Длительность сигнала и ширина его спектра не могут быть одновременно ограничены.
То есть: если сигнал ограничен, то его спектр бесконечен. И, наоборот, если спектр сигнала ограничен, то сигнал беско-нечен.
Однако бесконечный периодический сигнал может иметь бесконечный спектр.
Свойство линейности
Спектр линейной комбинации сигналов равен линейной комбинации спектров этих сигналов.
.
Теорема смещения
Амплитудный спектр не зависит от смещения сигнала во времени. Информация о сдвиге сигнала заключается в фазовом спектре.
Модуляция
Модуляция (от лат. modulatio - мерность, размеренность, размеренное, закономерное изменение, перемена состояния)
Модуляция – это процесс передачи полезного (модулиру-ющего) сигнала при помощи другого (несущего) сигнала.
Наиболее простой и распространённый случай – приме-нение в качестве несущего гармонического, то есть синусои-дального сигнала.
Модуляция колебаний - это изменение амплитуды, часто-ты, фазы или других характеристик колебаний по заданному закону, медленное по сравнению с периодом этих колебаний. Различают модуляцию колебаний амплитудную, частотную и фазовую. Модуляция колебаний используется для передачи информации с помощью электромагнитных волн. Переносчик сигнала в этом случае - синусоидальные колебания высокой (несущей) частоты, амплитуда, частота или фаза которых модулируются передаваемым сигналом. Модуляция колебаний осуществляется на специальном устройстве - модуляторе.
|
|
|
Пусть несущий сигнал изменяется по закону:
, где:
U – амплитуда;
w - частота;
j - начальная фаза.
Один из трех параметров может изменяться в зависимо-сти от амплитуды полезного сигнала. Пусть полезный сигнал s( t) изменяется по закону:
Рассмотрим виды модуляции.
Амплитудная модуляция
Амплитудная модуляция (АМ) - это периодическое изменение амплитуды колебаний с частотой, значительно меньшей, чем частота самих колебаний. Как уже было сказано: s ( t ) – полезный сигнал, а u ( t ) – несущий сигнал.
Сигналы при АМ показаны на рисунке 1.12: верхний сигнал – полезный, модулируемый, низкочастотный с частотой Ω, ниже – высокая. несущая частота ω0, нижний сигнал – уже промодулированный, тот, который излучается радиопередатчи-ком. Фактически он равен произведению полезного сигнала и несущей частоты.
На рисунке 1.13 показан спектр сигнала при АМ. Он имеет 3 частоты: несущую частоту ω0 и две боковые с частотами ω0 – Ω и ω0 + Ω.
| Рисунок 1.13 – спектр сигнала при амплитудной модуляции |
| Рисунок 1.12 – сигналы при амплитудной модуляции |
Амплитудная модуляция более экономична, и занимает меньшую полосу частот. Сигнал АМ можно записать в виде:
|
|
|
М – глубина модуляции.
Частотная модуляция
Частотная модуляция (ЧМ, по-английски – FM – Frequency Modulation) - это изменение частоты колебаний по заданному закону, медленное по сравнению с периодом этих колебаний. Преимущество ЧМ перед АМ - большая помехо-устойчивость. Применяется для передачи звука в телевидении и радиотелефонии.
Частота сигнала при ЧМ изменяется по закону:
-девиация частоты.
Спектр частотно-модулированного сигнала показан на рисунке 1.15. Как из него видно, амплитуды гармоник расположены примерно равномерно внутри полосы от (ω0 – Δω) до (ω0 + Δω). Спектр сигнала ЧМ таким образом, шире, чем у сигнала АМ.
Таким образом, упрощённо говоря – если на сигнал воздействует помеха с узкой полосой частот, то она исказит только часть сигнала ЧМ, а остальные гармоники в спектре искажаться не будут. В сигнале же с АМ попадание помехи, к примеру, на несущую частоту способно полностью подавить сигнал или же значительно его исказить. Широкая полоса передаваемого сигнала является как достоинством, так и недостатком.
Сигналы при ЧМ показаны на рисунке 1.14.
| Рисунок 1.15 – Спектр сигнала ЧМ |
| Рисунок 1.14 – Сигналы при частотной модуляции |
|
|
|
Фазовая модуляция - это периодическое изменение фазы колебаний по определенному закону, медленное по сравне-нию с периодом колебаний.
Фазовая модуляция принципиально не отличается от частотной модуляции, т. к. частота и фаза сигнала изменяются одновременно.
Импульсная модуляция
В настоящее время широкое распространение получила импульсная модуляция. При ней несущим сигналом является последовательность прямоугольных импульсов.
Импульсная модуляция - это способ модуляции гармони-ческих колебаний, в результате которого они принимают вид кратковременных посылок-импульсов. Импульсной модуляцией называют также изменение параметров видеоимпульсов (высо-ты, длительности и положения во времени), модулирующих высокочастотные колебания (рисунок 1.16).
Верхняя временная диаграмма – полезный сигнал. В зави-симости от его амплитуды могут меняться амплитуда импульсов (амплитудно-импульсная модуляция – АИМ), частота импульсов (частотно-импульсная модуляция – ЧИМ), длитель-ность импульсов (широтно-импульсная модуляция – ШИМ). Временные диаграммы сигналов показаны соответственно на рисунке 1.16.
|
|
|
В настоящее время в радиосвязи часто применяются гораздо более сложные виды модуляции, например в стандартах мобильной связи и т. д.
В данной главе совершенно не были рассмотрены вопро-сы демодуляции – т. е. обратного преобразования: выделение полезного сигнала из передаваемого модулированного. Намного более детально это изучается в специальных радиотехнических дисциплинах, например – «Радиотехнические цепи и сигналы».
| Рисунок 1.16 – Различные виды импульсной модуляции |
Четырёхполюсники
Четырёхполюсником называют электрическую схему, имеющую два входных и два выходных контакта. Без преувели-чения можно сказать, что большинство электронных устройств являются четырёхполюсниками. Например – усилитель, пре-образователь напряжения или частоты, фильтр, модулятор и пр.
Все эти устройства имеют разное назначение, сложность, области применения и т. д. Но некоторые параметры и характе-ристики присущи всем четырёхполюсникам. Они и будут рас-смотрены в данном параграфе. То есть – будет рассматриваться как бы «четырёхполюсник вообще» как некоторый «чёрный ящик», а что он выполняет будет конкретизировано в дальней-ших разделах.
Общая схема подключения четырёхполюсника показана на рисунке 1.17. Входной сигнал с параметрами Iвх и Uвх посту-пает на вход от источника сигнала, обычно называемого генера-тором. С выхода четырёхполюсника сигнал с параметрами Iвых и Uвых поступает на другое устройство, обобщённо называемое нагрузкой или потребителем.
Генератором или нагрузкой может являться другой четы-рёхполюсник. Например – сигнал поступает на фильтр, далее – не предварительный усилитель, затем – на усилитель мощности. Все они являются четырёхполюсниками.
Если четырёхполюсник содержит внутри источники энер-гии, то он называется активным. Соответственно – если не со-держит – называется пассивным.
Если четырёхполюсник состоит только из линейных эле-ментов (например R, L, C), то он называется линейным. Если содержит и нелинейный элемент – называется нелинейным.
| Генератор |
| Четырёхполюсник |
| Нагрузка |
| Iвх |
| Iвых |
| Uвх |
| Uвsх |
| Рисунок 1.17 Подключение сигналов к четырёхполюснику Uвх |
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 435; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!