (w0t +?0);
uг(t) = Umгcos (w0t +?0).
На выходе модулятора формируется сигнал u1(t)
u1(t) =SАМ(t)?uг(t) =Um(1 +mАМu(t))cos(w0t+j0)?
?Umгcos(w0t+ ?0) = 0,5UmUmг(1 +mАМu(t))?
?(1 +cos(2w0t+ 2?0)) (31)
ФНЧ на выходе модулятора подавляет высокочастотные и постоянную составляющие и выделяет составляющие модулирующего сигнала:
uвых(t) = 0,5UmUmгmАМu(t) (32)
Для получения опорного колебания с частотой и фазой несущего колебания используется блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Блок ФАПЧ выделяет несущее колебание из поступившего сигнала и подстраивает под его параметры генератор.
Свойством и основным достоинством синхронного детектора является сохранение отношения сигнал-помеха на выходе детектора. Это объясняется тем, что данный детектор представляет собой преобразователь частоты, который переносит спектр сигнала в область низких частот без изменения формы сигнала и соотношений между составляющими спектра. Это свойство детектора позволяет применять последетекторную обработку сигнала.
Синхронный детектор позволяет также детектировать балансно-модулированные и однополосно-модулированные сигналы. Однако в данном случае возникают трудности с получением информации о частоте и фазе несущего колебания, т. к. составляющая несущего колебания в спектре этих сигналов отсутствует. Поэтому для детектирования этих сигналов применяют два технических решения:
§ при детектировании используют пилот-сигнал, который представляет собой остаток несущего колебания и передается вместе с сигналом, а на приеме выделяется системой ФАПЧ;
§ при детектировании на приемной стороне используется высокостабильный опорный генератор который вообще не синхронизируется. Для детектирования используется местная несущая отличающаяся от передаваемой на ??. При этом возникает сдвиг частот в канале связи (рисунок 45). Если этот сдвиг не превышает 10 Гц для телефонного сигнала, то получатель его не ощущает. Отсюда следуют жесткие требования к стабильности генераторного оборудования систем связи с ОМ.
Рисунок 45 - Процесс сдвига частот в канале связи
Стр. 371
Литье — наиболее простой и дешевый метод формообразования заготовок. Основным инструментом литейного производства является форма. От качества формы и материала, из которого она изготовлена,зависит качество заготовки (отливки). Формы делятся на разовые, полупостоянные и постоянные. Разовые — на одну отливку, полупостоянные — на несколько, постоянные позволяют получить до нескольких тысяч отливок.
При конструировании литых деталей необходимо учитывать литейные свойства заливаемого металла (сплава): жидкотекучесть, кристаллизацию и усадку. От жидкотекучести во многом зависит минимальная толщина s стенок отливки. Кристаллизация (застывание) сплава происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Скорость кристаллизации меняется от максимальной у поверхности до минимальной в центре отливки, при этом происходит рост кристаллов к центру.
Усадка— свойство металлов (и их сплавов) при охлаждении уменьшаться в объеме. Это необходимо учитывать, обеспечивая отливке плавные переходы от одной стенки к другой, радиусы скруглений, равностенностьи т. п.Если этого не учесть, возможны появления трещин, раковин, перекосов стенок.
Литье под давлением — самый производительный и экономичный способ изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации.Наиболее распространено литье под давлением сплавов на основе цинка, алюминия, магния и меди (латуни). В качестве основного оборудования используют литьевые машины, с горячей камерой прессования, с холодной вертикальной и горизонтальной камерой прессования. Тип машины характеризуется устройством прессующего механизма. В настоящее время используют машины с передачей давления на металл посредством поршня. Такие машины называют
поршневыми, они бывают с горячей и с холодной камерой прессования.Машины с горячей камерой прессования применяют для отливки деталей из цинковых сплавов.Машины с горячей камерой имеют гидравлический или пневматический привод, просты по устройству, высокопроизводительны и могут быть полностьюавтоматизированы.
В литьевых машинах с горизонтальной камерой прессования (рис. 9.17) литниковая система более короткая, в таких машинах меньше потери тепла и давления при подаче расплава из камеры прессования в полость формы.
Детектирование амплитудно-модулированных сигналов
Некогерентный амплитудный детектор на диоде
Принципиальная электрическая схема некогерентного амплитудного детектора представлена на рисунке 41. В состав детектора включен нелинейный элемент — диод VD. Необходимость нелинейного элемента вызвана тем, что процесс детектирования связан с трансформацией спектра сигнала. Диаграммы поясняющие принцип работы модулятора представлены на рисунке 42.
