8. По какому параметру сигнала определяется практическая ширина его частотного спектра..

Практическая ширина частотного спектра сигнала определяется по длительности импульсов (или по скважности).. 

Чем больше скважность, тем шире спектр.

С увеличением длительности импульса его ширина спектра уменьшается. В общем случае произведение ширины спектра импульса на его длительность есть постоянное число, зависящее только от формы импульса.

10. Частотные преобразователи: умножители и делители частот, модуляторы и демодуляторы. Электрические фильтры частот и условие их работы. Особенности формирования и детектирования манипулированных сигналов.

Фильтры

Фильтр – устройство, которое обеспечивает прохождение сигналов определённой группы частот. По диапазону частот выделяют фильтры: ФНЧ, ФВЧ, ПФ, ППФ. Фильтры также бывают пассивными, т.е. без потребления энергии, и активные, т.е. с усилителем.

Добротность – отношение реактивного сопротивления к активному. Добротность характеризует крутизну фронта спада коэффициента передачи. Чем больше добротность, тем больше крутизна.

где   — полоса пропускания;   — резонансная частота фильтра.

Параллельная работа фильтра

Чтобы фильтры работали параллельно необходимо использовать согласующее устройство. Сопротивление фильтров в полосе пропускания является активным, а вне полосы пропускания носит реактивный характер.  Без СУ действия фильтров не согласованы. СУ необходимо для того, чтобы сопротивление близ лежащего фильтра не влияло на активное сопротивление соседнего фильтра.

Преобразователи частот

Преобразование частот основано на использовании нелинейных элементов. Частотные системы передачи используют гармонические сигналы.

Разделяют на:

        умножители и делители частот;

        модуляторы и демодуляторы.

Умножение частот

Линейные электрические элементы имеют линейную вольт амперную характеристику (ВАХ).Зависимость тока от напряжения линейна и выражается

,

где а – коэффициент пропорциональности, равный  . ВАХ данного элемента приведена ниже.

Рисунок– ВАХ линейного элемента.

Нелинейные электрические элементы (НЭ) имеют нелинейную ВАХ. Зависимость тока от напряжения выражается нелинейным образом

.

ВАХ данного элемента приведена ниже.

 

Рисунок– ВАХ нелинейного элемента.

Принцип работы преобразователей частот основан на использовании НЭ. Преобразователи частот представляют частотную систему, в состав которой входят НЭ.  Частотная система – система, оперирующая с гармоническими сигналами

 

 

Пусть  ,  , тогда:

С помощью фильтра на выходе нелинейной цепи, мы можем выделить кроме тока с частотой , ток с удвоенной частотой 2 — его вторую гармонику.

Коэффициент разложения определяют из ВАХ диода путём решения уравнений. На этом основан принцип умножения частот.

Деление частот

 

 

 

 

Если на вход нелинейной цепи подать два косинусоидальных напряжения и ограничиться первыми тремя членами (а₀, а₁ , a₂), то получим, что на выходе нелинейной цепи кроме токов с частотой  и Ω появились токи с удвоенной частотой 2 и 2Ω, а также токи суммарных и разностных частот, так называемых комбинационных продуктов  преобразования  +Ω и -Ω.

 

Если включить в схему модулятора и демодулятора н.э. и подать на вход 2 косинусоидальных колебания  и Ω, то на выходе возникнут гармоники этих сигналов и различные комбинационные частоты. Частота  называется несущей, т.к. с её помощью информационный сигнал с частотой Ω переносится в область частот , т.е. осуществляется модуляция и демодуляция частоты информационного сигнала. Комбинационные частоты второго порядка +Ω и -Ω содержат информацию о сигнале с частотой Ω. -Ω — нижняя боковая частота, +Ω — верхняя боковая частота. В реальных условиях сигналы являются многочастотными, т.е. содержат составляющие с различными частотами от Ω₁ до Ω_n. При  подаче на вход модулятора исходной полосы частот Ω₁…Ω_n,  а также несущей частоты  на его выходе появляются верхняя +(Ω₁…Ω_n) и нижняя -(Ω₁… Ω_n) боковые полосы частот, а также другие паразитные продукты преобразования. Передавать в линейный тракт две боковые полосы нецелесообразно, т.к. полоса частот, занимаемая ими, в 2 раза превышает полосу исходного информационного сигнала. Поэтому в системах передачи с ЧРК на выходе модулятора включаются полосовые фильтры, которые выделяют одну из боковых полос и подавляют вторую. Модулятор совместно с полосовым фильтром или демодулятор совместно с фильтром нижних частот осуществляют перенос полосы частот информационного сигнала из одного диапазона в другой без её изменения. Устройство, осуществляющее такой перенос, называется преобразователем частоты.

Используя преобразователь, можно получить:

Однотактный простой преобразователь:

(n, m) = nm ± m, n, m = 0, 1, 2, 3, 5.

 

 

 

Двухтактный преобразователь (балансный модулятор):

(n, m) = nm ± m, n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, m = 1, 3, 5, 7.

  Кольцевой преобразователь:

(n, m) = nm ± m, n =1, 3, 5, 7, m = 1, 3, 5, 7.

 

Формирование и детектирование манипулированного сигнала

Формирование ОБП (однополосная боковая) сигнала

Необходимо подавить несущее колебание. Для этого можно использовать либо балансный (БМ), либо кольцевой модулятор (КМ).

Подавить несущее колебание можно используя фазоразностный модулятор (ФРМ). Используется два кольцевых модулятора (КМ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НБП — нижняя боковая полоса;

ВБП — верхняя боковая полоса;

ФВ — фазовращательная цепочка.