Сделай Сам Свою Работу на 5

Фазовая модуляция. Способы осуществления

Настоящее время наиболее широко применяются два способа получения ФМ. Один из них состоит в расстройте контура усилительного каскада. Второй способ – использование фазовращающих цепей, выполненных в виде RC-, RL-, LC-цепочек либо в виде мостовых схем. Кроме того, в диапазонах СВЧ применяют фазовращатели проходного и отражательного типов, где используется свойство изменения фазы коэффициента передачи при изменении сопротивлений нагрузки линии.

На рисунке 2.13 представлена схема фазового модулятора, в котором ФМ осуществляется путём расстройки контуров с помощью варикапов. Для увеличения индекса модуляции варикапы подключены ко всем трём контурам усилителя. Изменение резонансной частоты контура усилителя изменяет фазу ВЧ колебаний в контуре в соответствии с его фазовой колебательной характеристикой. В пределах полосы пропускания контура фаза изменяется от –45 до +45, а амплитуда выходных колебаний – от 1 до 0,707, что указывает на паразитную АМ с изменением амплитуды на 30%.

 

 


 

 
 

Изменение фазы сигнала связано с расстройкой одиночного контура относительно резонансной частоты соотношением

tg ,

где Q- добротность контура. При 300 можно принять

На рисунке 2.14 показан модулятор состоящий из пары связанных контуров.

Такой модулятор предназначен для работы на частотах нижней части СВЧ диапазона порядка сотен МГц. Ёмкость каждого контура складывается из ёмкости варикапа и последовательно включённого с ним конденсатора, который используется для подстройки контура. В качестве контурной индуктивности использован заземлённый на одном конце и разомкнутый на другом отрезок полосковой линии длиной меньше четверти волны. Параметры схемы можно подобрать так ,чтобы при изменении Δφ~на ±60º амплитуда напряжения на нагрузке
изменялась в пределах единиц процентов.


В последнее время в связной аппаратуре часто применяют фазовые модуляторы в виде управляемых простых RLC – фазовращателей (рисунок 2.15).

Если выбрать C=1/(2ω0²L), то коэффициент передачи этой цепи на частоте ω0

 

K=(R+jωL)/(R+jωL+1/jωC)=(R+jωL)/(R-jωL),

 

т.е. при любом R модуль |К|=1 и паразитной АМ не будет, а фаза будет меняться φ=2 arctg(ω0L/R). Если R изменять от 0 до ∞, то фаза будет изменяться на 180°, однако анализ работы этой схемы показывает, что при глубине модуляции резистора

mR=ΔR/Rср

обеспечивается меньшая девиация:

Δφmax=0,5(φmax- φmin)=0,87 mR

и будут иметь место нелинейные искажения фазовой модуляции

(Кни)чм =mR/4.

 
 

Например, при mR =0,6 Δφmax=0,52 рад, (Кни)фм=7,5 %, а (Кни)чм=15 %, что уже превышает норму для РПДУ низовой связи. В качестве управляемого сопротивления удобно использовать полевой транзистор или варикап.

На рисунке 2.16 приведена схема активного мостового фазового модулятора, применяемого на радиостанциях первичной связи. Нагрузки R1 и R2 в коллекторе и эмиттере транзистора VT обеспечивают два одинаковых по амплитуде и противофазных напряжения, которые приложены к двум другим плечам моста R3 и цепи LCв. Схема обеспечивает девиацию до 50º-60º при хорошей линейности и малой паразитной АМ.


 

Часть 3. ТЕЛЕГРАФНАЯ РАБОТА. ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ В ПЕРЕДАТЧИКАХ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ

 

Телеграфная работа, называемая манипуляцией, является частным случаем модуляции. Термин “модуляция” мы относим к непрерывному (телефонному) сигналу, а термин “манипуляция” будем относить к дискретному (телеграфному) сигналу. Передача дискретной информации (в простейшем случае радиотелеграмм) методом АМн (манипуляция) явилась исторически первым способом радиосвязи. Обычно для манипуляции используется та же телеграфная аппаратура, что и в проводной связи.