Рисунок 41 - Принципиальная электрическая схема некогерентного амплитудного детектора на диоде
На диод поступает АМ сигнал SАМ(t), в спектре которого имеются составляющая несущего сигнала и боковые составляющие (рисунок 42, а). В спектре отклика диода uд(t) появляются новые составляющие: постоянная, составляющая модулирующего сигнала и высшие гармоники модулированного сигнала (рисунок 42, б). Элементы R1 C1 образуют фильтр низких частот, который шунтирует высокочастотные составляющие спектра отклика и тем самым выделяют составляющую модулирующего сигнала и постоянную составляющую uФНЧ(t) (рисунок 42, в). Разделительный конденсатор C2 задерживает постоянную составляющую спектра и в спектре выходного сигнала присутствует только составляющая модулирующего сигнала u(t) (рисунок 42, г).
Эффективное подавление высокочастотных составляющих фильтром низких частот детектора возможно при выполнении условия
Рисунок 42 - Процесс детектирования АМ сигналов
1/?0С1<<R1<<1/?C1 (29)
где С1 и R1 элементы ФНЧ.
При детектировании разделяют два режима: квадратичный и линейный.
При квадратичном режимедля детектирования сигналов используется нелинейный участок ВАХ диода, который аппроксимируется полиномом второй степени (рисунок 43). При данном режиме могут использоваться входные сигналы небольшой амплитуды, но при этом возникают большие нелинейные искажения сигнала.
Рисунок 43 - Режимы детектирования
При линейном режимеиспользуется линейный участок ВАХ диода. При этом режиме входные сигналы должны иметь достаточно большую амплитуду, но при этом нелинейные искажения сигнала отсутствуют.
Недостатком данного детектора является изменение отношения сигнал-помеха на выходе модулятора, что может привести к подавлению слабого сигнала сильной помехой. Поэтому при использовании данного детектора необходимо сначала подавлять помехи, а потом детектировать сигнал, т. е. применять додетекторную обработку сигнала.
Коэффициент передачи амплитудного детектора определяется по выражению:
где R1 — сопротивление ФНЧ детектора;
Sср — средняя крутизна ВАХ диода.
Синхронное детектирование
Синхронное детектирование— это детектирование, при котором используется опорное колебание с частотой и фазой соответствующими частоте и фазе несущего колебания.
Структурная электрическая схема синхронного детектора представлена на рисунке 44.
Рисунок 44 - Структурная электрическая схема синхронного детектора
На входы балансного или кольцевого модулятора поступают сигнал SАМ(t) и опорное колебание от генератора uг(t):
SАМ(t) = Um(1 + mАМu(t)) cos (w0t +?0);
uг(t) = Umгcos (w0t +?0).
На выходе модулятора формируется сигнал u1(t)
u1(t) =SАМ(t)?uг(t) =Um(1 +mАМu(t))cos(w0t+j0)?
?Umгcos(w0t+ ?0) = 0,5UmUmг(1 +mАМu(t))?
?(1 +cos(2w0t+ 2?0)) (31)
ФНЧ на выходе модулятора подавляет высокочастотные и постоянную составляющие и выделяет составляющие модулирующего сигнала:
uвых(t) = 0,5UmUmгmАМu(t) (32)
Для получения опорного колебания с частотой и фазой несущего колебания используется блок фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Блок ФАПЧ выделяет несущее колебание из поступившего сигнала и подстраивает под его параметры генератор.
Свойством и основным достоинством синхронного детектора является сохранение отношения сигнал-помеха на выходе детектора. Это объясняется тем, что данный детектор представляет собой преобразователь частоты, который переносит спектр сигнала в область низких частот без изменения формы сигнала и соотношений между составляющими спектра. Это свойство детектора позволяет применять последетекторную обработку сигнала.
Синхронный детектор позволяет также детектировать балансно-модулированные и однополосно-модулированные сигналы. Однако в данном случае возникают трудности с получением информации о частоте и фазе несущего колебания, т. к. составляющая несущего колебания в спектре этих сигналов отсутствует. Поэтому для детектирования этих сигналов применяют два технических решения:
§ при детектировании используют пилот-сигнал, который представляет собой остаток несущего колебания и передается вместе с сигналом, а на приеме выделяется системой ФАПЧ;
§ при детектировании на приемной стороне используется высокостабильный опорный генератор который вообще не синхронизируется. Для детектирования используется местная несущая отличающаяся от передаваемой на ??. При этом возникает сдвиг частот в канале связи (рисунок 45). Если этот сдвиг не превышает 10 Гц для телефонного сигнала, то получатель его не ощущает. Отсюда следуют жесткие требования к стабильности генераторного оборудования систем связи с ОМ.
Рисунок 45 - Процесс сдвига частот в канале связи