- •Системы электросвязи. Одноканальные и многоканальные системы. Структурные схемы. Назначение функциональных узлов. Виды информации и сообщений. Сигнал (определение). Система электросвязи
- •Информация, сообщение, электрический сигнал
- •Классификация сигналов по информативности, форме и характеру изменения сигнального параметра. Классификация сигналов электросвязи
- •Физические характеристики сигналов. Физические характеристики канала связи. Условия согласования канала и сигнала. Характеристики сигналов электросвязи
- •Характеристики каналов связи
- •Основные способы представления сигналов. Математическая модель, векторная и временные диаграммы. Пояснить на примерах. Математическая модель сигнала
- •Временная диаграмма сигнала
- •Векторная диаграмма сигнала
- •Основные способы представления сигналов. Спектральные диаграммы. Виды спектров. Спектральная диаграмма сигнала
- •Виды спектров
- •Использование ряда Фурье для анализа спектров периодических негармонических сигналов на примере периодической последовательности прямоугольных импульсов. Ряд Фурье
- •Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов. Зависимость спектра от периода следования импульсов и их длительности. Ширина спектра. Разложение в ряд Фурье пппи
- •Использование преобразования Фурье для анализа спектра непериодических сигналов. Спектр одиночного прямоугольного импульса. Интегральные преобразования Фурье
- •Определение спектра опи
- •Сравнение спектров периодической последовательности прямоугольных импульсов.
- •Нелинейные элементы (нэ). Свойства нелинейных элементов. Способы аппроксимации характеристик нэ. Исходные понятия и определения
- •Классификация нэ
- •Общие понятия
- •Полиномиальная аппроксимация
- •Аналитический метод анализа спектра отклика нелинейной цепи на гармоническое воздействие. Спектральный состав отклика при аппроксимации степенным полиномом. Методы спектрального анализа
- •Слабонелинейный режим работы нэ
- •Анализ спектра отклика нелинейной цепи на бигармоническое воздействие. Комбинационные частоты. Бигармоническое воздействие
- •Амплитудная модуляция
- •Сигнал с аналоговой двухполосной амплитудной модуляцией с большим уровнем несущей. Математическая модель. Спектр сигнала при модуляции гармоническим и сложным сигналами. Спектр ам сигнала
- •Сигнал с аналоговой частотной модуляцией гармонической несущей. Временная диаграмма и математическая модель сигнала. Девиация частоты и индекс частотной модуляции. Угловая модуляция
- •Частотная модуляция
- •Сигнал с аналоговой частотной модуляцией гармонической несущей. Математическая модель сигнала. Спектр сигнала при различных индексах частотной модуляции. Ширина спектра. Гармоническая чм
- •Гармоническая фм
- •Двоичная аМн
- •Двоичная чМн
- •Дискретизация непрерывных сигналов по времени. Теорема в. А. Котельникова (определение, временные диаграммы). База сигнала. Теорема Котельникова
- •Восстановление дискретных по времени сигналов. Ряд в. А Котельникова (пояснить временными диаграммами). Преимущества передачи дискретных сообщений. Содержание теоремы Котельникова
- •Повторная (двойная) модуляция. Необходимость, примеры временных диаграмм (модулирующий сигнал, две несущие и два модулированных сигнала). Повторная модуляция
- •Этапы цифровой модуляции. Дискретизация непрерывных сигналов по времени и по уровню. Шкала квантования, шум квантования. Равномерное и неравномерное квантование. Аналого-цифровое преобразование
- •Каналы электросвязи. Классификация каналов.
- •Классификация каналов связи
- •Характеристики каналов связи
- •Каналы электросвязи. Математические модели каналов электросвязи.
- •Помехи и искажения в каналах электросвязи. Классификация помех и искажений. Отличие помех от искажений.
- •Искажения в канале
- •Помехи в канале
- •Информационные характеристики источников дискретных сообщений. Энтропия. Свойства энтропии. Производительность и избыточность источника. Количественная мера информации
- •Информационные характеристики источника дискретных сообщений
- •Пропускная способность канала
- •Основная теорема Шеннона
- •Процесс возбуждения колебаний в аг
- •Энергетическое равновесие в аг
- •Условие баланса амплитуд
- •Условие баланса фаз
- •Мягкий и жесткий режимы возбуждения генератора. Достоинства и недостатки мягкого и жесткого режимов возбуждения. Область применения lc-автогенераторов. Режим мягкого самовозбуждения аг
- •Режим жесткого самовозбуждения
- •Цепочечные rc-автогенераторы с фазосдвигающей цепью. Структурная электрическая схема. Принцип работы и виды фазосдвигающей цепи. Условия самовозбуждения цепочечного rc-автогенератора.
