مقدمه

کار دوره به منظور ادغام مطالب تحت پوشش مدولاسیون دامنه سیگنال ها و همچنین تعمیق دانش در مورد این موضوع انجام می شود. در این کار لازم است تعریفی از مدولاسیون دامنه ارائه شود، ماهیت آن آشکار شود و اشکال اصلی توصیف شود. پس از آن به بررسی الگوریتم های تنظیم این نوع مدولاسیون می پردازیم. سپس برنامه ای بنویسید که نمایش بصری مدولاسیون دامنه سیگنال ها را نشان دهد. سیگنال های دریافتی باید دیجیتالی شده و نتایج روی صفحه نمایش داده شود. برنامه نویسی در مایکروسافت ویژوال Studio 2010 در فرم های Win در سی شارپ. در پایان کار، نتیجه گیری را تدوین کنید.

مدولاسیون دامنه

مفهوم و ماهیت مدولاسیون دامنه

مدولاسیون دامنه - نوعی مدولاسیون که در آن پارامتر متغیر سیگنال حامل، دامنه آن است.

اولین تجربه انتقال گفتار و موسیقی توسط رادیو با استفاده از روش مدولاسیون دامنه در سال 1906 توسط مهندس آمریکایی R. Fessenden انجام شد. فرکانس حامل 50 کیلوهرتز فرستنده رادیویی توسط یک ژنراتور ماشین (آلترناتور) تولید شد؛ برای مدولاسیون آن، یک میکروفون کربنی بین ژنراتور و آنتن روشن شد که تضعیف سیگنال در مدار را تغییر داد. از سال 1920، به جای دینام، از ژنراتورها استفاده شد لوله های الکترونیکی. در نیمه دوم دهه 1930، به عنوان توسعه امواج فوق کوتاهمدولاسیون دامنه به تدریج با مدولاسیون فرکانس از پخش و ارتباطات رادیویی روی VHF جابجا شد. از اواسط قرن بیستم، مدولاسیون تک باند (SSB) در خدمات و ارتباطات رادیویی آماتور در همه فرکانس ها معرفی شده است که دارای تعدادی از مزایای مهمقبل از AM بحث انتقال به UBP و پخش مطرح شد، اما این امر مستلزم جایگزینی همه گیرنده های پخش با گیرنده های پیچیده تر و گران تر بود، بنابراین اجرا نشد. در پایان قرن بیستم، گذار به پخش دیجیتالبا استفاده از سیگنال های کلیدی تغییر دامنه

تعریف

سیگنال اطلاعات،

ارتعاش حامل

سپس سیگنال مدوله شده دامنه را می توان به صورت زیر نوشت:

در اینجا مقداری ثابت به نام ضریب مدولاسیون وجود دارد. فرمول (1) سیگنال حامل مدوله شده در دامنه توسط سیگنالی با ضریب مدولاسیون را توصیف می کند. همچنین فرض بر این است که شرایط زیر وجود دارد:

تحقق شرایط (2) برای بیان در ضروری است براکتدر (1) همیشه مثبت بود. اگر می تواند طول بکشد مقادیر منفیدر برهه‌ای از زمان، به اصطلاح مدولاسیون بیش از حد (overmodulation) رخ می‌دهد. دمدولاتورهای ساده (مانند آشکارساز درجه دوم) چنین سیگنالی را با اعوجاج قوی از بین می برند.

نوسانات مدوله شده با دامنه و طیف آنها

بگذارید نوسان هارمونیک به عنوان یک حامل استفاده شود و سیگنال مدوله یک نوسان هارمونیک (تک صدایی) باشد و شرط برآورده شود. سپس نوسان AM را تک آهنگ می نامند. وقتی داریم:

ضریب مدولاسیون دامنه کجاست.

ترکیب طیفی سیگنال را می توان با نمایش حاصل ضرب توابع (1) بر حسب مجموع نوسانات هارمونیک به دست آورد. سپس

طیف نوسان AM تک تون خطی شکل و مساوی است. از سه نوسان هارمونیک با فرکانس های نزدیک تشکیل شده است.

شکل 1 - طیف یک نوسان AM تک تون

مدولاسیون دامنه یک نوسان هارمونیک توسط یک سیگنال دلخواه با طیف پیوسته در منطقه فرکانس های پایین، با تشکیل دو گروه از نوسانات جانبی در مجاورت نوسان حامل همراه است (شکل 1). گروه نوسان بالایی (از () تا ()) است یک کپی دقیقطیف سیگنال تعدیل کننده به ناحیه فرکانس رادیویی منتقل شده و گروه پایینی از نوسانات نشان داده می شود. انعکاس آینهاز طیف سیگنال تعدیل نسبتا، و همچنین به منطقه فرکانس رادیویی منتقل شده است. نوسانات با فرکانس های ترکیبی () و () با توجه به فرکانس موج حامل به صورت جفتی به طور متقارن مرتب می شوند. پهنای باند کل فرآیند AM دو برابر پهنای باند سیگنال باند پایه است.

یک مورد خاص از یک سیگنال AM چند تنی یک نوسان با فرکانس بالا است که در دامنه توسط دنباله ای از پالس های مستطیلی مدوله می شود.

مدولاسیون دامنه به عنوان یک فرآیند غیر خطی

با مدولاسیون دامنه سیگنال ها، دو تابع ضرب می شوند: یک نوسان با فرکانس بالا با یک فرکانس و یک سیگنال هارمونیک یا چند هارمونیک تعدیل کننده. این روش را می توان در یک سیستم غیر خطی با تنظیم مجموع حامل و تعدیل سیگنال ها به ورودی و استخراج محصول آنها در خروجی انجام داد. طیف سیگنال خروجی شامل اجزایی با فرکانس هایی است که در نوسانات اولیه وجود نداشتند. تعداد و فرکانس اجزای جدید به نوع عنصر غیر خطی و مشخصه جریان-ولتاژ آن (CVC) بستگی دارد.

ویژگی های IV عناصر غیرخطی (NE)، که به صورت تجربی به دست آمده و به شکل نمودارها یا جداول ارائه شده اند، برای استفاده در محاسبات ناخوشایند هستند، و برای تجزیه و تحلیل نظری آنها با توابع تحلیلی تقریب می شوند. گسترده ترین در الکترونیک رادیویی تقریب توسط یک چند جمله ای توان و یک خط شکسته است.

سیگنال های مدوله شده با دامنه (AM).

فرمول کلیسیگنال AM به نظر می رسد:

ارزش مترمرسوم است که ضریب مدولاسیون را نامیده می شود و نشان می دهد که چه بخشی از دامنه ولتاژ فرکانس حامل U om افزایش دامنه ولتاژ مدوله شده ΔU m است.

نمودار زمان بندی سیگنال AM در شکل 3.1.24 نشان داده شده است.

فرمول کلی نشان می دهد که طیف سیگنال تلفن مدوله شده با دامنه (AM) از مجموع سه نوسان تشکیل شده است (همچنین به شکل 3.1.24 مراجعه کنید):

- فرکانس حامل f 0 ;

- جانبی فوقانی (VBP)؛

- باند جانبی پایین (LBS).

عرض طیف سیگنال AM است حداکثر 2 فارنهایت(6.8 کیلوهرتز)، که در آن F max - حداکثر فرکانسدر طیف سیگنال فرکانس پایین تعدیل کننده (3.4 کیلوهرتز). پهنای طیف سیگنال های AM ایستگاه های پخش می تواند تا 9-10 کیلوهرتز باشد.

شکل 3.1.24. سیگنال AM و طیف آن

طیف سیگنال AM از دو جهت منطقی نیست.

اول از همه، وجود یک نوسان قدرتمند فرکانس حامل، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ فقط هنگام تشخیص سیگنال در گیرنده استفاده می شود. با ضریب مدولاسیون 100 درصد، 2/3 توان فرستنده در فرکانس حامل و 1/3 در دو باند جانبی است.

ثانیا، باندهای جانبی سیگنال AM یکدیگر را کپی می کنند. به همین دلیل، انتقال یک باند جانبی (بالا یا پایین - VBP یا NBP)، ᴛ.ᴇ کافی است. تبدیل به یک انتقال تلفن یک طرفه.

طیف یک سیگنال یک باند جانبی (شکل 3.1.25) یک باند فرکانسی را اشغال می کند که دو برابر کوچکتر از باند فرکانسی یک سیگنال AM معمولی است. طیف یک سیگنال تک باند فاقد یک باند جانبی و فرکانس حامل f 0 است.

