9. Параллельный модулятор

В любом радиотехническом устройстве приходится встречаться с преобразованием электрических колебаний.

Чтобы использовать высокочастотные колебания для передачи сигналов, необходимо каким-либо образом воздействовать на них, изменяя амплитуду, частоту или фазу в соответствии с передаваемым сигналом. При приеме этих колебаний необходимо на основании изменения одного из параметров высокочастотных колебаний получить передаваемый сигнал.

Происходящие при этом процессы изменения формы, частоты или фазы называются преобразованием колебаний.

Модуляция – изменение одного из параметров сигнала несущей частоты по закону модулирующего сигнала. Изменяемые параметры:

• амплитуда

• частота и фаза

• относительная ширина импульса.

Амплитудная модуляция

где – глубина модуляции

– амплитуда колебаний в режиме молчания

– максимальное приращение амплитуды колебаний при модуляции

Амплитудная модуляция применяется на длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких волнах (КВ). Расстояние между станциями 9 кГц. Чем уже полоса занимаемых частот, тем легче при одинаковой мощности передатчика обеспечить дальность или во столько же раз уменьшить шумы.

Схема простейшего демодулятора.

К онденсатор пропускает только низкие частоты. На резисторе имеем демодулированный сигнал.

Достоинства: узкая полоса занимаемых частот, простота модуляции и демодуляции.

Недостатки: высокая подверженность промышленным и атмосферным помехам.

Однополосная модуляция

При однополосной модуляции используется передача только одной боковой полосы; несущая и вторая боковая полосы подавляются. Использование однополосной модуляции позволяет размещать в отведенном диапазоне удвоенное количество каналов связи и, в результате, получить общий теоретический выигрыш мощности радиопередатчика в 16 раз (практически в 10 раз). Используется для специальных видов связи SSB. При однополосной модуляции передается только часть сигнала.

Частотная и фазовая модуляция

где β – индекс модуляции

– функция Бесселя 1-го рода n-порядка от индекса модуляции.

Для составляющих с энергией < 3% от энергии несущей в практический спектр войдут члены с n ≤ β

Если β≤1 –– модуляция узкополосная, в практический спектр, кроме несущей, входят только 2 боковые гармоники и он имеет ту же ширину, что и спектр амплитудно-модулированных колебаний.

Если β>1 –– модуляция широкополосная.

Достоинства: высокая защищенность от помех при воздействии атмосферных и промышленных помех.

Недостатки: относительно широкая полоса занимаемых частот (≥150 кГц), относительная сложность модуляции и демодуляции.

Применение:

Из-за большой помехоустойчивости линии связи основное применение имеет ЧМ.

ФМ используется как промежуточный вид для получения частотной, т. н. косвенные методы ЧМ.

Импульсная модуляция

В зависимости от того, какой из параметров импульсной последовательности изменяется в процессе модуляции, различают виды модуляции:

Амплитудно-импульсная –– АИМ

Широтно- импульсная –– ШИМ

Фазо импульсная –– ФИМ

Частотно импульсная –– ЧИМ

Кодо импульсная –– КИМ

Модуляция импульсов по фазе состоит в изменении временного положения импульсов относительно опорных или тактовых точек и получается путем дифференцирования ШИМ.

Применение: наиболее часто импульсная модуляция используется в многоканальной радиосвязи и телеметрии. ШИМ используется в импульсных стабилизаторах и преобразователях напряжения, в схемах управления электродвигателем.

Рассмотрим параллельный модулятор (рис. 9.1а)). Модулирующий сигнал поступа­ет на базу транзистора VТ1 в схеме усилителя с коллектор­ной и эмиттерной нагрузкой. Сигналы на коллекторе и эмит­тере VТ1 равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на . Эти сигналы используются в качестве напряжения питания для транзистора VТ2, на базу которого поступает сигнал несущей частоты. Сигнал несущей частоты, усиленный транзистором VТ2, работающим при малых напряжениях между коллектором и эмитте­ром, обладает нелинейными искажениями, Для уменьшения их необ­ходима последующая фильтрация. Возможно включение в коллек­торную цепь транзистора VТ2 вместо резистора R5 контура LС, настроенного на резонансную частоту. Схема может работать в широком диапазоне частот. Частота несущего сигнала должна быть более 100 кГц. При уменьшении частоты несущего сигнала возмож­ны значительные нелинейные искажения.

Рис.9.1, а)Параллельный модулятор

Задание к лабораторной работе:

Pис. 9.1, б)

1. Изучить теоретическую часть лабораторной работы.

2. Собрать усилитель по схеме, изображенной на рисунке 9.1,б)

В отчет по этой работе внести таблицу с исходными данными (табл. 1)

Таблица 1

R24,кОМ	R25,кОМ	R26,кОМ	R27,кОМ	R28,кОМ		R29,кОМ	R30,кОМ
R31,кОМ	C9,мкФ	C10,мкФ	C11,мкФ

3. Подать высокочастотный (более 100 кГц) сигнал на вход схемы модулятора.

4. Задавшись 4-мя различными амплитудами модулирующего сигнала пронаблюдать изменение выходного сигнала. Зарисовать характеристику.

5. Задавшись 4-мя различными фазами модулирующего сигнала пронаблюдать изменение выходного сигнала. Зарисовать характеристику.

6. Рассчитать для каждого случая глубину модуляции, полученные данные занести в таблицу.