Амплитудная и угловая модуляция сигналов - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат

Анализ причин использования в радиоэлектронике гармонического колебания высокой частоты как несущего колебания. Общая характеристика амплитудной, угловой, импульсной и импульсно-кодовой модуляции сигналов. Комплекс форм передачи сигналов в электросвязи.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Амплитудная и угловая модуляция сигналов
колебание амплитуда угол модуляция сигнал
Перенос сигнала из одной точки пространства в другую осуществляет система электросвязи. Электрический сигнал является, по сути, формой представления сообщения для передачи его системой электросвязи.
Чтобы передать сигнал в системе электросвязи, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика естественно использовать те материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например электромагнитное поле в проводах (проводная связь), в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь).
Обычно в качестве переносчика используется гармоническое колебание высокой частоты - несущее колебание. Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по заказу изменения первичного сигнала (т.е. в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Причина использования в качестве несущего колебания гармонического колебания высокой частоты заключается в том, что ростом частоты растет и энергия колебания, а это способствует более дальнему распространению сигнала в среде передачи.
Обычно в качестве переносчика используют гармоническое колебание высокой частоты - несущее колебание. Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по закону изменения первичного сигнала (т.е. в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Запишем гармоническое колебание, выбранное в качестве несущего, в следующем виде:
Это колебание полностью характеризуется тремя параметрами: амплитудой V , частотой щ и начальной фазой ц. Модуляцию можно осуществить изменением любого из трех параметров по закону передаваемого сигнала/
Изменение во времени амплитуды несущего колебания пропорционально первичному сигналу s ( t ), т.е.
где к am - коэффициент пропорциональности, называется амплитудной модуляцией (АМ).
Несущее колебание (3) с модулированной по закону первичного сигнала амплитудой равно:
Если в качестве первичного сигнала использовать то же гармоническое колебание (но с более низкой частотой Щ) s ( t )= S   соs ( Щ t ) , то модулированное колебание запишется в виде (для упрощения взято ц = 0 ):
V(t) = (V + к am Sсоs (Щt)) соs(щt).
Вынесем за скобки V и обозначим V = к am S и М am = Д V / V . Тогда
v(t)=V(1+ М am соs(Щt))соs(щt). (2)
Параметр М am = Д V / V называется глубиной амплитудной модуляции. При М am = 0 модуляции нет и v ( t ) = v 0 ( t ), т.е. получаем немодулированное несущее колебание (1). Обычно амплитуда несущего выбирается больше амплитуды первичного сигнала, так что М am ? 1 .
На рис. 1. показана форма передаваемого сигнала (рис. 1. а), несущего колебания до модуляции (рис. 1. б) и модулированного по амплитуде несущего колебания (рис. 1. в).
Произведя в (2) перемножение, получим, что амплитудно-модулированное колебание
v(t)= Vсоsщt + (М am V/2)cos(Щ+щ)t +(М am V/2)cos(Щ-щ)t.
состоит из суммы трех гармонических составляющих с частотами щ , Щ+щ и Щ-щ и амплитудами соответственно V , М am V/ 2и М am V/ 2. Таким образом, спектр амплитудно-модулированного колебания (или АМ-колебания) состоит из частоты несущего колебания и двух боковых частот, симметричных относительно несущей, с одинаковыми амплитудами (рис. 2. б ). Спектр первичного сигнала s ( t ) приведен на рис 2. a.
Если первичный сигнал сложный и его спектр ограничен частотами Щ min и Щ m ax (рис. 2. в), то спектр АМ-колебания будет состоять из несущего колебания и двух боковых полос, симметричных относительно несущей (рис. 2 г).
Анализ энергетических соотношений показывает, что основная мощность АМ-колебания заключена в несущем колебании, которое не содержит полезной информации. Нижняя и верхняя боковые полосы несут одинаковую информацию и имеют более низкую мощность.
Можно изменять во времени пропорционально первичному сигналу s ( t ) не амплитуду, а частоту несущего колебания:
щ (t) = щ+ k Ч M S(t) = щ + Дщ cos Щt, (3)
где k Ч M - коэффициент пропорциональности; величина Дщ = k Ч M S -называется девиацией частоты (фактически это максимальное отклонение частоты модулированного сигнала от частоты несущего колебания).
Такой вид модуляции называется частотной модуляцией . На рис 3. показано изменение частоты несущего колебания при частотной модуляции.
Рис. 3 а, б - Формирование ЧМ-сигнала
При изменении фазы несущего колебания получим фазовую модуляцию
ц ( t ) = ц + k Ф M S(t) = ц + Д ц cos Щ t , (4)
где k Ф M - коэффициент пропорциональности, Дц = k Ф M S = М Ф M - индекс фазовой модуляции.
Между частотной и фазовой модуляцией существует тесная связь. Представим несущее колебание в виде
где ц - начальная фаза колебания, a Ш( t ) - его полная фаза. Между фазой Ш( t ) и частотой щ существует связь:
Подставим в (5) выражение (4) для щ( t ) при частотной модуляции:
Величина М чм = Дщ/Щ называется индексом частотной модуляции.
