Модуляция и демодуляция оптических колебаний - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Методы модуляции колебаний оптических частот и их характеристика. Спектр модулированных колебаний. Формы записи оптических сигналов. Оптическое приемное устройство прямого детектирования. Радиоприемное устройство с выходным сигналом на видеочастоте.


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.

Модуляция и демодуляция оптических колебаний
модуляция оптическое колебание сигнал
При аналоговой ЧМ мгновенное значение f н (производная по времени от мгновенного значения фазы) пропорционально U i (t)
Аналитическое выражение для мгновенного значения ЭП ЧМ сигнала будет
где d /2 - максимальная частотная девиация несущей частоты f c [3]. При произвольном U i (t) выражение для спектра в общем видеполучить сложно вследствие нелинейной зависимости между U i (t) и ЭП. Если же модуляция осуществляется одним синусоидальным U i (t) = cos m t, тоЧМ сигнал будет
Отношение максимальной частоты к модулирующей частоте d / m называется индексом частотной модуляции m чм . Из простых тригонометрических соотношений следует
выражение для ЭП можно записать в виде рядов функций Бесселя первого рода:
откуда следует, что разложение в ряд содержит член, соответствующий f н , и бесконечное число членов, соответствующих частотам верхней и нижней боковых полос, кратных модулирующей частоте, а амплитуды составляющих зависят от функций Бесселя, аргументом которых является индекс ЧМ. Частотный спектр ЧМ при различных значениях индекса модуляции приведен на рис.4.
При малом индексе модуляции (т.е. m ЧМ < /2) существенное значение имеют амплитуды несущей и первых боковых полос. Такой тип модуляции называется узкополосной ЧМ, а спектр ее подобен спектру обычной AM с двумя боковыми полосами. Для узкополосной ЧМ мгновенное значение ЭП имеет вид:
Спектральная полоса ЧМ колебания при модуляции синусоидальным тоном может быть определена как полоса, для которой амплитуды боковых полос менее определенного значения [4]. Приближенная формула для определения спектральной полосы имеет вид
При фазовой модуляции мгновенное значение фазы несущей с пропорционально модулирующему сигналу
Мгновенное значение ЭП колебания с ФМ можно записать в виде
где k - постоянная фазовой девиации.
При модуляции синусоидальным тоном получаем
что совпадает с выражением (18) для ЧМ.
Особенность АМ по интенсивности состоит в том, что квадрат амплитуды ЭП несущей пропорционален U i (t), т.е.
Если колебание несущей частоты умножается на функцию 0,5 [1+ U i (t)], то результирующая интенсивность несущей будет равна
Индекс модуляции по интенсивности m ми определяется rкак:
где [I m (t)] макс - максимальное значение интенсивности несущей I н . При синусоидальной модуляции I н (см. рис.5, где приведено временное и спектральное представления колебания, модулированного по интенсивности) имеем
Идеальный случай модуляции по интенсивности (25) на практике обычно не реализуется и в основном модуляторы осуществляют модуляцию по интенсивности поля, составляющие которого близки к виду:
К МИ - физическая постоянная модулятора. При этом
Для малом значении К МИ выражение для модулированного колебания сводится к уравнению (25) при глубине модуляции по интенсивности менее 100%.
Спектральное распределение при модуляции синусоидальным тоном U i (t) = sin m t определяется из уравнений (28) и (29). Поскольку составляющие ЭП по осям X и Y отличаются только знаком, то для нахождения спектра достаточно рассмотреть лишь одну из составляющих. Например, составляющая по оси X в этом случае имеет вид
Используя разложение (16) и (17), получим
то есть спектральный состав колебания при синусоидальной модуляции интенсивности аналогичен спектральному составу при ЧМ. При малом К МИ выражение для составляющей ЭП по оси Х упрощается:
Уравнение (35) эквивалентно уравнению (7) для AM при U i (t) = К МИ sin m t и частотный спектр поля, модулированного по интенсивности синусоидальным колебанием с малой глубиной будет аналогичен спектру AM (или узкополосной ЧМ), а при большой глубине модуляции спектр эквивалентен спектру широкополосной ЧМ.