شکل 3.1.25. سیگنال های تک باند

در شکل 3.1.25. طیف سیگنال TLF یک باند با یک EFS با یک حامل کاملاً سرکوب شده (a) و طیف سیگنال یک باند تک باند با یک NBP با یک حامل تا حدی سرکوب شده در مالتی پلکس ثانویه کانال ارتباطی با دو کانال TTL را نشان می دهد. (ب)

موج حامل باید به طور جزئی (انتقال خلبان) یا کاملاً سرکوب شود. برای دریافت چنین سیگنال هایی از دستگاه های گیرنده استفاده می شود که در آنها موج حامل بازیابی می شود.

انتقال تک باند دارای چندین مزیت است:

الف) طیف فرکانسی برای ارسال یک کانال تلفن نصف طیف فرکانس با AM است. این به گیرنده اجازه می دهد تا پهنای باند باریکی داشته باشد که کیفیت دریافت را به خصوص در حضور تداخل رادیویی بهبود می بخشد.

ب) تعداد کانال های ارتباطی ممکن در همان محدوده فرکانسی افزایش می یابد.

ج) با انتقال تک باند، افزایش انرژی قابل توجهی به دست می آید:

- در انتهای فرستنده، بهره ای به دست می آید که معادل افزایش 4 برابری قدرت فرستنده است.

- پهنای باند گیرنده ضریب 2 کاهش می یابد و این معادل افزایش توان 2 برابر است.

- مصرف انرژی از منابع قدرت توسط فرستنده تک باند به دلیل این واقعیت کاهش می یابد که در لحظه سکوت تابش انرژی الکترومغناطیسیخیر؛ این افزایش توان 25٪ دیگر را می دهد.

- در امواج کوتاه در نقطه دریافت با مدولاسیون دامنه معمولی، روابط فاز بین فرکانس حامل و اجزای جانبی نقض می شود، این منجر به محو شدن سیگنال می شود. با انتقال تک باند، این محو شدن به طور قابل توجهی کاهش می یابد، که باعث افزایش قدرت فرستنده در حدود 2 برابر می شود.

ᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ، برای عملکرد تک باند تلفن رادیویی، افزایش قدرت فرستنده در مقایسه با AM معمولی حدود 10-20 برابر به دست می آید.

رهگیری و استراق سمع ارتباطات رادیویی تلفن یک باند دشوارتر است.

انتقال تک باند به دلیل افزایش قابل توجه قدرت سیگنال مفید، ضد نویز است.

سیگنال های AM و یک باند جانبی عمدتاً در باند HF استفاده می شوند. سیگنال های یک باند جانبی سیگنال های اصلی مورد استفاده در سیستم های ارتباطی نظامی هستند. با اصلاح نرم افزار فرکانس کاری(PRFC).

سیگنال مدوله شده فرکانس- یک سیگنال RF را نشان می دهد که در طیف فرکانس آن یک فرکانس حامل f o و مجموعه ای از فرکانس های جانبی f o ± F وجود دارد. f o ± 2F; f o ± 3F و غیره هنگامی که توسط سیگنال فرکانس تن F در معرض f o قرار می گیرد.

اگر مدولاسیون روی طیف تاثیر بگذارد فرکانس های صوتی، سپس طیف نوسانات FM (شکل 3.1.26) گسترده تر خواهد شد و کل شکاف با فرکانس های ترکیبی پر می شود. حداکثر افزایش فرکانس سیگنال رادیویی (Δf m) نسبت به مقدار اولیه آن نامیده می شود انحراف فرکانس. نسبت دامنه در این طیف به شاخص بستگی دارد مدولاسیون فرکانس M که با فرمول مشخص می شود:

طیف سیگنال تلفن FM گسترده تر از طیف سیگنال مدوله شده با دامنه است، به شاخص مدولاسیون (به بزرگی ولتاژ تعدیل کننده کنترل) بستگی دارد و کمی به پهنای باند سیگنال تعدیل کننده بستگی دارد.

2 Δf hm \u003d 2 (M + 1) Fیا 2 Δf hm =2 Δf max +2 F max

سیگنال های FM عمدتا در باند VHF استفاده می شود. نمودار زمان بندی سیگنال FM نیز در شکل 3.1.26 نشان داده شده است.

شکل 3.1.26. سیگنال FM و طیف آن

مدولاسیون فازرا می توان نوعی مدولاسیون فرکانس در نظر گرفت. در مدولاسیون فازفاز نوسان فرکانس بالا تغییر می کند.

می تواند به عنوان حامل پیام استفاده شود توالی دوره ایپالس های رادیویی، که با دامنه، مدت، سرعت تکرار پالس، موقعیت پالس ها در زمان نسبت به موقعیت پالس های دنباله تعدیل نشده، یعنی فاز پالس ها مشخص می شود.

با تغییر یکی از پارامترهای لیست شده، می توانید چهار نمای اصلی دریافت کنید مدولاسیون پالس: مدولاسیون دامنه پالس (AIM)، مدولاسیون فرکانس پالس (PFM)، مدولاسیون فاز پالس (PPM)، مدولاسیون عرض پالس (DIM). نماهای نبضمدولاسیون ها به طور گسترده در رله رادیویی چند کاناله و خطوط ارتباطی تروپوسفر استفاده می شود.

انواع انتقال در نظر گرفته شده در حال حاضر ساده ترین، بدون محافظت در برابر شنود رادیویی به منظور دسترسی به اطلاعات هستند و کانال های ارتباطی کم هستند. توان عملیاتیو ایمنی در برابر صدا

امروز نقش اصلی متعلق به حالت های دیجیتالاتصالات AT مورد کلی، هر سیگنالی باید به ترتیب تبدیل شود سیگنال های گسسته- تکانه های الکتریکی جریان مستقیم (فرم دیجیتال، با ترکیب کد (رمزگذاری شده)، فشرده شده و از طریق یک کانال ارتباطی ارسال می شود. در محل پذیرش، تبدیل معکوسو بازیابی سیگنال، از جمله تصحیح خطاهای شناسایی شده.

قابلیت های تحریک کننده با هدف آن تعیین می شود. تعداد انواع سیگنال های تولید شده به طور قابل توجهی بر پیچیدگی دستگاه های تهویه سیگنال تأثیر می گذارد.

محدوده فرکانس و فاصله شبکهمحدوده فرکانس توسط هدف تحریک کننده تعیین می شود. باید محدوده فرکانس تمام فرستنده هایی را که تحریک کننده برای آنها در نظر گرفته شده است پوشش دهد. پاتوژن های مدرن فراهم می کنند نصب گسستهفرکانس هایی با یک مرحله شبکه بازه ای مشخص. مرحله شبکه معمولاً به عنوان مضربی از 10 هرتز انتخاب می شود: 10 هرتز، 100 هرتز. 1 کیلوهرتز اندازه گام شبکه متناسب با عرض طیف است سیگنال باند باریکدر پاتوژن استفاده می شود. چنین سیگنالی سیگنال تلگراف با دامنه (A-1) است. عرض طیف آن در سرعت تلگراف 15-20 باود تقریباً 45-60 هرتز است. لازم است سیگنال های دو فرستنده که در فرکانس های مجاور کار می کنند بدون تأثیر قابل توجه توسط گیرنده های مربوطه دریافت شوند. به همین دلیل، برای بسیاری از محرک ها، داشتن فاصله شبکه 100 هرتز کافی است. در عین حال، اگر قرار است از تلگراف در سرعت های بسیار پایین استفاده شود، یک شبکه فرکانس با پله 10 هرتز ممکن است بسیار مهم باشد.

ثبات فرکانسالزامات پایداری فرکانس محرک عمدتاً بر اساس نوع سیگنال های مورد استفاده تعیین می شود. بالاترین پایداری فرکانس هنگام تولید سیگنال های یک باند، زمانی که کانال تلفن توسط تلگراف چند کاناله یا تجهیزات دیگر فشرده می شود، ضروری است. در این مورد، واگرایی فرکانس های حامل در پیوند رادیویی بیش از 10-12 هرتز نیست. بنابراین، ناپایداری مطلق فرکانس تحریک کننده باید در حد 5-6 هرتز باشد. پایداری فرکانس محرک توسط سینت سایزر و مهمتر از همه توسط نوسانگر مرجع استفاده شده در آن تعیین می شود.

سطح ارتعاشات جانبی و نویز.با توجه به اینکه مسیر تقویت کننده فرستنده باید پهن باند باشد، الزامات بسیار سختگیرانه ای بر تحریک کننده برای سرکوب نوسانات جانبی و نویز در خروجی اعمال می شود. نوسان خروجی یک تحریک کننده ایده آل. باید فقط یک جزء مفید را شامل شود - سیگنال. در صورت عدم وجود، مدولاسیون یک نوسان هارمونیک است که طیف آن از یک خط طیفی منفرد تشکیل شده است. طیف نوسان خروجی یک محرک واقعی شامل طیف سیگنال مفید، طیف باند باریک بسیاری از نوسانات کاذب، و طیف پیوسته نویز است.