Частотно-модулированное колебание запишется в виде:
v(t) = Vcos (щt +М чм sin Щt + ц). (6)
Фазомодулированное колебание с учетом (6) для ц ( t ) следующее:
v(t) = Vcos (щt+ М фм sinЩt + ц) (7)
Из сравнения (6) и (7) следует, что по внешнему виду сигнала v ( t ) трудно различить, какая модуляция применена - частотная или фазовая. Часто оба эти вида модуляции называют угловой модуляцией , а М ЧМ и М ФМ - индексами угловой модуляции.
Несущее колебание, подвергнутое угловой модуляции (6) или (7), можно представить в виде суммы гармонических колебаний:
v(t) = V{I 0 (M)cosщt + I 1 (M)cos(щ+Щ)t + I 1 (M)cos(щ-Щ)t+I 2 (M 2 )cos(щ+2Щ)t + I 2 (M)cos(щ+ 2Щ)t +I 3 (W)cos(щ+3Щ)t +I 3( M)cos(щ-3Щ)t+ ...}.
Здесь M - индекс угловой модуляции, принимающий значение М ЧМ при ЧМ и М ФМ при ФМ. Амплитуды гармоник в этом выражении определяются некоторыми коэффициентами I k ( M ) , значения которых при различных аргументах приводятся в специальных справочных таблицах. Чем больше М , тем шире спектр модулированного колебания.
Таким образом, спектр модулированной несущей при угловой модуляции даже при гармоническом первичном сигнале s ( t ) состоит из бесконечного числа дискретных составляющих, образующих нижнюю и верхнюю боковые полосы спектра, симметричные относительно несущей частоты и имеющие одинаковые амплитуды (рис. 4.).
В случае, если первичный сигнал s( t ) имеет форму, отличную от синусоидальной, и занимает полосу частот от Щ min до Щ m ax , то спектр модулированного колебания при угловой модуляции будет иметь еще более сложный вид.
Часто в качестве переносчика используют периодическую последовательность сравнительно узких импульсов. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v 0 ( t ) характеризуется параметрами (рис. 5): амплитудой импульсов V , длительностью (шириной) импульсов ф и ; частотой следования (или тактовой частотой) f T = 1 / T , где Т - период следования импульсов ( щ T = 2р f T ); положением (фазой) импульсов относительно тактовых (отсчетных) точек. Отношение T / ф и называется скважностью импульса.
Рис. 5. - Последовательность прямоугольных импульсов
По закону передаваемого первичного сигнала можно изменять (модулировать) любой из перечисленных параметров импульсной последовательности. При этом модуляция называется импульсной .
Рис. 6. а, б, в, г, д - Варианты импульсной модуляции
В зависимости от того, какой параметр модулируется первичным сигналом s ( t ), различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала (рис. 6. а) изменяется амплитуда импульсов (см. рис. 6. б); широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов (рис. 6. в); частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) - изменяется частота следования импульсов (рис. 6. г); фазо-импульсную модуляцию (ФИМ) - изменяется фаза импульсов, т.е. временное положение относительно тактовых точек (рис. 6. д) . Модуляцию ФИМ и ЧИМ объединяют во временно-импульсную (ВИМ). Между ними существует связь, аналогичная связи между фазовой и частотной модуляцией синусоидального колебания.
В качестве примера на рис. 7 показан спектр АИМ-сигнала при модуляции импульсной последовательности сложным первичным сигналом s ( t ) с полосой частот от 0 до Щ. Он содержит спектр исходного сигнала s ( t ), все гармоники тактовой частоты щ T (т.е. частоты 2щ Т , Зщ Т , 4щ Т и т.д.) и боковые полосы частот около гармоник тактовой частоты.
Спектры сигналов ШИМ, ЧИМ и ФИМ имеют еще более сложный вид.
Импульсные последовательности, изображенные на рис. 6. а, б, в, г, д, называются последовательностями видеоимпульсов . Если позволяет среда распространения, то видеоимпульсы передаются без дополнительных преобразований (например, по кабелю). Однако по радиолиниям передать видеоимпульсы невозможно. Тогда сигнал подвергают второй ступени преобразования (модуляции).
Модулируя с помощью видеоимпульсов гармоничное несущее колебание достаточно высокой частоты, получают радиоимпульсы, которые способны распространятся в эфире. Полученные в результате сочетания первой и второй ступеней модуляции сигналы могут иметь названия АИМ-АМ, ФИМ-АМ, ФИМ-ЧМ и др.
Импульсно-кодовая модуляция применяется во всех современных цифровых системах связи для оцифровки голосовых (речевых) сигналов.
Этапы преобразования сигнала к ИКМ-модулированному сигналу:
На данном этапе применяется теорема Котельникова для дискретизации сигналов: «Ширина спектра дискретизированного сигнала должна быть больше или равна удвоенному значению максимальной частоты спектра исходного сигнала».