- •Цепочный rc-автогенератор
- •Однотактные модуляторы
- •15.1 Методы формирования ом сигнала
- •Формирование частотно-модулированных и фазомодулированных сигналов. Прямые и косвенные методы. Структурные схемы модуляторов. Принцип действия.
- •Прямой метод чм
- •Прямой метод фм
- •Косвенный метод чм
- •Косвенный метод фм
- •Дискретная модуляция гармонической несущей. Способы формирования сигналов аМн, чМн, фМн. Электрическая структурная схема ключевого формирователя манипулированных сигналов. Общие сведения
- •Амплитудно-импульсная модуляция
- •Частотно-импульсная модуляция
- •Широтно-импульсная и фазо-импульсная модуляция
- •Однотактный диодный фд
- •Частотно-амплитудные детекторы
- •Детектирование амплитудно-манипулированных сигналов (аМн). Поэлементный приём. Структурная электрическая схема когерентного демодулятора сигнала аМн. Принцип работы.
- •Детектирование фазомодулированных сигналов (фМн). Поэлементный приём. Структурная электрическая схема когерентного демодулятора сигнала фМн. Принцип работы.
-
Цепочечные rc-автогенераторы с фазосдвигающей цепью. Структурная электрическая схема. Принцип работы и виды фазосдвигающей цепи. Условия самовозбуждения цепочечного rc-автогенератора.
Использование LC-генераторов для генерирования низкочастотных гармонических колебаний затруднительно, т.к. необходимо увеличивать индуктивность и емкость контура, что связано с уменьшением добротности контура и увеличением его габаритов и массы. Поэтому на этих частотах используют RC-генераторы.
Из множества разновидностей на практике находят применение цепочные и мостовые RC-автогенераторы.
Цепочный rc-автогенератор
Рисунок 13.1 – Структурная схема цепочного RC-автогенератора.
Низкочастотный усилитель в пределах полосы пропускания имеет постоянный коэффициент усиления и постоянный фазовый сдвиг 180° между входным и выходным напряжениями. Форма генерируемых колебаний в таком генераторе оказывается зависящей от частотных характеристик цепи обратной связи. Если АЧХ и ФЧХ цепи обратной связи равномерны в полосе частот, равной или превышающей полосу пропускания усилителя, то при выполнении условий БА и БФ в полосе пропускания усилителя, на выходе генератора будут наблюдаться колебания, отличающиеся по форме от гармонических. Если ФЧХ цепи обратной связи такова, что для одной частоты создаются преимущественные условия (фазовый сдвиг 180° между входным и выходным напряжениями), тогда условие БФ будет соблюдаться только для этой частоты, и в таком RC-генераторе возникнут гармонические колебания с частотой .
Для развития процесса самовозбуждения генератора необходимо выбрать коэффициент чуть-чуть больше . Тогда при подключении генератора к источнику питания малейшие колебания на частоте через цепь ПОС будут поступать на вход усилителя, а т.к. , то эти колебания будут усиливаться усилителем чуть больше, чем ослабляться цепью ПОС. Поэтому с каждым циклом амплитуда колебаний на частоте будет возрастать. При достижении амплитудой величины напряжения насыщения за счет нелинейности амплитудной характеристики коэффициент усиления становится , и на выходе генератора будут установившиеся колебания частотой и постоянной амплитуды . При этом искажения формы гармонического колебания (срез амплитуды) будет минимальным.
Рисунок 13.2 – Временная диаграмма возбуждения генератора.
Для поворота фазы выходного напряжения усилителя на 180° в цепь ПОС включается фазосдвигающая цепь (ФСЦ), состоящая из нескольких (обычно трех или четырех) фазосдвигающих RC-звеньев.
Рисунок 13.3 – Принципиальная схема (а) и векторная диаграмма (б)
фазосдвигающего звена.
Практически элементы RC-звена подбираются так, чтобы . В зависимости от включения схемы ФСЦ называют R-параллель или С-параллель.
Рисунок 13.4 – Трехзвенная ФСЦ: R-параллель и С-параллель.
Частота генерируемых колебаний автогенератора соответствует частоте, при которой сдвиг фаз между напряжениями и достигает 180°:
- R-параллель; - С-параллель.
Требуемый для обеспечения самовозбуждения коэффициент усиления усилителя , где - коэффициент передачи цепи ПОС на частоте генерации.
Рисунок 13.5 – Принципиальная схема RC-автогенератора с трехзвенной ФСЦ:
R1R2 – делитель напряжения. Обеспечивает режим по постоянному току;
R4C1 – элементы температурной эмиттерной стабилизации рабочей точки;
R3 – нагрузка однокаскадного усилителя на транзисторе VT, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ);
С2 – С4, R5 – R7 – элементы ФСЦ. R5 – R7 должны быть много больше, чем R3, чтобы не уменьшать коэффициент усиления усилителя.
