38 Демодуляция ам сигнала. Работа простейшего амплитудного детектора.

Демодуляция (Детектирование сигнала) — процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.

Демодуляция однополосного сигнала возможна методом синхронного детектирования:

Результат умножения содержит два слагаемых. Первое – модулирующий сигнал, второе – однополосный сигнал на удвоенной несущей частоте.

Рис. Демодуляция однополосного сигнала: результат умножения на несущее колебание (пунктир), отфильтрованный сигнал (сплошная линия).

простейший способ – двухполупериодное детектирование (вычисление модуля сиг-нала) с последующим сглаживанием полученных однополярных полупериодов несущей фильтром низких частот.

Пример изменения однотонального амплитудно-модулированного сигнала и его физического спектра при детектировании (в реальной односторонней шкале частот и в реальной шкале амплитудных значений гармоник колебаний). Параметры представленного сигнала: несущая частота 30 Гц, частота модуляции 3 Гц, коэффициент модуляции М=1.

при детектировании спектр модулированного сигнала становится однополярным, переходит на основную несущую частоту 2ωо и уменьшается по энергии. Основная часть энергии (более 4/5) трансформируется в область низких частот и распределяется между постоянной составляющей и выделенной гармоникой сигнала модуляции. Между постоянной составляющей и выделенной гармоникой энергия распределяется в зависимости от значения коэффициента модуляции М. При М=1 энергии равны, при М=0 (в отсутствие сигнала модуляции) вся энергия переходит на постоянную составляющую.

Кроме этих составляющих в спектре появляются также 2-я, 3-я и более высокие гармоники детектированного модулированного сигнала (т.е. в данном случае на частотах {117, 120, 123} Гц, {177, 180, 183} Гц и т.д.), которые не показаны на рисунке. Энергия второй гармоники не превышает 2%, а остальных и вовсе незначительна. Демодуляторы сигнала выделяют после детектирования только низкочастотный информационный сигнал и подавляют все остальные частоты, включая постоянную составляющую (низкочастотный фильтр с подавлением постоянной составляющей).

Очевидно также, что в случае перемодуляции сигнала исходный информационный сигнал будет восстанавливаться с ошибкой.

39-40 Балансовая модуляция. Спектр и ширина полосы.

Балансовая модуляция(Двухполосная модуляция с подавленной несущей)

Модуляция – наложение информации на гармонический сигнал(в радиотехнике)

X(t)=A0[1+Mc(t)]cos(ω0t+θ0) гармонический сигнал

X(t)=c(t)cos(ω0t+θ0)

Где c(t)=Cmcos(Ωt+γ)

X(t)= A0cos(Ωt+γ)cos(ω0t+θ)=A0/2cos[(ω0+Ω)t+θ0+γ]+A0/2cos[(ω0-Ω)t+γ-θ0]

Спектр имеет вид:

Полоса пропускания должна быть равна 2Ω

Балансная и однополосная модуляция

одним из недостатков амплитудной модуляции является наличие составляющей несущего сигнала в спектре модулированного сигнала. Для устранения этого недостатка применяют балансную модуляцию.

При балансной модуляциипроисходит формирование модулированного сигнала без составляющей несущего сигнала. В основном это осуществляется путем использования специальных модуляторов: балансного или кольцевого. Временная диаграмма и спектр балансно-модулированного (БМ) сигнала представлен на рисунке 5. модулирующего (а), несущего (б) и балансно-модулированного (в) сигналов.

Также особенностью модулированного сигнала является наличие в спектре двух боковых полос несущих одинаковую информацию. Подавление одной из полос позволяет уменьшить спектр модулированного сигнала и, соответственно, увеличить число каналов в линии связи.

Модуляция при которой формируется модулированный сигнал с одной боковой полосой (верхней или нижней) называется однополосной.

алансная модуляция позволяет более рационально распределить энергию сигнала, однако ширина спектра остается такой же, как и для обычной амплитудной модуляции. В то же время симметрия спектра АМ сигнала означает, что верхняя боковая полоса и нижняя боковая полоса каждая в отдельности, полностью отображают модулирующее колебание. При этом вторая боковая полоса не несет никакой дополнительной информации, вдвое расширяя спектр. Вид модуляции, при котором в спектре амплитудно-модулированного колебания сохраняется лишь одна боковая полоса (верхняя или нижняя), называется однополосной модуляцией.

41. Угловая модуляция (частотная + фазная)

Угловая модуляция - вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

x(t)=A(t)cos(ω0t+θ)

ω – частота, θ – фаза

мгновенное значение частоты ω=dφ/dt

φ=θ0 +∫ωdt