منابع نویز و نوسانات جانبی در محرک سینت سایزرها و مسیر تولید و تبدیل فرکانس سیگنال هستند. نوسانات جانبی که در آخرین میکسر محرک ایجاد می شوند بسیار خطرناک هستند، زیرا سرکوب آنها در مدارهای خروجی تحریک کننده مملو از مشکلات زیادی است.

طبق استانداردهای موجود، سرکوب نوسانات نویز جانبی باید حداقل 80 دسی بل در محدوده فرکانس مجاور فرکانس کاری محرک باشد (با تنظیم از + - 3.5 کیلوهرتز تا + - 25 کیلوهرتز، با دتونینگ های بزرگ، سرکوب باید به 100-140 دسی بل افزایش یابد.

زمان بازسازیدر محرک هایی که از حافظه چند فرکانس کاری استفاده می شود و انتقال خودکاراز یک فرکانس کاری به فرکانس دیگر، زمان تنظیم در 0.3-1 ثانیه است. زمان تنظیم در درجه اول توسط سینت سایزر تعیین می شود و به نوع و ساختار آن، روش تنظیم فرکانس و سیستم مورد استفاده بستگی دارد. کنترل خودکاربیماری زا.

روش های سنتز فرکانس پایه

در سینتی سایزرهای فرکانس مورد استفاده در فناوری ارتباطات رادیویی، فرکانس نوسان خروجی مقادیر گسسته زیادی را با فاصله زمانی یکنواخت - یک مرحله شبکه ای به خود می گیرد.

در اولین کار، برای ایجاد یک مجموعه گسسته از فرکانس‌های عملیاتی، از همان مجموعه تشدید کننده‌های کوارتز استفاده شد که بسته به فرکانس کاری مورد نیاز، در مدار اسیلاتور سوئیچ شدند. این اصل تثبیت کوارتز در محدوده فرکانس "موج کوارتز" نامیده شد، زیرا برای هر فرکانس کاری از یک تشدید کننده کوارتز جداگانه استفاده شد.
میزبانی شده در ref.rf
معایب این روش واضح است: تعداد زیادی تشدید کننده کوارتز مورد نیاز است و در این مورداطمینان از ثبات فرکانس بالای نوسانات ایجاد شده غیرممکن است.

در تحولات بعدی، آنها به دنبال کاهش تعداد تشدید کننده های کوارتز با تبدیل فرکانس نوسانات ورودی، ساخته شده بر اساس به اصطلاح طرح درون یابی بودند. نمودارهای ساختاری دستگاه، نمایش داده می شود این روشسنتز در شکل 3.1.27، 3.1.28 نشان داده شده است.

شکل 3.1.27. مدارهای درون یابی اسیلاتورهای کریستالی

شکل 3.1.28. شکل دهی شبکه فرکانس

می توان نشان داد که ناپایداری نسبی فرکانس نوسان خروجی عمدتاً توسط ناپایداری نسبی مولد فرکانس بالاتر (G1) تعیین می شود. این بدان معناست که الزامات پایداری فرکانس یک ژنراتور با فرکانس کمتر (G2) نسبت به ژنراتور G1 سخت‌تر است. به همین دلیل، هنگام سنتز فرکانس‌ها در مدار شکل. 3.1.27. گاهی اوقات یک ژنراتور معمولی به عنوان ژنراتور G2 استفاده می شود LC-مولد محدوده صاف (GPA) (شکل 3.1.29).

شکل 3.1.29. طرحی با یک مولد برد صاف

در این حالت، تغییر مداوم در فرکانس نوسان خروجی بدون بدتر شدن قابل توجهی در پایداری فرکانس به دست آمده در ژنراتور G1 ارائه می شود. مضرات سینت سایزر مونتاژ شده طبق طرح شکل 1. 3.1.27 - 3.1.29، تعداد نسبتاً زیادی تشدید کننده کوارتز استفاده شده است. با این روش سنتز فرکانس، ارائه یک ناپایداری نسبی فرکانس نوسان خروجی کمتر از 10 -5 - 10 -6 دشوار است. در صورت نیاز به پایداری فرکانس بالاتر، استفاده از آن در یک سینت سایزر فرکانس بسیار ساده تر و مقرون به صرفه تر است. یکیخود نوسانگر کوارتز مرجع بسیار پایدار.

طرح های عملیسینت سایزرهای فرکانس توسعه یافته تا کنون بسیار متنوع هستند، اما با توجه به روش تولید نوسان خروجی، می توان آنها را به دو گروه اصلی تقسیم کرد: سینت سایزر بر اساس روش سنتز مستقیمو سینت سایزر بر اساس روش سنتز غیر مستقیم. یک سینتی سایزر فرکانس در صورتی بر اساس روش سنتز مستقیم ساخته می شود که حاوی خود نوسانگر نباشد و نوسانات خروجی آن در نتیجه جمع، ضرب و تقسیم فرکانس نوسانات ورودی حاصل از یک نوسانگر مرجع یا نوسانات خروجی حاصل شود. سنسورهای فرکانس مرجع نام دیگر این روش است سنتز فرکانس غیرفعال.

با سنتز غیر مستقیم، نوسان خروجی سینت سایزر یک نوسان ساز ایجاد می کند که ناپایداری فرکانس آن حذف می شود. برای این منظور، فرکانس نوسانگر با استفاده از یک سیستم کاهش (مسیر)، در مقایسه با این مرجع، به فرکانس یک مرجع خاص تبدیل می‌شود و از خطای حاصل برای حذف ناپایداری نوسانگر استفاده می‌شود. در طرح ها فرکانس تنظیم خودکاراین ژنراتور را کنترل شده و در مدارهایی با جبران ناپایداری فرکانس- کمکی نام دیگر روش سنتز غیر مستقیم است سنتز فعال.

در سینت سایزرهای سنتز غیرمستقیم، فرکانس نوسانگر را می توان با یک سری تبدیل فرکانس به استاندارد رساند، جایی که با کمک نوسانات حسگرهای فرکانس مرجع، فرکانس متوالی کاهش می یابد (کاهش). چنین مسیر کاهشی، مسیر تفریق فرکانس نامیده می شود.

رساندن فرکانس ژنراتور به استاندارد را نیز می توان با تقسیم فرکانس انجام داد و در حال حاضر از تقسیم کننده هایی مانند شمارنده های پالس ساخته شده بر اساس مدارهای مجتمع دیجیتالی به عنوان تقسیم کننده فرکانس استفاده می شود. به همین دلیل، سینت سایزرهایی با مسیر تقسیم فرکانس معمولاً دیجیتال نامیده می شوند.

ساده ترین مدار یک سینت سایزر که با روش سنتز مستقیم مونتاژ شده است در شکل نشان داده شده است. 3.1.30. سینت سایزر حاوی چندین حسگر فرکانس مرجع است که هر کدام در خروجی خود نوسان یکی از ده فرکانس را می دهد. نوسانات حسگرها به میکسر وارد می شود، در خروجی میکسر، با استفاده از یک فیلتر باند گذر، نوسان ترکیبی فرکانس مجموع انتخاب می شود.

شکل 3.1.30. سینت سایزر سنتز مستقیم

طرح ساختارییک سینت سایزر بر اساس روش سنتز غیر مستقیم و حاوی یک مسیر تفریق در شکل 3.1 نشان داده شده است. در مسیر رساندن فرکانس GPA به استاندارد، فرکانس معدل کاهش می یابد. آشکارساز فاز (PD) فرکانس تبدیل شده GPA و فرکانس نوسان مرجع را مقایسه می کند.

شکل 3.1.31. سینتی سایزر غیر مستقیم

سینت سایزر ساخته شده با روش سنتز غیرمستقیم، به شما امکان می دهد سطح کمتری از انتشارات جعلی را دریافت کنید، زیرا فیلتر کردن آنها آسان تر است.

هر سینت سایزر حاوی فرکانس های مرجع حسگر است. با توجه به هدف آن، سنسور همچنین یک سینت سایزر است، تنها عملکرد آن به تشکیل ده فرکانس محدود می شود. حسگرها و همچنین سینت سایزر به طور کلی بر اساس روش های سنتز مستقیم یا غیرمستقیم ساخته می شوند. پرمصرف ترین مدارهای سادهسنتز مستقیم، به عنوان مثال، ضرب کننده فرکانس. گاهی اوقات سنسورها 100 فرکانس مرجع یا بیشتر را تشکیل می دهند، سپس دستگاه آنها پیچیده تر می شود و از هر دو روش سنتز فرکانس برای ساخت استفاده می شود.

