PREZANTIMI

Puna e kursit kryhet me qëllim të konsolidimit të materialit të përfshirë në modulimin e amplitudës së sinjaleve, si dhe për të thelluar njohuritë për këtë çështje. Në këtë punë, është e nevojshme të jepet një përkufizim i modulimit të amplitudës, të zbulohet thelbi i tij, të përshkruhen format kryesore. Pas kësaj, vazhdoni me shqyrtimin e algoritmeve për specifikimin e këtij lloji të modulimit. Më pas shkruani një program që demonstron një paraqitje vizuale të modulimit të amplitudës së sinjaleve. Sinjalet e marra duhet të digjitalizohen dhe rezultatet të shfaqen në ekran. Programimi do të bëhet në Microsoft Visual Studio 2010 në Win Forms në C #. Në fund të punës, formuloni përfundime.

Modulimi i amplitudës

Koncepti dhe thelbi i modulimit të amplitudës

Modulimi i amplitudës është një lloj modulimi në të cilin parametri i ndryshueshëm i sinjalit bartës është amplituda e tij.

Përvoja e parë e transmetimit të fjalës dhe muzikës me radio duke përdorur metodën e modulimit të amplitudës u bë në vitin 1906 nga inxhinieri amerikan R. Fessenden. Frekuenca bartëse prej 50 kHz e transmetuesit të radios u krijua nga një gjenerator makine (alternatori); për modulimin e tij, një mikrofon karboni u ndez midis gjeneratorit dhe antenës, duke ndryshuar dobësimin e sinjalit në qark. Që nga viti 1920, në vend të alternatorëve, janë përdorur gjeneratorët. tuba elektronike... Në gjysmën e dytë të viteve 1930, si valë ultra të shkurtra, modulimi i amplitudës gradualisht filloi të zëvendësohej nga transmetimi radio dhe komunikimi radio në modulimin e frekuencës VHF. Që nga mesi i shekullit të 20-të, modulimi i një brezi anësor të vetëm (SSB) është futur në shërbimin dhe komunikimet radio amatore në të gjitha frekuencat, i cili ka një numër të avantazhe të rëndësishme para AM. U ngrit çështja e transferimit në SSB dhe transmetimin radiofonik, por kjo do të kërkonte zëvendësimin e të gjithë marrësve të transmetimit me ata më komplekse dhe më të shtrenjtë, prandaj nuk u krye. Në fund të shekullit të 20-të, kalimi në transmetim dixhital duke përdorur sinjale me çelësa të zhvendosjes së amplitudës.

Përkufizimi

Sinjali i informacionit,

Bartja e dridhjeve.

Pastaj sinjali i moduluar me amplitudë mund të shkruhet si më poshtë:

Këtu është një konstante e quajtur norma e modulimit. Formula (1) përshkruan një amplitudë sinjali bartës të moduluar me një sinjal të indeksit të modulimit. Gjithashtu supozohet se plotësohen kushtet e mëposhtme:

Plotësimi i kushteve (2) është i nevojshëm për shprehjen në kllapa katrore në (1) ka qenë gjithmonë pozitive. Nëse mund të marrë vlerat negative në një moment në kohë, ndodh ajo që quhet mbimodulim (mbimodulim). Demoduluesit e thjeshtë (siç është një detektor me ligj katror) demodulojnë një sinjal kaq të shtrembëruar.

Lëkundjet e moduluara nga amplituda dhe spektri i tyre

Le të përdoret një formë vale harmonike si bartës, dhe sinjali modulues është një formë vale harmonike (me një ton), dhe kushti është i kënaqur. Atëherë lëkundja AM quhet me një ton. Kur kemi:

ku është koeficienti i modulimit të amplitudës.

Përbërja spektrale e sinjalit mund të merret duke paraqitur produktin e funksioneve (1) në terma të shumës së lëkundjeve harmonike. Pastaj

Spektri i lëkundjeve AM me një ton është i barabartë linear. Ai përbëhet nga tre dridhje harmonike me frekuenca të ngjashme.

