Детектирование амплитудно-модулированных сигналов

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………....2

Методы детектирование и характеристики декодера ……………...………………...….3

Детектирование амплитудного модулированных сигналов……………..………….…..6

Синхронное детектирование ………………………………………………………….......9

Детектирование частотно –модулированных сигналов …………………………….....12

Детектирование манипулированных сигналов …………………………………….…...15

Детектирование фазоманипулированных сигналов ……………………………….….17

Детектирование импульсно –модулированных сигналов …………..……………..….20

Заключение ………………………………………….…………………………………....23

Список литературы …………………………………………………………………..…..24

Глава 1

Методы детектирования и характеристики детекторов

Детектирование — процесс выделения модулирующего сигнала из модулированного колебания или сигнала. Детектирование может осуществляться при когерентном и некогерентном приеме сигналов. При когерентном приеме,при детектировании, используются данные о начальной фазе сигнала. При некогерентном приеме,при детектировании, не используются данные о начальной фазе сигнала. Детектирование осуществляется в устройствах — детекторах. Условное графическое обозначение детектора имеет вид

Характеристиками детектора являются: детекторная, частотная характеристики и коэффициент передачи. Детекторная характеристика представляет собой зависимость постоянной составляющей напряжения на выходе детектора от изменения информационного параметра несущей, подводимой к нему. При АМ информационным параметром является амплитуда, при ЧМ частота, при ФМ фаза. Идеальная характеристика является линейной проходя через начало координат под углом a к оси абсцисс (рисунок 39). Реальная характеристика имеет отклонение, которые приводят к нелинейным искажениям модулирующего сигнала

Частотная характеристика представляет собой зависимость амплитуды выходного напряжения Um_u детектора от частоты модулирующего гармонического сигнала. Реальная характеристика имеет линейный характер и постоянна для Um_u на всех частотах (рисунок 40). Отклонение реальной характеристики от идеальной приводит к частотным искажениям модулирующего сигнала. Также как и для модуляторов, по частотной характеристике определяют полосу пропускания детектора

Коэффициент передачи детектораопределяется для гармонического модулирующего сигнала и равен отношению амплитуды гармонического сигнала Um_u К амплитуде приращения информационного параметра несущей

Кд =Um_u/?Um.(27) Кд =ktg? (28)где k

Коэффициент передачи детектора можно определить из детекторной характеристике масштабный коэффициент пропорциональности

Вывод

На диод поступает АМ сигнал S_АМ(t), в спектре которого имеются составляющая несущего сигнала и боковые составляющие . В спектре отклика диода u_д(t) появляются новые составляющие: постоянная, составляющая модулирующего сигнала и высшие гармоники модулированного сигнала . Элементы R1 C1 образуют фильтр низких частот, который шунтирует высокочастотные составляющие спектра отклика и тем самым выделяют составляющую модулирующего сигнала и постоянную составляющую u_ФНЧ(t) . Разделительный конденсатор C2 задерживает постоянную составляющую спектра и в спектре выходного сигнала присутствует только составляющая модулирующего сигнала u(t) .

Глава 2

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.

На диод поступает АМ сигнал S_АМ(t), в спектре которого имеются составляющая несущего сигнала и боковые составляющие . В спектре отклика диода u_д(t) появляются новые составляющие: постоянная, составляющая модулирующего сигнала и высшие гармоники модулированного сигнала . Элементы R1 C1 образуют фильтр низких частот, который шунтирует высокочастотные составляющие спектра отклика и тем самым выделяют составляющую модулирующего сигнала и постоянную составляющую u_ФНЧ(t) . Разделительный конденсатор C2 задерживает постоянную составляющую спектра и в спектре выходного сигнала присутствует только составляющая модулирующего сигнала u(t) .Эффективное подавление высокочастотных составляющих фильтром низких частот детектора возможно при выполнении условия

1/?₀С₁<< R₁ << 1/?C₁

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.

При линейном режиме используется 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 до детекторную обработку сигнала. Коэффициент передачи амплитудного детектора определяется по выражению:где R1 — сопротивление ФНЧ детектора; Sср — средняя крутизна ВАХ диода

Вывод

На диод поступает АМ сигнал S_АМ(t), в спектре которого имеются составляющая несущего сигнала и боковые составляющие . В спектре отклика диода u_д(t) появляются новые составляющие: постоянная, составляющая модулирующего сигнала и высшие гармоники модулированного сигнала . Элементы R1 C1 образуют фильтр низких частот, который шунтирует высокочастотные составляющие спектра отклика и тем самым выделяют составляющую модулирующего сигнала и постоянную составляющую u_ФНЧ(t) . Разделительный конденсатор C2 задерживает постоянную составляющую спектра и в спектре выходного сигнала присутствует только составляющая модулирующего сигнала u(t) .

Глава 3.

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.

На входы балансного или кольцевого модуля то поступает сигнал S_АМ(t) и упорное колебание от генератораu_г(t):S_АМ(t) = Um(1 + m_АМ u(t))cos(w₀t +?₀);u_г(t) = Um_г cos (w₀t + ?₀).На выходе модулятора формируется сигналu₁(t)u₁(t) = S_АМ(t) ? u_г(t)= Um (1+ m_АМ u(t)) cos (w₀t + j₀)? ?Um_г cos (w₀t + ?₀) = 0,5 Um Um_г (1 + m_АМu(t))??(1 + cos (2w₀t + 2?₀)) ФНЧ на выходе модулятора подавляет высокочастотные и постоянную составляющие и выделяет составляющие модулирующего сигнала :u_вых(t) = 0,5 Um Um_г m _АМ u(t) 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 балансного -модулированные и однополосной модулированные сигналы.

Однако в данном случае возникает трудности с получением информации о частоте и фазе несущего колебания .к составляющая несущего колебание в секторе этих сигналов отсутствуют . по этому для детектирование этих сигналов применяют два технических решение при датировании используют пилот сигнал ,которые представляет собой остаток несущего колебания и передается вместе с сигналом а на выделяется системой ФАПЧ. при детектировании на приемной стороне используется высокостабильной опорный генератор который вообще не синхронизируется Для детектирования используется местная несущая отличается от передаваемой на ??? При этом возникает сдвиг частот связи на рисунке .если этот сдвиг не превышает 10 ГЦ для телефонного сигнала ,то получатель его не ощущает .отсюда следует жесткое требование к стабильности генераторного образование систем связи с ОМ

Вывод

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 балансного-модулированные и однополосной модулированные сигналы. Однако в данном случае возникают трудности с получением информации о частоте и фазе несущего колебания

Глава 4