در سینتی سایزرهایی که با روش سنتز غیرمستقیم ساخته می شوند، از دستگاه به اصطلاح جستجو برای تنظیم خودکار GPA استفاده می شود، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ فرکانس GPA را تا زمانی که وارد باند ضبط سیستم FAP (یا CHAP) شود، تغییر می دهد. دستگاه جستجو معمولاً یک ولتاژ دندانه اره تولید می کند، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ به عنصر راکتیو GPA تغذیه می شود و فرکانس GPA را در محدوده وسیعی تغییر می دهد. هنگامی که هیچ جزء ولتاژ مستقیمی در خروجی آشکارساز فاز وجود ندارد، در دتونینگ‌های بزرگ روشن می‌شود. پس از برقراری همزمانی در سیستم، دستگاه جستجو خاموش می شود، اما ولتاژ کنترل مربوط به پایان جستجو به خاطر سپرده می شود و به عنصر راکتیو GPA اعمال می شود. در جریان است کار بیشترفرکانس اولیه GPA (فرکانس GPA با یک حلقه باز PLL می تواند در باند وسیع تری تغییر کند که باند ضبط آن، اما نباید از مرزهای باند نگهدارنده فراتر رود.

در سینت سایزرهای مدرن، بازسازی GPA با استفاده از واریکاپ انجام می شود و محدودیت های آن محدود است. در واقع، پهنای باند تنظیم 10-30٪ از فرکانس متوسط ​​GPA است، در ارتباط با این، سینت سایزرهای باند پهن از یک، بلکه از چندین نوسانگر کنترل شده استفاده می کنند. هر یک از آنها در قسمت خاصی از محدوده فرکانس کار می کنند، سوئیچینگ ژنراتورها به طور خودکار بر اساس فرکانس تنظیم شده اتفاق می افتد.

اصل جبران و استفاده از آن در ساخت سینت سایزرها.

در تعدادی از محرک ها و گیرنده های رادیویی مدرن از روش جبران در ساخت مسیر تثبیت فرکانس استفاده می شود. ماهیت این روش در این واقعیت نهفته است که یک نوسانگر ناپایدار کمکی در ایجاد شبکه ای از فرکانس های پایدار دخالت دارد که خطای تنظیم آن با تشکیل فرکانس سیگنال خروجی جبران می شود.

نمودارهای سازه ای از بیشتر دستگاه ساده، جایی که از روش جبران استفاده می شود، در شکل های 3.1.32،3.1.33 نشان داده شده است. چنین مداری اغلب به عنوان یک مدار جبرانی یا تبدیل فرکانس دوگانه نامیده می شود و فیلتر مؤثر شکل موج مفید را فراهم می کند.

یک وظیفه این دستگاهشامل موارد زیر است: یک نوسان هارمونیک با فرکانس پایدار به ورودی عرضه می شود، به دست آوردن هارمونیک این نوسان با عدد K در خروجی بسیار مهم است.

در دستگاه شکل دهی، دنباله ای از پالس های کوتاه با پریود To = 1/fo از یک نوسان هارمونیک ایجاد می شود. فیلتر F1 نقش کمکی را در این طرح ایفا می کند. این فیلتر یک انتخاب اولیه از گروهی از هارمونیک ها در نزدیکی هارمونیک با عدد K را ارائه می دهد و مهمتر از همه، سرکوب آن دسته از هارمونیک ها را فراهم می کند که می توانند به عنوان نویز آینه ای برای دستگاه مورد نظر عمل کنند.

نوسان ساز کمکی به گونه ای تنظیم شده است که در میکسر CM-1 هارمونیک Kfo به فرکانس متوسط ​​fpr \u003d fg -Kfo تبدیل می شود که در باند عبور فیلتر F2 قرار دارد (شکل 3.1.34).

در این مورد، هارمونیک های همسایه با اعداد (K + 1) و (K-1) دارای فرکانس های میانی هستند که خارج از پهنای باند فیلتر قرار دارند و بنابراین به طور موثر سرکوب می شوند.

فیلتر F2 با فرکانس ثابت fpr تنظیم شده است، باید عرض باند عبور بیش از fо و تضعیف کافی در خارج از این باند داشته باشد.

در طول تبدیل فرکانس دوم در SM2، یک نوسان با فرکانس fut = fg - fpr انتخاب می شود، اما با توجه به اینکه fpr = fg - Kfo، سپس fout = Kfo. فیلتر F3 با فرکانس Kfo تنظیم شده است و برای سرکوب نوسانات جانبی که در خروجی CM2 رخ می دهد طراحی شده است.

برای تغییر فرکانس نوسان خروجی کافی است نوسانگر کمکی را بازسازی کنید.

سینت سایزرهای فرکانس دیجیتال

مطابق سال های گذشتهسینت سایزرهای ساخته شده بر اساس روش سنتز غیرمستقیم با مسیر تقسیم فرکانس و یک حلقه قفل فاز پالس از یک ژنراتور برد صاف، گسترده شده اند. در این سینتی سایزرها بیشتر المان ها بر روی المان های یکپارچه دیجیتالی انجام می شود که در این رابطه معمولاً سینت سایزرهایی با مسیر تقسیم فرکانس دیجیتال نامیده می شوند.

بلوک دیاگرام سینت سایزر دیجیتال در شکل 3.1.35 نشان داده شده است.

در این نمودار، GPA یک مولد کنترل شده است که ایجاد می کند ارتعاشات هارمونیک; کهفرکانس مقایسه است.

نوسانات GPA تبدیل شده به دنباله پالس با نرخ تکرار fg وارد DPKD می شود، جایی که نرخ تکرار پالس تقسیم می شود. در خروجی DPCD که دارای ضریب تقسیم N است، یک دنباله جدید با نرخ تکرار پالس fg / N تشکیل می شود که به یکی از ورودی های IFD تغذیه می شود. دنباله نبض با فرکانس مرجعدنبال کردن فو.

در IFD، این نوسانات مقایسه می شوند. AT حالت ثابتهنگامی که همزمانی در سیستم رخ می دهد، برابری فرکانس های توالی پالس ورودی fо=fг/N تضمین می شود.

تنظیم GPA به فرکانس اسمی fg = fо N به طور خودکار اتفاق می افتد زیرا IFD یک ولتاژ کنترل ایجاد می کند که به اختلاف فاز نوسانات مقایسه شده بستگی دارد.

برای تغییر فرکانس معدل کافی است ضریب تقسیم را تغییر دهید. هنگامی که ضریب تقسیم DPKD از Nmin به Nmax تغییر می کند، فرکانس نوسان خروجی سینت سایزر در محدوده از fgmin \u003d N min fo تا fmax \u003d N max fo (با مرحله fo) تغییر می کند.

روی انجیر 3.1.36 سایر طرح های ممکن از تحریک کننده های باند با کنترل فرکانس خودکار (فرکانس - CHAP و فاز - FAP) را نشان می دهد. روی انجیر 3.1.36: LPF - فیلتر پایین گذر. FH - آشکارساز فرکانس؛ GPA - مولد محدوده صاف؛ SM - میکسر؛ UU - دستگاه کنترل; PD - آشکارساز فاز.

تقویت کننده های قدرت

تقویت کننده های توان فرکانس بالا از نظر فرکانس قابل تنظیم و غیر قابل تنظیم هستند.

در مدار یک تقویت کننده رزونانس قابل تنظیم عنصر اجبارییک مدار نوسانی با عناصری برای تطبیق اتصال با آنتن است که بازسازی آن با تغییر اندوکتانس سیم پیچ ها یا خازن های خازن های سیستم تشدید مشترک انجام می شود. برای به دست آوردن حداکثر بهره، مدار نوسانی به صورت دستی یا خودکار با فرکانس سیگنال تحریک کننده تنظیم می شود که سرعت ایستگاه را کاهش می دهد و امکان سرکوب را تنها در یک فرکانس فراهم می کند. چنین تقویت کننده هایی در ایستگاه های پارازیت قدیمی استفاده می شد.

تقویت‌کننده‌های توان باند پهن (BPA) از این اشکال در امان هستند، که در تمام ایستگاه‌های پارازیت سریال مدرن استفاده می‌شوند و طبق طرح تقویت‌کننده بهره توزیعی (URA) ساخته می‌شوند و تقویت کننده موج سفر(Tsykin G.S. Amplifiers of electrical signals. - 2nd ed., revised. - M.: Energy, 1969. - 384 pp.: ill.).