При линейной поляризационной модуляции согласно уравнениям (2) и (3) фазовые углы составляющих вдоль ортогональных осей равны Х = Y = 0, и поляризационный угол между амплитудами вдоль ортогональных составляющих пропорционален модулирующему сигналу
K PL U i (t) ~ tg -1 (A Y /A X ), (36)
где K PL - коэффициент пропорциональности, зависящий от физического принципа модуляции.
Постоянная амплитуда поля равна векторной сумме амплитуд по осям
При модуляции синусоидальным колебанием для составляющих ЭП можно записать
При разложении в ряд выражений (40) и (41) получим модуляционный cпектр, который совпадает со спектром частот немодулированного сигнала, определяемого уравнением (18). Основным недостатком ПМ с линейной поляризационной модуляцией является снижение эффективности детектирования в случае если передающее или приемное устройства вращаются случайным образом или если флуктуации коэффициента преломления атмосферы приводят к случайным вращениям плоскости поляризации. Избавиться от этого недостатка можно используя системы с круговой поляризационной модуляцией. В аналоговой круговой поляризационной системе полная энергия несущей распределяется по двум компонентам несущей с правой и левой круговой поляризацией пропорционально амплитуде информационного сигнала U i (t). При этом в идеальном случае интенсивности составляющих ЭП с правой и левой круговой поляризациями равны:
и если U i (t) = 1 - несущая полностью циркулярно поляризована, а если U i (t) = 0,5 - несущая на 25% состоит из правоциркулярно поляризованного света и на 75% из левоциркулярно поляризованного света. Последние две составляющие могут рассматриваться индивидуально в качестве несущих, модулированных по интенсивности и частотный спектр колебания несущей с круговой поляризационной модуляцией совпадает со спектром несущей, модулированной по интенсивности.
Круговая ПМ значительно эффективнее модуляции по интенсивности (при одинаковой пиковой передаваемой мощности), поскольку мощность несущей всегда передается в одном поляризационном состоянии или другом, а в системе с модуляцией по интенсивности передается в среднем лишь половина потенциально возможной мощности несущей.
Амплитудно-импульсная модуляция ( АИМ ).
Мгновенное значение ЭП для cигнала с АИМ имеет вид
где U i (t n ) - амплитуда информационного сигнала в момент времени t n и - фиксированная длительность импульса несущей. Информационный сигнал может быть квантованным или непрерывным.
Частотно-импульсная модуляция ( ЧИМ ).
Мгновенное значение ЭП для сигнала с ЧИМ имеет вид
Поскольку U i (t n ) = const для данного конкретного отсчета, частота оптической несущей в импульсе получает небольшое приращение (являющееся частью максимальной частотной девиации), которое является постоянным в течение длительности импульса.
Импульсная модуляция интенсивности ( ИМИ ).
При ИМИ выражение для мгновенного значения интенсивности сигнала записывается в виде
Широтно-импульсная модуляция ( ШИМ ).
где длительность импульса оптической несущей равна
Максимальное значение в общем случае ограничивается значением, меньшим периода снятия отсчета Р для возможности фиксации переднего фронта импульса в целях синхронизации. Вариантом ШИМ является и вид модуляции при котором ширина импульса изменяется симметрично относительно момента отсчета t n .
Позиционно-импульсная модуляция ( ПИМ ).
ЭП колебания несущей частоты с ПИМ длительности равно
где временная задержка d переднего фронта импульса по отношению к моменту отсчета t n соответствует условию
Максимальная задержка импульса несущей должна быть менее периода отсчета Р , что исключает перекрытие импульсом соседних отсчетных периодов. Во многих ПИМ-системах вначале каждого периода отсчета для синхронизации передается маркерный импульс, длительность которого обычно больше длительности информационного, что требуется для надежной селекции этих импульсов.
Счетно-импульсная модуляция ( СИМ ).
Различают два типа СИМ-систем - непрерывные (плавные) и дискретные во времени. В первых мгновенная частота следования импульсов несущей пропорциональна амплитуде U i (t). Для генерирования такой последовательности импульсов может использоваться частотная модуляция радиочастотного генератора информационным сигналом. Частота такого генератора и параметры девиации ее в радиочастотном модуляторе выбираются так, чтобы согласовать требуемые максимальные и минимальные частоты следования оптических импульсов. Для генерирования оптических импульсов в моменты пересечения нулевого уровня радиочастотным колебанием используется пороговое или триггерное устройство.