БФ выполняется автоматически, т.к. трехзвенная RC-цепь имеет фазовый сдвиг 1800 и каскад с ОЭ сдвигает фазу на 1800, поэтому суммарный фазовый сдвиг по цепям усиления и цепям обратной связи составляет 3600.
БА выполняется за счет применения каскада с коэффициентомусиления больше 29, т.к. коэффициент передачи трехзвенной RC-цепи 1/29. Это необходимо для выполнения условия самовозбуждения: .
При подключении к источнику питания уменьшается потенциал коллектора (ток коллектора возрастает), и это уменьшение через RC-цепь поступает на вход усилителя и приводит к уменьшению , т.е. к росту потенциала коллектора. Теперь рост потенциала поступает через RC-цепь на базу транзистора, увеличивая потенциал базы и уменьшая потенциал коллектора. Таким образом, на выходе устройства наблюдаются колебания электрической энергии.
АГ с ФСЦ обычно применяют для генерирования гармонических колебаний фиксированной частоты, что связано с трудностью перестройки частоты в широком диапазоне.
-
RC-автогенератор с мостом Вина. Структурная и функциональная электрические схемы. Принцип действия. Условия самовозбуждения.
Рисунок 13.6 – Структурная схема RC-автогенератора с мостом Вина.
Низкочастотный усилитель имеет постоянный коэффициент усиления и постоянный фазовый сдвиг 3600 между входным и выходным напряжениями в пределах полосы пропускания. ФЧХ цепи ПОС такова, что для одной частоты создаются преимущественные условия (нулевой фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями). Т.к. коэффициент передачи двухкаскадного усилителя существенно больше отношения , то выходное напряжение достигнет значения раньше амплитудного значения, что приведет к значительным искажениям формы колебаний.
Рисунок 13.7 – Искажения формы колебаний.
Линейная отрицательная обратная связь (ООС) приводит к уменьшению коэффициента усиления, а следовательно к уменьшению искажений формы колебаний. Для поддержания и минимальных искажений формы используют автоматическое регулирование коэффициента усиления в зависимости от амплитуды генерируемых колебаний. Для этого используется цепь нелинейной ООС, когда одним из ее элементов является нелинейное сопротивление. Изменение его сопротивления приводит к изменению глубины ООС, а следовательно коэффициента усиления усилителя.
Мост Вина представляет собой четырехплечный мост переменного тока, два плеча которого состоят из частотно зависимых элементов, а два других – чисто активные.
Рисунок 13.8 – Мост Вина:
R1,R2,C1,C2 – частотозависимая ветвь моста (ветвь ПОС);
R3,R4 – активная ветвь моста (ветвь ООС).
Существует единственная частота
,
на которой фазовый сдвиг между подводимым напряжением и напряжением на выходе равен нулю.
Коэффициенты передачи ветви ПОС моста Вина на этой частоте равен . Следовательно, минимальный коэффициент усиления для обеспечения выполнения БА . Реальный двухкаскадный усилитель позволяет получить усиление по напряжению намного превышающий , поэтому такой усилитель охватывается глубокой ООС.
RC-генераторы применяют при радиотехнических измерениях в диапазоне звуковых, низких и очень низких частот.
-
Формирование двухполосных амплитудно-модулированных сигналов с большим уровнем несущей. Однотактный амплитудный модулятор на диоде. Принципиальная электрическая схема. Принцип действия. Временные диаграммы.
Общие сведения
Для формирования АМ сигнала необходимо сумму напряжений несущего колебания и модулирующего сигнала подать на вход нелинейной цепи, содержащей полупроводниковый диод или транзистор. Спектр тока в такой цепи содержит составляющие, которых нет в воздействующем на нее напряжении. Остается выделить с помощью электрического фильтра составляющие, образующие АМ сигнал.
На ВАХ диода, транзистора или лампы можно выделить квадратичный и линейный участок. Использование первого участка определяет режим малого сигнала, при котором входное напряжение не должно заходить как в область отсечки, так и в область насыщения. Использование второго участка определяет режим сильного сигнала, при котором входное напряжение переводит транзистор в режим отсечки, а может переводить его и в режим, близкий к насыщению. ВАХ на первом участке аппроксимируют полиномом -ой степени, а на втором участке – ломаной прямой.
Амплитудные модуляторы классифицируют:
1. по схеме соединения НЭ - на однотактные (содержащие один НЭ), балансные (представляющие собой два однотактных), и кольцевые (представляющие собой два балансных);
2. по типу применяемых НЭ – на пассивные (на полупроводниковых диодах) и активные (на лампах, транзисторах).