Рис. 8. - Диапазон частот канала тональной частоты
Если f д < 2 F max , то восстановить такой сигнал с требуемой точностью на приеме невозможно, т.к. спектры перекрываются и при фильтрации в область полезного сигнала попадет помеха.
Рис. 9. - Дискретизация сигнала при f д < 2 F max
Если f д = 2 F max , то при фильтрации полезного спектра мешающее влияние соседних полос не будет сказываться.
Рис. 10. - Дискретизация сигнала при f д = 2 F max
Если f д > 2 F max , дискретизация избыточна, т.е. увеличение частоты дискретизации приводит к усложнению оборудования при том же качестве восстанавливаемого сигнала.
Рис. 11. - Дискретизация сигнала при f д > 2 F max
Для телефонного сигнала F max = 4 кГц, f д = 8 кГц .
2. Квантование. Квантование - разбиение сигнала на уровни по амплитуде. На рис 12. а, показан пример телефонного сигнала. На этом этапе происходит деление шкалы амплитуд определенным образом на кванты. Квантование может быть равномерным, а может быть и неравномерным.
Рис. 12. а, б - Квантование сигнала
На рис 12. б, показан дискретизированный квантованный сигнал. Поскольку уровни квантования берутся с определенным шагом, не всегда текущее значение сигнала попадает на данный квант. Такие выборки автоматически округляются до ближайшего уровня квантования, в связи с эти возникает, так называемая, ошибка квантования Дд.
Каждый уровень кодируют n битами. Число таких уровней достигает N l = 2 n . При n = 8 бит, N l = 256. Для телефонной связи в таком случае получаем: F max = 4 кГц; f д = 8 кГц . R = 8 кГц · 8 бит = 64 кбит/сек - скорость передачи речи в цифровом канале.
Специфика сигналов с частотной модуляцией. Спектры сигналов различных индексов модуляции. Факторы передачи сигналов с паразитной амплитудной модуляцией. Особенности приемников частотно-модулированного сигнала. Классификация ограничителей, их действие. презентация [306,0 K], добавлен 12.12.2011
Использование модуляции для определения требуемых свойств каналов, сокращения избыточности модулированных сигналов, расчета потенциальной помехоустойчивости и электромагнитной совместимости различных систем передачи информации. Виды амплитудной модуляции. контрольная работа [767,1 K], добавлен 31.03.2013
Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных и аналоговых сигналов методом импульсно-кодовой модуляции для заданного диапазона частот и некогерентного способа приема сигналов. Рассмотрение вопросов помехоустойчивости. курсовая работа [139,1 K], добавлен 13.08.2010
Дискретные способы модуляции, основанные на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени. Преимущество цифровых методов записи, воспроизведения и передачи аналоговой информации. Амплитудная модуляция с одной боковой полосой. реферат [1,7 M], добавлен 06.03.2016
Каналы утечки речевой информации. Методы формирования и преобразования сигналов. Характеристика радиомикрофона с амплитудной модуляцией. Признаки и классификация закладных устройств. Сущность и принцип действия амплитудной модуляции гармонической несущей. реферат [382,5 K], добавлен 21.01.2013
Изучение принципов преобразования сигналов в системе связи с импульсно-кодовой модуляцией. Осциллограммы процесса преобразования в различных режимах ИКМ. Построение графиков, отражающих зависимость напряжения на входе декодера от шага внутри сегмента. лабораторная работа [1014,0 K], добавлен 04.10.2013
Тональное амплитудно-модулированное колебание. Спектральная диаграмма при произвольном законе модуляции. Результат свертки. Частичная демодуляция нагрузкой. Энергетические соотношения для амплитудно-модулированного колебания. Комбинационные частоты. презентация [547,3 K], добавлен 15.05.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Амплитудная и угловая модуляция сигналов реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Дипломная работа: Оценка конкурентоспособности производственного предприятия. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Использование альтернативных источников энергии
Реферат: Ринкові відносини 2
Картинка К Сочинению Между Прошлым И Будущим
Скачать Образец Реферата По Госту
Контрольная работа: Аналіз асортименту товарів та стану попиту на них
Курсовая работа по теме Конфликты и их разрешения
Реферат Реактивные Движения
Кредиты Населению И Их Современное Развитие Курсовая
Поэма 12 Сочинение Рассуждение
Сочинение На Тему Ю Лотман
Помощь В Написании Отчета По Практике
Выдающиеся Врачеватели Древнего Китая Реферат
Курсовая работа: Построение графиков функций
Пособие по теме Клінична психологія
Дипломная работа по теме Экономическая эффективность производства продукта 'Наринэ' с различными видами закваски
Эссе Социального Психолога
Дипломная Работа Строительство И Эксплуатация
Реферат По Теме Музыкальный Театр Джордж Гершвин
Контрольные Работы По Математике 9 Класс Мордкович
Появление человека на территории Восточной Европы - История и исторические личности презентация
Все о нервной системе - Биология и естествознание презентация
Биологическая мембрана - Биология и естествознание презентация