Figura 1 - Spektri i një lëkundjeje AM me një ton

Modulimi i amplitudës së një lëkundjeje harmonike nga një sinjal arbitrar me një spektër të vazhdueshëm në rajon frekuenca të ulëta, e shoqëruar me formimin e dy grupeve të dridhjeve anësore në afërsi të dridhjes mbajtëse (Figura 1). Grupi i sipërm i lëkundjeve (nga () në ()) është kopje e saktë spektri i sinjalit modulues, i zhvendosur në rajonin e radiofrekuencës, dhe grupi i poshtëm i lëkundjeve përfaqësohet pasqyrim pasqyre spektri i sinjalit modulues në lidhje me, si dhe i zhvendosur në rajonin e frekuencës së radios. Lëkundjet me frekuenca të kombinuara () dhe () janë të renditura në çifte në mënyrë simetrike në lidhje me frekuencën e lëkundjes së bartësit. Gjerësia e spektrit të plotë të procesit AM është dyfishi i gjerësisë së spektrit të sinjalit të brezit bazë.

Një rast i veçantë i një sinjali AM me shumë ton është një lëkundje me frekuencë të lartë, e moduluar në amplitudë nga një sekuencë pulsesh drejtkëndëshe.

Modulimi i amplitudës si një proces jolinear

Me modulimin e amplitudës së sinjaleve, shumëzohen dy funksione: një lëkundje me frekuencë të lartë me frekuencë dhe një sinjal harmonik ose poliharmonik modulues. Kjo procedurë mund të kryhet në një sistem jolinear duke specifikuar shumën e bartësit dhe duke moduluar sinjalet në hyrje dhe duke izoluar produktin e tyre në dalje. Spektri i sinjalit të daljes përmban komponentë me frekuenca që mungonin në lëkundjet origjinale. Numri dhe frekuencat e komponentëve të rinj varen nga lloji i elementit jolinear dhe karakteristikat e tij të tensionit aktual (CVC).

Karakteristikat I - V të elementeve jolineare (NE), të marra në mënyrë eksperimentale dhe të paraqitura në formën e grafikëve ose tabelave, janë të papërshtatshme për t'u përdorur në llogaritje dhe për analiza teorike ato përafrohen me funksione analitike. Më të përhapurit në radio-elektronikë janë përafrimet nga një polinom i fuqisë dhe një vijë e thyer.

Sinjalet e moduluara me amplitudë (AM).

Formula e përgjithshme Sinjali AM ka formën:

Madhësia mËshtë zakon të quhet koeficienti i modulimit dhe tregon se cila pjesë e amplitudës së tensionit të frekuencës bartëse U om është rritja e amplitudës së tensionit të moduluar ΔU m.

Diagrami i kohës së sinjalit AM është paraqitur në figurën 3.1.24.

Formula e përgjithshme tregon se spektri i një sinjali telefonik-telefonik të moduluar nga amplituda (AM) përbëhet nga shuma e tre lëkundjeve (shih gjithashtu Figurën 3.1.24):

- frekuenca e bartësit f 0;

- anësore e sipërme (VBP);

- shiriti anësor i poshtëm (NBL).

Gjerësia e spektrit të sinjalit AM është 2 F maksimum(6,8 kHz), ku F max - frekuencë maksimale në spektrin e sinjalit modulues me frekuencë të ulët (3.4 kHz). Gjerësia e spektrit të sinjaleve AM nga stacionet e transmetimit mund të jetë deri në 9-10 kHz.

Figura 3.1.24. Sinjali AM dhe spektri i tij

Spektri i sinjalit AM nuk është racional në dy aspekte.

Para së gjithash, prania e një lëkundjeje të fuqishme të frekuencës së bartësit, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ përdoret vetëm kur sinjali zbulohet në marrës. Në modulimin 100%, 2/3 e fuqisë së transmetuesit vjen nga transportuesi dhe 1/3 nga dy brezat anësor.