 

Амплитудная манипуляция

Скорость передачи телеграфных (ТЛГ) сигналов принято характеризовать числом Бод В, т.е. числом элементарных посылок в секунду. Диапазон скоростей манипуляции широк: от 20 Бод при ручной работе с помощью ТЛГ ключа (ключа Морзе) до 300 Бод при использовании автоматической, скоростной аппаратуры. Обозначим через τ длительность элементарной посылки, т.е. длительность прямоугольного импульса или паузы между импульсами (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 Временная диаграмма ТЛГ посылки: чередование нажатий и пауз равной длительности.

 

Частота повторения импульсов:

F (Гц)=1/ 2τ =0,5 В[Бод].

Выражение для мгновенного значения тока АМн сигнала:

 

i=I{0,5 cosωt+(∑ sin(nπ/2)/ nπ) [cos (ω-nΩ)t+ cos (ω+nΩ)t]}, (3.1)

 

где n – номер гармоники спектра боковых частот;

Ω=2πF – частота манипуляций.

Рисунок 3.2 Спектр частот передатчика при амплитудной манипуляции телеграфным сигналом

 

Если длительности импульсов и пауз равны, то в спектре импульсной последовательности будут только нечётные гармоники частоты повторения 3F,5F,… и коэффициент разложения в ряд Фурье α0=0,5,

αn= sin(0,5 nπ/ nπ),

где n=1,3,5… .

Спектр радиочастотных колебаний показан на рис. 3.2. При АМн (класс излучения А1А) практическая полоса пропускания радиочастотных трактов РПДУ и РПУ.

ПАМн =2nF =nВ.

Обычно принимается n=5, тогда ПАМн =5В =5/τ.

Рисунок 3.3 Простейшая схема реализации АМн.

 

На рисунке 3.3 приведена одна из схем АМн. На транзисторе VT1 собран ГВВ, в котором должна осуществляться АМн. Напряжение смещения VT1 изменяется с помощью электронного реле, собранного на транзисторе VT2. Когда телеграфный ключ К не нажат, на базе VT2 – нулевое напряжение и он заперт. При этом VT1 так же заперт, напряжения радиочастоты на выходе нет (пауза). При нажатом ключе VT2 открывается и своим малым сопротивлением насыщения rнас шунтирует резистор R2. Напряжение на базе VT2 уменьшается практически до нуля и на выходе ГВВ появляется переменное напряжение – телеграфная посылка.

В настоящее время АМн применяется сравнительно редко из-за её низкой помехоустойчивости.

 

Частотная манипуляция

Форма частотно-манипулированного (ЧМн) сигнала представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Частотная манипуляция.

 

Частотная манипуляция является системой радиотелеграфирования с “активной паузой”. Общепринято, что во время паузы излучается более низкая частота (f1>f2). Разности f1-f2=2Δf называется частотным сдвигом. Обычно сдвиги частоты составляют 125-800 Гц.

Выражение для мгновенного значения тока ЧМн сигнала :

 

i=I{[2 sin(mπ/2)cosωt ] / mπ+2[∑m sin((m+n)π/2)/(m²-n²)][cos (ω-nΩ)t+

+(-1)cos (ω+nΩ)t]/π}, (3.3)

 

где Ω=2nF, n – номер гармоники спектра;

m=Δf/F – индекс манипуляции;

Δf – девиация частоты;

I – амплитуда сигнала.

Согласно рекомендациям МККР (Международного Консультативного Комитета по Радиовещанию). Эффективная ширина спектра реального сигнала ЧМн при 1,5<m<7 определяется соотношением:

 

ПЧМн=2,6 Δf+1,5В (3.4)

 

Например, если 2 Δf=800 Гц, а В=200 Бод то

ПЧМн=2,6·400+1,5·200=1340 Гц

При передаче периодической последовательности 0 и 1 спектр ЧМн (рис. 3.5) можно представить в виде суммы спектров для несущих колебаний с частотами f1 и f2 манипулированных по амплитуде с основной частотой манипуляции F=В/2 (см. рисунок 3.2).

Рисунок 3.5 Спектр ЧМн сигнала.

Частотная манипуляция производится в частотном манипуляторе, который работает на относительно низкой промежуточной частоте. Полученные на ПЧ колебания ЧМн обычными методами гетеродинных преобразований переносятся затем в область рабочих частот передатчика. На рисунках 3.6, 3.7 и 3.8 представлены схемы простейших частотных манипуляторов.

.



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.