در سیلو، سیگنال های تحریک کننده بدون تنظیم در کل محدوده عملیاتی تقویت می شوند، که سرعت هر نوع ایستگاه را افزایش می دهد و به شما امکان ایجاد تداخل شبه همزمان در چندین فرکانس را می دهد. در این حالت، برای جلوگیری از انتشار سیگنال های جانبی (هارمونیک فرکانس اصلی)، فیلترهای سرکوب هارمونیک (PSF) در خروجی تقویت کننده روشن می شوند. تعداد فیلترها تعداد زیر باندهای فرستنده را تعیین می کند. Oʜᴎ با استفاده از رله های فرکانس بالا به صورت خودکار یا دستی سوئیچ می شوند.

اصل ساخت مسیر اصلی تقویت کننده اینگونه فرستنده ها توضیح داده شده است مدار URU (شکل 3.1.37). ساده ترین راه ساخت تقویت کننده هایی با بار به شکل فیلتر پایین گذر است - تقویت کننده هایی با بهره توزیع شده .

URU دستگاهی با اتصال موازی لامپ های تقویت کننده از طریق خطوط مصنوعی است. ظرفیت های ورودی و خروجی لوله ها به عنوان عناصر خطوط طولانی گنجانده شده است و تأثیر محدود کننده ای بر فرکانس باند عبور بالایی تقویت کننده ندارد. تقویت کننده ها بر اساس طرح های تک چرخه و فشار کش ساخته می شوند.

تقویت کننده دارای دو خط انتقال (شبکه و آند) و المان های تقویت کننده است که توان خروجی آنها به صورت خلاصه می شود. بار کل. قطعات خطوط انتقال را می توان به صورت فیلترهای پایین گذر، همانطور که در شکل نشان داده شده است، یا به عنوان فیلترهای باند گذر، ساخت.

سیگنال اعمال شده به ورودی مدار در امتداد خط انتقال شبکه از فیلترهای یکسان تشکیل شده توسط سلف ها منتشر می شود. L باو ظروف سی با. شبکه های لامپ های مربوطه به هر بخش از خط متصل می شوند.

خط شبکه در انتها با مقاومت بارگذاری می شود R با، برابر با موج است

این حالت موج سیار را در خط ایجاد می کند و امپدانس ورودی خط در محدوده فرکانس کاری تقویت کننده ثابت می ماند.

خط آند شبیه خط شبکه است و مقاومت موج توسط اندوکتانس تعیین می شود L Aو ظرفیت اس ا.

هر دو انتهای خط آند با مقاومت بارگذاری می شوند R A1 = R A2 =در ارتباط با این، یک حالت موج سیر دو طرفه در خط آند اتفاق می افتد.

موج سیگنال ورودی که در امتداد خط شبکه منتشر می شود، دو موج را از هر لامپ در خط آند تحریک می کند. یکی از این امواج به سمت چپ منتشر می شود (طبق طرح) و توسط مقاومت تطبیق (بالاست) جذب می شود. R A1، و دومی به مقاومت بار می رسد R A2و توان مفیدی را به آن اختصاص می دهد. شرط لازمکار باید باشد همان زمانتاخیر سیگنال خطوط آند و شبکه

در صورت تطابق دو طرفه خط آند، اضافه شدن درون فاز جریان های هر خط در بار اتفاق می افتد. از آنجایی که جریان هر لامپ منشعب می شود، مجموع جریان کل (از همه لامپ ها) هارمونیک اول در بار نصف خواهد بود.

در مدار URU، سودهای آبشارها اضافه می شوند و ضرب نمی شوند. به دلایل انرژی، استفاده از تعداد زیادی لامپ در URU توصیه می شود.

دامنه ولتاژ در بار به تعداد لوله های تقویت کننده بستگی ندارد و نمی تواند از مقدار تجاوز کند. U n \u003d I A.

URU ها قابلیت اطمینان را افزایش داده اند، زیرا در صورت خرابی لامپ های جداگانه عملیاتی می شوند. در عین حال، ویژگی های دامنه فرکانس به دلیل تغییر در ظرفیت لامپ متصل به خط تا حدودی بدتر می شود.

ترانسفورماتورهای متعادل کننده و تطبیق ویژه به عنوان عناصر تطبیق URU با یک آنتن (به شکل "خروجی-ورودی" و به وسیله امپدانس های خروجی و ورودی) استفاده می شوند.

تقویت کننده های قدرت از یک دستگاه کنترل، مسدود کننده و سیگنالینگ ویژه (UBS) استفاده می کنند.

UBS ارائه می دهد:

− گنجاندن اجباری(خاموش کردن) ولتاژهای تغذیه به ترتیب دقیق.

- قطع ولتاژهای تغذیه در رژیم های خطرناک(جریان بیش از حد منابع تغذیه، شکستگی یا مدار کوتاهدر مسیر انتقال برق RF، نه کار موثر سیستم اجباریخنک کننده)؛

- حفاظت از پرسنل خدمات در برابر دسترسی به قطعات برقی تحت ولتاژ بالا.

- سیگنال دهی عملیات انجام شده و خرابی ها و غیره.

سوالات تستی

1. الزامات برای چیست دستگاه های انتقال رادیویی? 2. چرا استفاده از یک طرح چند مرحله ای برای ساخت فرستنده های HF بسیار مهم است؟

3. ساخت مدارهای تحریک کننده برای فرستنده های HF و VHF چه ویژگی هایی دارد؟

4. یک دسته بندی از مدارهای ژنراتور با خود تحریکی ارائه دهید.

5. تشدید کننده های کوارتز چه خواصی دارند؟

سیگنال های مدوله شده با دامنه (AM) - مفهوم و انواع. طبقه بندی و ویژگی های دسته "سیگنال های مدوله شده با دامنه (AM)" 2017، 2018.

ادامه سلسله مقالات آموزشی عمومی را با عنوان کلی «نظریه امواج رادیویی» می خوانیم.
در مطالب قبلی با امواج و آنتن های رادیویی آشنا شدیم: بیایید نگاهی دقیق تر به مدولاسیون سیگنال رادیویی بیندازیم.

در چارچوب این مقاله بررسی خواهد شد مدولاسیون آنالوگانواع زیر:

• مدولاسیون دامنه
• مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی
• مدولاسیون فرکانس
• مدولاسیون فرکانس خطی
• مدولاسیون فاز
• مدولاسیون فاز دیفرانسیل

مدولاسیون دامنه

با مدولاسیون دامنه، پوشش دامنه نوسان حامل طبق قانون منطبق با قانون تغییر می کند. پیام منتقل شده. فرکانس و فاز نوسان حامل تغییر نمی کند.

یکی از پارامترهای اصلی AM ضریب مدولاسیون (M) است.
ضریب مدولاسیون نسبت تفاوت بین حداکثر و حداقل مقادیر دامنه سیگنال مدوله شده به مجموع این مقادیر (%) است.
به بیان ساده، این ضریب نشان می دهد که مقدار دامنه موج حامل در چقدر قوی است. این لحظهاز میانگین منحرف می شود
وقتی ضریب مدولاسیون بزرگتر از 1 باشد، یک اثر مدولاسیون بیش از حد رخ می دهد که منجر به اعوجاج سیگنال می شود.

طیف AM

این طیف مشخصه یک نوسان تعدیل کننده فرکانس ثابت است.

در نمودار، محور x نشان دهنده فرکانس، محور y نشان دهنده دامنه است.
برای AM، علاوه بر دامنه فرکانس بنیادی واقع در مرکز، مقادیر دامنه های سمت راست و چپ فرکانس حامل نیز ارائه می شود. اینها به اصطلاح خطوط سمت چپ و راست هستند. آنها با یک فاصله از فرکانس حامل جدا می شوند برابر فرکانسمدولاسیون
فاصله از سمت چپ به سمت راست نامیده می شود عرض طیف.
در حالت عادی، با ضریب مدولاسیون<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
اطلاعات مفید فقط در باندهای جانبی بالایی یا پایینی طیف موجود است. جزء اصلی طیفی - حامل، اطلاعات مفیدی را حمل نمی کند. قدرت فرستنده در طول مدولاسیون دامنه عمدتاً صرف "گرمایش هوا" می شود، زیرا محتوای غیر آموزنده اصلی ترین عنصر طیف است.

مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی

به دلیل ناکارآمدی مدولاسیون دامنه کلاسیک، مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی ابداع شد.
ماهیت آن حذف حامل و یکی از باندهای جانبی از طیف است، در حالی که تمام اطلاعات لازم از طریق باند جانبی باقی مانده منتقل می شود.

اما در شکل خالص خود، این گونه در پخش مصرف کننده ریشه نگرفت، زیرا. در گیرنده لازم است حامل با دقت بسیار بالا سنتز شود. مورد استفاده در تجهیزات فشرده سازی و رادیو آماتور.
در پخش، AM با یک باند جانبی و حامل تا حدی سرکوب شده بیشتر استفاده می شود:

با این مدولاسیون، نسبت کیفیت / کارایی به بهترین وجه به دست می آید.

مدولاسیون فرکانس

نوعی مدولاسیون آنالوگ که در آن فرکانس حامل بر اساس قانون مدولاسیون سیگنال فرکانس پایین تغییر می کند. دامنه ثابت می ماند.

الف) - فرکانس حامل، ب) سیگنال تعدیل، ج) نتیجه مدولاسیون

بزرگترین انحراف فرکانس از مقدار متوسط ​​نامیده می شود انحراف.
در حالت ایده آل، انحراف باید مستقیماً با دامنه نوسان تعدیل کننده متناسب باشد.

طیف با مدولاسیون فرکانس به صورت زیر است:

متشکل از حامل و هارمونیک های نوارهای جانبی است که به طور متقارن پشت آن به سمت راست و چپ، با فرکانس مضرب فرکانس نوسان تعدیل کننده، عقب می مانند.
این طیف نشان دهنده یک نوسان هارمونیک است. در مورد مدولاسیون واقعی، طیف دارای خطوط پیچیده تری است.
بین مدولاسیون FM پهن باند و باند باریک تمایز قائل شوید.
در پهنای باند - طیف فرکانس به طور قابل توجهی از فرکانس سیگنال تعدیل کننده فراتر می رود. در پخش FM استفاده می شود.
در ایستگاه های رادیویی، عمدتاً از مدولاسیون FM با باند باریک استفاده می شود که نیاز به تنظیم دقیق گیرنده دارد و بر این اساس، از تداخل بیشتر محافظت می شود.
طیف پهنای باند و FM باند باریک در زیر نشان داده شده است.

طیف FM باند باریک شبیه مدولاسیون دامنه است، اما اگر فاز باندهای جانبی را در نظر بگیرید، معلوم می شود که این امواج دارای دامنه ثابت و فرکانس متغیر هستند و نه فرکانس ثابت و دامنه متغیر (AM). با پهنای باند FM، دامنه حامل می تواند بسیار کوچک باشد و در نتیجه کارایی FM بالا باشد. این بدان معناست که بیشتر انرژی ارسالی در نوارهای جانبی حامل اطلاعات موجود است.

مزایای اصلی FM نسبت به AM راندمان انرژی و ایمنی در برابر نویز است.

به عنوان نوعی FM، مدولاسیون فرکانس خطی را اختصاص دهید.
ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که فرکانس سیگنال حامل طبق یک قانون خطی تغییر می کند.

اهمیت عملی سیگنال های مدوله شده با فرکانس خطی (چیپ) در امکان فشرده سازی قابل توجه سیگنال در هنگام دریافت با افزایش دامنه آن بالاتر از سطح نویز نهفته است.
LFM کاربرد را در رادار پیدا می کند.

مدولاسیون فاز

در واقعیت، اصطلاح دستکاری فاز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا عمدتاً مدولاسیون سیگنال های گسسته را تولید می کند.
منظور از FM به این صورت است که با رسیدن سیگنال گسسته بعدی که با سیگنال قبلی متفاوت است، فاز حامل به طور ناگهانی تغییر می کند.

از طیف، می توانید عدم وجود تقریباً کامل حامل را مشاهده کنید که نشان دهنده راندمان بالای انرژی است.
نقطه ضعف این مدولاسیون این است که یک خطا در یک نماد می تواند منجر به دریافت نادرست تمام نمادهای بعدی شود.

کلید زدن فاز دیفرانسیل

در مورد این مدولاسیون، فاز با هر تغییر در مقدار پالس تعدیل کننده تغییر نمی کند، بلکه با تغییر در تفاوت تغییر می کند. در این مثال با رسیدن هر «1».

مزیت این نوع مدولاسیون این است که در صورت بروز خطای تصادفی در یک نماد، این امر مستلزم زنجیره دیگری از خطاها نیست.

شایان ذکر است که کلیدهای تغییر فاز نیز مانند مربعات وجود دارد که از تغییر فاز در 90 درجه و PM مرتبه بالاتر استفاده می کند، اما بررسی آنها از حوصله این مقاله خارج است.

PS: من می خواهم یک بار دیگر متذکر شوم که هدف از مقاله جایگزینی کتاب درسی نیست، بلکه گفتن "روی انگشتان" در مورد اصول اولیه رادیو است.
فقط انواع اصلی مدولاسیون در نظر گرفته می شود تا ایده ای از موضوع برای خواننده ایجاد کند.

مدولاسیون دامنه فرآیند تولید یک سیگنال مدوله شده با دامنه است، یعنی. سیگنالی که دامنه آن بر اساس قانون سیگنال تعدیل کننده (پیام ارسالی) تغییر می کند. این فرآیند توسط یک مدولاتور دامنه اجرا می شود.

مدولاتور دامنه باید یک نوسان با فرکانس بالا تشکیل دهد، بیان تحلیلی که در حالت کلی دارای شکل است.

پوشش نوسان مدوله شده، با تابعی که قانون تغییر دامنه را مشخص می کند، کجاست.

سیگنال تعدیل کننده؛

و - فرکانس و فاز اولیه نوسان فرکانس بالا.

برای به دست آوردن چنین سیگنالی، باید نوسان فرکانس بالا (حامل) و سیگنال تعدیل کننده فرکانس پایین را به گونه ای ضرب کرد که پوششی از فرم تشکیل شود. وجود یک جزء ثابت در ساختار پاکت، تک قطبی بودن تغییر آن را تضمین می کند، ضریب مدولاسیون را حذف می کند، یعنی. عمق مدولاسیون را فراهم می کند. واضح است که چنین عملیات ضربی با تبدیل طیفی همراه خواهد بود، که این امکان را فراهم می کند که مدولاسیون دامنه را به عنوان یک فرآیند اساساً غیر خطی یا پارامتری در نظر بگیریم.

ساختار مدولاتور دامنه در مورد استفاده از یک عنصر غیر خطی در شکل نشان داده شده است. 8.4.

برنج. 8.4. نمودار ساختاری مدولاتور دامنه

عنصر غیر خطی موج حامل و سیگنال تعدیل کننده را تبدیل می کند، در نتیجه یک جریان (یا ولتاژ) تشکیل می شود که طیف آن شامل اجزایی در باند فرکانس از تا، و - بالاترین فرکانس در طیف است. سیگنال تعدیل کننده فیلتر باند گذر این اجزای طیف را جدا می کند و سیگنال مدوله شده با دامنه را در خروجی تولید می کند.

ضرب دو سیگنال را می توان با استفاده از یک عنصر غیر خطی انجام داد، که مشخصه آن با یک چند جمله ای حاوی یک جمله درجه دوم تقریبی است. با توجه به این، مربع مجموع دو سیگنال، حاوی حاصل ضرب آنها تشکیل می شود.

ماهیت آنچه گفته شد و ایده کلی تشکیل یک نوسان مدوله شده با دامنه، با تبدیل های ریاضی نسبتاً ساده با این فرض که مدولاسیون تونال (یک فرکانس) انجام می شود، نشان داده شده است.

1. به عنوان یک عنصر غیر خطی، از ترانزیستوری استفاده می کنیم که CVC آن با یک چند جمله ای درجه دوم تقریب می شود. .

2. ولتاژی برابر با مجموع دو نوسان به ورودی عنصر غیر خطی اعمال می شود: حامل و مدولاتور، یعنی.

3. ترکیب طیفی جریان به صورت زیر تعیین می شود:

در بیان به دست آمده، اجزای طیفی به ترتیب صعودی فرکانس های خود مرتب شده اند. در میان آنها مولفه هایی با فرکانس، و وجود دارد که یک نوسان مدوله شده با دامنه را تشکیل می دهند، یعنی.

در فرستنده ها، فرآیندهای مدولاسیون و تقویت معمولاً با هم ترکیب می شوند که حداقل اعوجاج سیگنال های مدوله شده را تضمین می کند. برای این منظور، مدولاتورهای دامنه بر اساس طرح تقویت کننده های توان تشدید ساخته می شوند که در آن با تغییر موقعیت نقطه عملکرد مطابق قانون سیگنال تعدیل کننده، تغییر در دامنه نوسانات فرکانس بالا حاصل می شود.