В дискретной системе амплитуда каждого отсчета определяет частоту следования оптических импульсов. В течение периода отсчета частота следования постоянна. Если амплитуда дискретного отсчета квантована, то число оптических импульсов в течение отсчетного периода пропорционально амплитуде отсчета и при демодуляции приемное устройство просто "считает" оптические импульсы.
Кодово-импульсная модуляция по интенсивности ( КИМ-ИМ ). ЭП оптического колебания в КИМ-ИМ-системе имеет вид:
- 0,5 В t 0,5 В при передаче "нуля", (51)
- 0,5 В t 0,5 В при передаче "единицы", (52)
где В - период длительности двоичного знака. Частотный спектр колебания с КИМ-ИМ определяется Фурье-преобразованием модулированного ЭП [5]:
На рис.6 приведены составляющие положительных частот (частотного спектра). Огибающая спектра представляет собой функцию вида sinX/X, центрированную на частоте оптической несущей, а полоса частот В определяется частотным интервалом пересечениями нулевой линии
Кодово-импульсная частотная модуляция ( КИМ-ЧМ ).
В КИМ-ЧМ системе ЭП оптического колебания записывается в виде
- 0,5 В t 0,5 В при передаче "единицы", (55)
И , - 0,5 В t 0,5 В при передаче "нуля", (56)
Форма спектра полностью совпадает со спектром КИМ-ИМ при передаче "единицы" и смещается на /2 при передаче "нуля" (рис. 7 - Фурье-преобразование ЭП с КИМ-ЧМ для положительных частот), причем частотное смещение должно быть в несколько раз больше, чем наивысшая частота следования символов 1/ В , что необходимо для исключения перекрытия спектров импульсов, соответствующих "нулю" и "единице".
Кодово-импульсная фазовая модуляция ( КИМ-ФМ ).
При КИМ-ФМ ЭП оптического колебания записывается в виде
где m = 0 соответствует передаче "единицы", а m = - "нуля". Аналитическое выражение для преобразования Фурье ЭП имеет вид
и следовательно спектр КИМ-ФМ до форме совпадает со спектром КИМ-ИМ (рис. б).
Кодово-импульсная поляризационная модуляция ( КИМ-ПМ ).
В линейной КИМ-ПМ системе двоичные знаки представляются в виде любых двух состояний линейной поляризации. В общем случае ортогональные составляющие ЭП повернуты на 45 о по отношению к опорной координатной системе, в качестве которой обычно используют кристаллографические оси электрооптического модулятора. При этом составляющие ЭП для линейной КИМ-ПМ имеют вид:
где m = 0 при передаче "единицы", а m = - "нуля".
В циркуляционной (круговой) КИМ-ПМ системе двоичные знаки представляются оптическим излучением с правой и левой круговой поляризацией и формулы для составляющих ЭП имеют вид:
где m = +/4 при передаче "единицы" и m = - /4 - "нуля".
Форма спектра электрических составляющих, направленных вдоль осей X и Y, для линейной и круговой поляризационной модуляции идентична обобщенной форме спектра для КИМ-ФМ (58).