Së dyti, brezat anësor të sinjalit AM kopjojnë njëra-tjetrën. Për këtë arsye, mjafton të transmetohet një brez anësor (i sipërm ose i poshtëm - EBP ose NBP), ᴛ.ᴇ. kaloni në transmetimin e telefonisë me një bandë.

Spektri i një sinjali me një brez të vetëm (Figura 3.1.25) zë një gjerësi brezi gjysmën e gjerësisë së brezit të një sinjali konvencional AM. Spektri i sinjalit SSB i mungon një brez anësor dhe frekuenca bartës f 0.

Figura 3.1.25. Sinjale të vetme brezi anësor

Në figurën 3.1.25. Tregohet spektri i një sinjali SSB me një UBP me një bartës plotësisht të shtypur (a) dhe një spektër i një sinjali SSB me një UBP me një bartës pjesërisht të shtypur në kompresimin dytësor të kanalit të komunikimit me dy kanale TLG (b)

Transportuesi duhet të jetë pjesërisht (transmetimi pilot) ose plotësisht i shtypur. Për të marrë sinjale të tilla, përdoren pajisje marrëse, në të cilat rikthehet vala bartëse.

Transmetimet SSB kanë disa përparësi:

a) Spektri i frekuencës për transmetimin e një kanali telefonik-telefonik është dy herë më i vogël se spektri i frekuencës me AM. Kjo lejon që pajisja marrëse të ketë një gjerësi të ngushtë brezi, gjë që përmirëson cilësinë e marrjes, veçanërisht në prani të interferencave në radio.

b) Numri i mundshëm i kanaleve të komunikimit në të njëjtin interval frekuencash rritet.

c) Me transmetimin me një brez të vetëm, fitohet një fitim i konsiderueshëm i energjisë:

- në fundin e transmetimit, fitohet një fitim i barabartë me një rritje 4-fish të fuqisë së transmetuesit;

- gjerësia e brezit të marrësit zvogëlohet me 2 herë, dhe kjo është e barabartë me një fitim të fuqisë 2-fish;

- konsumi i energjisë nga burimet e energjisë nga një transmetues me një brez të vetëm zvogëlohet për faktin se në momentin e heshtjes rrezatimi energji elektromagnetike Jo; kjo jep një fitim të fuqisë prej 25% të tjerë;

- në gjatësi vale të shkurtra në pikën e marrjes, me modulimin konvencional të amplitudës, marrëdhëniet fazore midis frekuencës së bartësit dhe komponentëve anësore janë shkelur, kjo çon në zbehjen e sinjalit; me transmetimet me një brez të vetëm, këto zbehje zvogëlohen ndjeshëm, gjë që jep një fitim në fuqinë e transmetuesit me rreth 2 herë.

Tᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, për funksionimin e radio-telefonit me një brez të vetëm, një fitim në fuqinë e transmetuesit përftohet në krahasim me AM konvencionale me rreth 10-20 herë.

Komunikimet radiotelefonike SSB janë më të vështira për t'u përgjuar dhe përgjuar.

Transmetimi SSB është imun ndaj zhurmës për shkak të fitimit të konsiderueshëm në fuqinë e dobishme të sinjalit.

Sinjalet AM dhe SSB përdoren kryesisht në brezin HF. Sinjalet me një brez të vetëm janë sinjalet kryesore që përdoren në sistemet e komunikimit ushtarak, përfshirë. me rregullim programor frekuenca e funksionimit(PPRCH).

Sinjali i moduluar me frekuencë- është një sinjal HF, në spektrin e frekuencës së të cilit ka frekuencë bartëse f o dhe shumë frekuenca anësore f o ± F; f o ± 2F; f o ± 3F, etj. kur f o i ekspozohet frekuencës së tonit F.