طرح و حالت های عملکرد مدولاتور دامنه

مدار یک مدولاتور دامنه مبتنی بر تقویت کننده رزونانس در شکل نشان داده شده است. 8.5.

برنج. 8.5. مدار تعدیل کننده دامنه مبتنی بر تقویت کننده رزونانس

در ورودی تقویت کننده رزونانسی که در حالت غیر خطی کار می کند، موارد زیر اعمال می شود:

نوسان حامل از یک اسیلاتور خود با استفاده از اتصال ترانسفورماتور فرکانس بالا مدار مدار ورودی با پایه ترانزیستور.

تعدیل سیگنال با استفاده از ترانسفورماتور فرکانس پایین

خازن ها و - مسدود کردن، جداسازی مدارهای ورودی را با توجه به فرکانس های نوسان حامل و سیگنال تعدیل کننده، یعنی. جداسازی در فرکانس های بالا و پایین مدار نوسانی در مدار کلکتور با فرکانس نوسان حامل تنظیم می شود، فاکتور کیفیت مدار پهنای باند را فراهم می کند، جایی که بالاترین فرکانس در طیف سیگنال مدوله کننده است.

انتخاب نقطه عملیاتی حالت عملکرد مدولاتور را تعیین می کند. دو حالت ممکن است: حالت سیگنال کوچک و حالت سیگنال بزرگ.

آ. حالت ورودی کوچک

این حالت با انتخاب نقطه کار در وسط بخش درجه دوم مشخصه جریان-ولتاژ ترانزیستور تنظیم می شود. انتخاب دامنه نوسان حامل عملکرد مدولاتور را در این بخش تضمین می کند (شکل 8.6).

برنج. 8.6. حالت ورودی کوچک AM

دامنه ولتاژ در مدار نوسانی، که فرکانس تشدید آن برابر با فرکانس حامل است، با دامنه اولین هارمونیک جریان تعیین می شود، یعنی. ، مقاومت تشدید مدار کجاست. با در نظر گرفتن اینکه میانگین شیب CVC در قسمت کاری برابر است با نسبت دامنه هارمونیک اول به دامنه نوسان حامل، یعنی. ، می توان نوشت

.

تحت تأثیر ولتاژ تعدیل کننده اعمال شده به پایه ترانزیستور، موقعیت نقطه کار تغییر خواهد کرد، به این معنی که شیب متوسط ​​CVC نیز تغییر خواهد کرد. از آنجایی که دامنه ولتاژ در مدار نوسانی متناسب با شیب متوسط ​​است، بنابراین برای اطمینان از مدولاسیون دامنه نوسان حامل، لازم است از وابستگی خطی شیب به سیگنال مدوله اطمینان حاصل شود. اجازه دهید نشان دهیم که این امر هنگام استفاده از بخش کاری مشخصه جریان-ولتاژ، که با یک چند جمله ای درجه دوم تقریب شده است، امکان پذیر است.

بنابراین، در بخش درجه دوم CVC توصیف شده توسط چند جمله ای، یک ولتاژ ورودی برابر با مجموع دو نوسان وجود دارد: حامل و مدوله، یعنی.

ترکیب طیفی جریان کلکتور به صورت زیر تعیین می شود:

اولین هارمونیک جریان را انتخاب می کنیم:

بنابراین، دامنه هارمونیک اول:

همانطور که از عبارت بدست آمده مشاهده می شود، دامنه هارمونیک اول جریان به طور خطی به ولتاژ تعدیل کننده بستگی دارد. بنابراین، شیب متوسط ​​نیز به صورت خطی به ولتاژ تعدیل کننده بستگی خواهد داشت.

سپس ولتاژ مدار نوسانی برابر با:

بنابراین، در خروجی مدولاتور در نظر گرفته شده، یک سیگنال مدوله شده با دامنه شکل تشکیل می شود:

در اینجا ضریب عمق مدولاسیون است.

- دامنه نوسان فرکانس بالا در خروجی مدولاتور در غیاب مدولاسیون، یعنی. در .

هنگام طراحی سیستم های انتقال، یک نیاز مهم، تشکیل نوسانات مدوله شده با دامنه توان بالا با کارایی کافی است. بدیهی است که نحوه عملکرد مدولاتور مورد نظر نمی تواند این الزامات، به خصوص مورد اول را برآورده کند. بنابراین، به اصطلاح حالت سیگنال بزرگ اغلب استفاده می شود.

ب حالت ورودی بزرگ

این حالت با انتخاب نقطه کار روی مشخصه I-V ترانزیستور تنظیم می شود که در آن تقویت کننده با قطع جریان کار می کند. به نوبه خود، انتخاب دامنه نوسان حامل، تغییری در دامنه پالس های جریان جمع کننده با توجه به قانون سیگنال تعدیل کننده ایجاد می کند (شکل 8.7). این منجر به تغییر مشابهی در دامنه اولین هارمونیک جریان کلکتور و در نتیجه تغییر در دامنه ولتاژ در مدار نوسانی مدولاتور می شود.

و .

برنج. 8.7. حالت ورودی بزرگ AM

تغییر در دامنه ولتاژ فرکانس بالا ورودی در طول زمان با تغییر در زاویه قطع و در نتیجه ضریب همراه است. در نتیجه، شکل پوشش ولتاژ روی مدار ممکن است با شکل سیگنال تعدیل کننده متفاوت باشد، که این یک نقطه ضعف روش مدولاسیون در نظر گرفته شده است. برای اطمینان از حداقل اعوجاج، لازم است محدودیت های خاصی برای تغییر زاویه برش تعیین کنید و با ضریب مدولاسیونی که خیلی زیاد نیست کار کنید.

در مدار مدولاتور دامنه نشان داده شده در شکل. 8.8، سیگنال تعدیل کننده به پایه ترانزیستور مولد جریان پایدار اعمال می شود. مقدار این جریان متناسب با ولتاژ ورودی است. برای مقادیر کوچک ولتاژ ورودی، دامنه ولتاژ خروجی به سیگنال تعدیل کننده به شرح زیر بستگی دارد.

ضرایب تناسب کجاست.

ویژگی های مدولاتور دامنه

برای انتخاب حالت عملکرد مدولاتور و ارزیابی کیفیت کار آن، از ویژگی های مختلفی استفاده می شود که اصلی ترین آنها عبارتند از: پاسخ مدولاسیون استاتیک، پاسخ مدولاسیون پویا و پاسخ فرکانسی.

برنج. 8.8. مدار مدولاتور دامنه با ژنراتور جریان

آ. پاسخ مدولاسیون استاتیک

پاسخ مدولاسیون استاتیک (SMC)وابستگی دامنه ولتاژ خروجی مدولاتور به ولتاژ بایاس در دامنه ثابت ولتاژ فرکانس حامل در ورودی است، یعنی. .

در تعیین تجربی مشخصه مدولاسیون استاتیک، فقط ولتاژ فرکانس حامل به ورودی مدولاتور اعمال می شود (سیگنال مدولاتور اعمال نمی شود)، مقدار تغییر می کند (مثل اینکه تغییر سیگنال مدولاسیون در استاتیک شبیه سازی شده است) و تغییر در دامنه نوسان حامل در خروجی ثابت است. نوع مشخصه (شکل 8.9، a) با دینامیک تغییر در شیب متوسط ​​CVC با تغییر در ولتاژ بایاس تعیین می شود. بخش افزایشی خطی SMX با بخش درجه دوم CVC مطابقت دارد، زیرا در این بخش شیب متوسط ​​با افزایش ولتاژ بایاس افزایش می‌یابد. بخش افقی SMX با بخش خطی مشخصه I-V مطابقت دارد، یعنی. بخش با شیب متوسط ​​ثابت. هنگامی که ترانزیستور به حالت اشباع تغییر می کند، یک بخش افقی از مشخصه I-V با شیب صفر ظاهر می شود که با افت CMC منعکس می شود.

مشخصه مدولاسیون استاتیک به شما امکان می دهد مقدار ولتاژ بایاس و محدوده قابل قبول تغییر سیگنال مدوله را تعیین کنید تا از وابستگی خطی آن به ولتاژ خروجی اطمینان حاصل کنید. عملکرد مدولاتور باید در بخش خطی SMX رخ دهد. مقدار ولتاژ بایاس باید با وسط بخش خطی مطابقت داشته باشد و حداکثر مقدار سیگنال تعدیل کننده نباید فراتر از بخش خطی CMX باشد. شما همچنین می توانید حداکثر ضریب مدولاسیون را تعیین کنید که در آن هنوز اعوجاج وجود ندارد. ارزش آن است .