1. Государственное конструкторское бюро Аппаратно-программных систем "Связь"; [гл. ред.Н.Г. Пархоменко]: Радиоконтроль. - Ростов н/Д: ФГУ Связь, 2010
2. Курицын С. А.: Телекоммуникационные технологии и системы. - М.: Академия, 2008
3. С.Б. Макаров и др.; рец.: И.А. Цикин, Каф. "Радиоэлектронные средства" Санкт-Петербургского государственного электротехнического ун-та "ЛЭТИ": Телекоммуникационные технологии. - М.: Академия, 2008
4. Санкт-Петербургский гос. электротехнический ун-т "ЛЭТИ" им.В.И. Ульянова (Ленина); Под ред.В.Н. Ушакова; Сост.: Л.И. Золотинкина и др.: Из истории изобретения и начального периода развития радиосвязи. - СПб.: ЛЭТИ, 2008
5. С.Б. Макаров и др.; рец.: И.А. Цикин, Каф. "Радиоэлектронные средства" Санкт-Петербургского гос. электротехнического ун-та "ЛЭТИ": Телекоммуникационные технологии. - М.: Академия, 2006
6. Шахнович И. В.: Современные технологии беспроводной связи. - М.: Техносфера, 2006
7. Волков Л. Н.: Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. - М.: Эко-Трендз, 2005
8. Голяницкий И. А.: Математические модели и методы в радиосвязи. - М.: Эко-Трендз, 2005
9. Беллами Дж.: Цифровая телефония. - М.: Эко-Трендз, 2004
10. Козленко Н. И.: Помехоустойчивость дискретной передачи непрерывных сообщений. - М.: Радиотехника, 2004
11. Русеев Д.: Технологии беспроводного доступа. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002
12. Карташевский В. Г.: Сети подвижной связи. - М.: Эко-Трендз, 2001
13. Смирнов В. А.: Основы радиосвязи на ультракоротких волнах. - М.: Связьиздат, 1957
Радиопередающее устройство как устройство, служащее для преобразования энергии источника питания в энергию электромагнитных колебаний и модуляции этих колебаний передаваемым сигналом. Знакомство с этапами с разработки радиопередатчика на частоту 68,7 МГц. контрольная работа [1,0 M], добавлен 13.11.2015
Понятие нелинейной цепи, её сопротивление, сила сигнала и тока. Особенности прохождения сигналов через параметрические системы. Амплитудные и балансные модуляции радиосигналов, преобразование частоты. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний. контрольная работа [1,3 M], добавлен 13.02.2015
Материалы для изготовления оптических деталей, их оптические характеристики. Обработка деталей оптических приборов. Нормируемые показатели качества оптического стекла. Пороки стекла. Цветное оптическое стекло, его типы. Кварцевое оптическое стекло. реферат [52,5 K], добавлен 22.11.2008
Принципы передачи сигналов по оптическому волокну и основные параметры оптических волокон. Дисперсия сигналов в оптических волокнах. Поляризационная модовая дисперсия. Методы мультиплексирования. Современные оптические волокна для широкополосной передачи. курсовая работа [377,6 K], добавлен 12.07.2012
Генератор гармонических колебаний - устройство, без постороннего возбуждения преобразующее энергию источника питания в энергию гармонических колебаний. Проектирование элементов электрического генератора гармонических колебаний на операционном усилителе. контрольная работа [74,1 K], добавлен 10.11.2010
Оптическое волокно, его классификация и параметры. Ступенчатый и градиентный профили показателя преломления. Применение оптических волокон для линий связи. Зависимость хроматической дисперсии в одномодовых ОВ от длины волны, показатель преломления. диссертация [9,2 M], добавлен 30.06.2015
Свойства и характеристики оптических волокон, способы увеличения их пропускной способности. Применение компенсаторов дисперсии и мультиплексирования. Разработка учебно-методических материалов по пропускной способности современных оптических волокон. дипломная работа [1,7 M], добавлен 21.09.2012
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



Модуляция и демодуляция оптических колебаний контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Достопримечательности Санкт-Петербурга
Эссе Эффективное Управление
Эссе Специальность Живопись
Дипломная работа: Понятие и сущность Конституции
Контрольная Работа На Тему Внешняя Политика России Xviii-Xix В.В
Курсовая Работа Ответственность
Теоретическая Часть Диссертации
Реферат: How And Why Political Systems Change Essay
Курсовая Работа На Тему Роль Малых Городов В Экономике России
Физическая электроника и нанофизика, нанотехнологии и наноматериалы, общие замечания
Курсовая работа по теме Правовое положение учреждений
Витамин D Реферат
Реферат по теме Персия при Кире Великом
Доклады На Тему Галаты, Кельтоскифы, Кимвры И Народы "Третьего Мира"
Курсовая Работа На Примере Организации Города Ижевска
Эссе По Картине Перова Тройка
Реферат: Уголовное право как отрасль права
Диссертации По Научно Технической Экспертизе Проектов
Реферат: Правовой режим индивидуальной предпринимательской деятельности
Сочинение Описание По Картине Василия Дмитриевича Поленова
Основы административно-правового положения иностранных граждан и лиц без гражданства - Государство и право презентация
About Ireland - Иностранные языки и языкознание контрольная работа
Системный подход в анализе хозяйственной деятельности - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа