Амплітудно-модульоване коливання представляється виразом

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторної роботи № 4

МОДУЛЯТОРИ

з дисципліни

" ОСНОВИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ"

для студентів за професійним спрямуванням

0910 " Електронні апарати" спеціальності 8.091001

" Виробництво електронних засобів"

усіх форм навчання

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи № 4 “Модулятори” з дисципліни " Основи радіоелектроніки" для студентів за професійним спрямуванням 0910 " Електронні апарати" спеціальності 8.091001 " Виробництво електронних засобів" усіх форм навчання / Уклад. - Е. М. Шинкаренко. Комп’ютерний набір та верстка – Д. О. Бистров. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2002. – 15 с.

Укладач Шинкаренко Едуард Миколайович, ст. викладач

Рецензент Петріщев Олексій Олександрович, канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск Володимир Миколайович Крищук, канд. техн. наук, доцент

Затверджено

на засіданні кафедри КВР

“ 4 “ 03 2002 р.

Протокол N 3_ ___

Лабораторна робота №4

МОДУЛЯТОРИ

Мета роботи - вивчення амплітудної, частотної, фазової модуляції та їх математичного опису, побудова і дослідження електронних схем модуляторів з використанням програми моделювання " Electronics Workbench" (EWB).

СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Одним з основних елементов передавача є модулятор.

Модуляція – зміна параметрів високочастотного коливання (несучого інформацію) у відповідності зі зміною низькочастотного (керуючого) сигналу. У якості переносника інформації часто використовують гармонічне коливання, що характеризується трьома параметрами: амплітудою, частотою та початковою фазою. В залежності від керованого параметру розрізняють амплітудну (АМ), частотну (ЧМ) та фазову (ФМ) модуляції.

Амплітудна модуляція

Амплітудно-модульоване коливання представляється виразом

S_АМ(t)=A(t)cos(ω ₀t+φ ₀), (1.1)

де ω ₀ та φ ₀ – постійні частота та початкова фаза ВЧ-коливання; A(t) – змінна амплітуда – огинаюча модульованого коливання.

Змінна амплітуда управляється сигналом e(t) та представляється виразом:

A(t)=A_m+Δ Ae(t)=A_m[1+me(t)], (1.2)

де A_m – амплітуда немодульованого ВЧ-коливання; Δ A – амплітуда зміни огинаючої; m=Δ A/A_m – глибина модуляції. Тут та далі вважається, що амплітуда НЧ сигналу e(t) дорівнює одиниці (│ e(t)│ ≤ 1). Тоді при e(t)=1

A(t)=A_max=Am(1+m),

при e(t)= - 1

A(t)=A_min=Am(1-m).

Виключаючи A_m, отримуємо формулу, зручну для експериментального визначення глибини модуляції (рис1.1):

m=(A_max-A_min)/(A_max+A_min). (1.3)

Так як амплітуда – додатна величина, то m≤ 1.

33

Рисунок 1.1 – АМ - коливання

Властивості спектрів АМ-коливань зручно розглядати, припускаючи, що

e(t)=cosΩ t. (1.4)

Підставляючи (1.4) у (1.2) та (1.1), отримуємо

(1.5)

Перший доданок – несуче ВЧ-коливання з частотою ω ₀ та амплітудою А_m, другий та третій доданок з частотами ω ₀+Ω та ω ₀-Ω і амплітудою називають відповідно верхнім та нижнім боковими коливаннями. Спектри модулюючого S_e(ω) та модульованого S_АМ(ω) коливань в разі, коли амплітуда та частота модулюючого НЧ-сигналу не змінюється за часом, показані на рис. 1.2, а.

Якщо модулюючий сигнал не гармонічний, а складається з великої кількості гармонічних складових, то бокові коливання АМ-сигналу виявляються більш складними. На частотній осі вони займають певні бокові смуги частот (рис. 1.2, б).

Ширина смуги частот спектра АМ-коливання дорівнює подвоєній смузі частот модулюючого НЧ-сигналу (на рисунку 1.2, б ∆ ω =2Ω _max).

Середня потужність АМ-коливання визначається виразом:

. (1.6)

Звідки видно, що потужність бокових коливань, що переносять інформаційний сигнал, дорівнює:

(1.7)

і не перевищує 0, 5 потужності несучого коливання Р_нес при m=1. При зменшенні глибини модуляції потужність бокових коливань різко зменшується.

а) б)

Рисунок 1.2 – Спектри АМ-коливаннь

Таким чином, при передачі АМ-сигналів тільки незначна частина потужності переносить інформацію. Основна частина потужності витрачається для передачі несучого коливання, що не містить інформації. Ця обставина є основним недоліком амплітудної модуляції.

АМ-сигнали застосовують у радіомовленні у діапазоні довгих та середніх хвиль, оскільки вони мають вузький спектр частот (2Ω _max/2π =10 кГц).