برنج. 8.9. ویژگی های مدولاتور دامنه

ب پاسخ مدولاسیون دینامیک

پاسخ مدولاسیون پویا (DMX)وابستگی ضریب مدولاسیون به دامنه سیگنال مدولاسیون است، یعنی. . این مشخصه را می توان به صورت تجربی یا با توجه به مشخصه مدولاسیون استاتیک به دست آورد. نوع DMH در شکل نشان داده شده است. 8.9b. بخش خطی مشخصه مربوط به عملکرد مدولاتور در بخش خطی SMX است.

که در. پاسخ فرکانس

پاسخ فرکانسوابستگی ضریب مدولاسیون به فرکانس سیگنال تعدیل کننده است، یعنی. . تأثیر ترانسفورماتور ورودی منجر به فروپاشی مشخصه در فرکانس های پایین می شود (شکل 8.9، ج). با افزایش فرکانس سیگنال تعدیل کننده، اجزای جانبی نوسان مدوله شده با دامنه از فرکانس حامل دور می شوند. این به دلیل خواص انتخابی مدار نوسانی منجر به تقویت کمتر آنها می شود که باعث مسدود شدن مشخصه در فرکانس های بالاتر می شود. اگر پهنای باند اشغال شده توسط سیگنال تعدیل کننده در قسمت افقی پاسخ فرکانس باشد، اعوجاج مدولاسیون حداقل خواهد بود.

تعدیل کننده دامنه متعادل

برای استفاده موثر از توان فرستنده، مدولاسیون دامنه متعادل استفاده می شود. در این حالت، یک سیگنال مدوله شده با دامنه تشکیل می شود که در طیف آن هیچ جزء در فرکانس حامل وجود ندارد.

مدار مدولاتور متعادل (شکل 8.10) ترکیبی از دو مدار مدولاتور دامنه معمولی با اتصالات خاص برای ورودی و خروجی آنها است. ورودی‌های فرکانس حامل به صورت موازی و خروجی‌ها با وارونگی نسبت به یکدیگر وصل می‌شوند و باعث ایجاد اختلاف در ولتاژهای خروجی می‌شوند. سیگنال تعدیل کننده در آنتی فاز به مدولاتورها داده می شود. در نتیجه در خروجی های مدولاتور که داریم

و، و در خروجی مدولاتور متعادل

برنج. 8.10. مدار مدولاتور دامنه متعادل

بنابراین، طیف سیگنال خروجی شامل اجزایی با فرکانس و . هیچ جزء فرکانس حامل وجود ندارد.

برای انتقال صدا در هوا، به یک موج حامل فرکانس بالا یا به سادگی یک حامل نیاز است که صدا و ارتعاشات فرکانس پایین با استفاده از فرآیند مدولاسیون روی آن قرار می گیرند.

حامل توسط یک نوسان ساز اصلی که در فرکانس اختصاص داده شده به ایستگاه رادیویی کار می کند (شکل 1.21) تولید می شود و دارای ثبات بسیار بالایی است. نوسانات سینوسی آن 1 وارد مدولاتور می شود، جایی که با نوسانات صوتی 2 تعامل می کنند و سیگنال مدوله شده 3 را تشکیل می دهند. دومی به تقویت کننده قدرت و از خروجی آن به آنتن ایستگاه رادیویی تغذیه می شود.

اغلب اوقات، مدولاسیون دامنه (AM) مستقیماً در تقویت کننده قدرت انجام می شود و ولتاژ منبع تغذیه را به موقع با ارتعاشات صدا تغییر می دهد.

بدیهی است که با نیم موج منفی ولتاژ صوت، دامنه فقط می تواند به صفر برسد و با نیم موج مثبت، حداکثر تا دو برابر افزایش می یابد (در غیر این صورت مدولاسیون و اعوجاج بیش از حد وجود خواهد داشت). این مربوط به ضریب مدولاسیون (نسبت دامنه نوسانات فرکانس صوتی به دامنه حامل) m = 1 است. این وضعیت فقط در قله های سیگنال صوتی امکان پذیر است، به طور متوسط، مدولاسیون به نظر می رسد سطحی باشد، a m ‹‹ 1. هنگام آزمایش، نظارت و تنظیم فرستنده ها با استفاده از یک مجموعه سیگنال صوتی سینوسی m = 0.3.

اجازه دهید اکنون طیف سیگنال ها را با مدولاسیون دامنه تحلیل کنیم. آنها می گویند که ایستگاه رادیویی در یک فرکانس خاص، به عنوان مثال، 549 کیلوهرتز ("Mayak" در باند MW) کار می کند. اما آیا سیگنال ایستگاه رادیویی فقط این فرکانس را اشغال می کند؟ معلوم است که نه. ایستگاه رادیویی باند فرکانسی مشخصی را که در کتابچه‌های راهنما و برنامه‌های امواج نشان داده شده است، اشغال می‌کند. برای بررسی دقیق‌تر این موضوع، فرض می‌کنیم که مدولاسیون توسط یک صدای خالص انجام می‌شود، یعنی یک سیگنال صوتی با یک فرکانس F.

در این بخش، برای ما راحت‌تر است که از فرکانس‌های چرخه‌ای f و F مربوط به تعداد نوسانات در ثانیه استفاده نکنیم، بلکه از فرکانس‌های زاویه‌ای ω و Ω مرتبط با روابط چرخه‌ای ساده استفاده کنیم: ω = 2πf و Ω = 2πF. سیگنال AM مدوله شده به صورت زیر نوشته می شود: s(t) = (1 + m cos Ω t) cos ω t، که در آن m ضریب مدولاسیون، m است.< 1. Это выражение в точности описывает форму сигнала 3 на рис. 1.21. Но его можно представить и в другой форме, раскрыв скобки и воспользовавшись известными тригонометрическими формулами для произведения двух косинусов:

s(t) = cos ω t + (m/2) cos (ω + Ω) t + (m/2) cos (ω - Ω) t.

اکنون می بینیم که نه یک سیگنال، بلکه سه سیگنال مطابق با سه عبارت این عبارت منتشر می شود.

نمودار طیفی سیگنال ساطع شده در شکل نشان داده شده است. 1.22. در سمت چپ آن، فرکانس صدا F به عنوان یک خط عمودی نشان داده شده است، در وسط - فرکانس حامل f 0 مربوط به جمله اول، و در طرفین آن دو فرکانس دیگر مربوط به عبارت های باقی مانده وجود دارد، در فرکانس های f 0 + F و f 0 - F. آنها به طوری که آنها آن را می گویند: فرکانس های جانبی، بالا و پایین. هیچ فرکانس جانبی در غیاب مدولاسیون زمانی که m = 0 است وجود ندارد، اما آنها به نصف سطح حامل (که برای سادگی استدلال، به عنوان وحدت در نظر گرفته می شود) با مدولاسیون کامل، زمانی که m = 1 افزایش می یابد. توان هر یک از فرکانس های جانبی متناسب با مجذور دامنه آنهاست و با افزایش ضریب مدولاسیون از صفر تا یک چهارم توان حامل تغییر می کند.

چه اتفاقی می‌افتد اگر حامل نه با صدای خالص، بلکه با طیف خاصی از فرکانس‌های صوتی مربوط به گفتار یا موسیقی مدوله شود؟ هر جزء از طیف صوتی جفت باندهای جانبی خود را تولید می کند و نتیجه یک طیف سیگنال مدوله شده پیچیده است که شامل حامل، نوارهای جانبی بالا و پایین است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1.23. باند جانبی بالایی (TSB) دقیقاً مطابق با طیف فرکانس صوتی (AF) است، اما در امتداد محور فرکانس با بازه‌ای متناظر با مقدار حامل به بالا منتقل می‌شود.

باند جانبی پایینی (LSB) نیز به دقت طیف صوتی را منعکس می کند، اما معکوس است، یعنی باند جانبی بالایی را نسبت به حامل منعکس می کند. مانند قبل، باندهای جانبی در غیاب مدولاسیون ناپدید می شوند و توان کل آنها به نصف توان حامل در پیک های مدولاسیون افزایش می یابد.

اکنون می توانیم با قطعیت به این سوال پاسخ دهیم که سیگنال ایستگاه رادیویی چه باند فرکانسی را اشغال می کند. کتاب های مرجع فرکانس حامل f 0 واقع در وسط طیف سیگنال AM را نشان می دهند و کل پهنای باند سیگنال معادل دو برابر فرکانس تعدیل کننده بالایی F B است. مطابق با GOST های داخلی، فرکانس تعدیل کننده بالایی 10 کیلوهرتز در نظر گرفته می شود، بنابراین عرض طیف فرکانس سیگنال ایستگاه رادیویی 20 کیلوهرتز است.