Nëse modulimi ndikon në spektër frekuencat audio, atëherë spektri i lëkundjes FM (Fig. 3.1.26) do të jetë më i gjerë dhe i gjithë boshllëku do të mbushet me frekuenca të kombinuara. Zakonisht quhet rritja maksimale e frekuencës së sinjalit të radios (Δf m) në lidhje me vlerën e tij fillestare devijimi i frekuencës... Raporti i amplitudave në një spektër të caktuar varet nga indeksi modulimi i frekuencës M, e cila përcaktohet nga formula:

Spektri i sinjalit telefonik FM është më i gjerë se spektri i sinjalit të moduluar nga amplituda, varet nga indeksi i modulimit (nga vlera e tensionit modulues të kontrollit) dhe varet pak nga gjerësia e brezit të sinjalit modulues.

2 Δf hm = 2 (M + 1) F ose 2 Δf hm = 2 Δf max +2 F max

Sinjalet FM përdoren kryesisht në brezin VHF. Diagrami i kohës së sinjalit FM është paraqitur edhe në figurën 3.1.26.

Fig. 3.1.26. Sinjali FM dhe spektri i tij

Modulimi i fazës mund të konsiderohet si një lloj modulimi i frekuencës. Në modulimi fazor ndryshon faza e lëkundjeve me frekuencë të lartë.

Si bartës i mesazheve mund të përdoret sekuencë periodike impulset e radios, e cila karakterizohet nga amplituda, kohëzgjatja, shkalla e përsëritjes së pulsit, pozicioni i pulseve në kohë në lidhje me pozicionin e pulseve të sekuencës së pamoduluar, domethënë fazën e pulseve.

Duke ndryshuar një nga parametrat e listuar, mund të merrni katër lloje themelore modulimi i pulsit: modulimi i amplitudës së impulsit (PFM), modulimi i frekuencës së pulsit (PFM), modulimi i fazës së pulsit (PPM), modulimi i kohëzgjatjes së pulsit (DIM). Pamje pulsi modulimet përdoren gjerësisht në linjat e komunikimit radio-rele shumëkanalëshe dhe troposferike.

Llojet e konsideruara të transmetimeve janë aktualisht më të thjeshtat, të pambrojtura nga përgjimi i radios për të fituar akses në informacion dhe kanalet e komunikimit kanë një nivel të ulët xhiros dhe imuniteti ndaj zhurmës.

Sot, roli kryesor i takon mënyrat dixhitale komunikimi. V rast i përgjithshëm, çdo sinjal duhet të konvertohet në një sekuencë sinjale diskrete- impulset elektrike rrymë e vazhdueshme (formë dixhitale), të koduara me kombinime kodesh (të koduara), të ngjeshura dhe të transmetuara përmes një kanali komunikimi. Në pikën e marrjes është bërë transformim i kundërt dhe rikuperimi i sinjalit, duke përfshirë korrigjimin e gabimeve të zbuluara.

Aftësitë e patogjenit përcaktohen nga qëllimi i tij. Numri i llojeve të sinjaleve të gjeneruara ndikon ndjeshëm në kompleksitetin e pajisjeve të kondicionimit të sinjalit.

Gama e frekuencës dhe hapi i rrjetit. Gama e frekuencës përcaktohet nga qëllimi i ngacmuesit. Ai duhet të mbulojë diapazonin e frekuencës së të gjithë transmetuesve për të cilët është menduar ngacmuesi. Në patogjenët modernë, instalim diskret frekuenca me një interval të caktuar rrjeti. Hapi i rrjetit zakonisht zgjidhet si shumëfish i 10 Hz: 10 Hz, 100 Hz. 1 kHz. Madhësia e hapit të rrjetit është në përpjesëtim me gjerësinë e spektrit të sinjal me brez të ngushtë përdoret në patogjen. Një sinjal i tillë është një sinjal për telegrafinë me amplitudë (A-1). Gjerësia e spektrit të tij me një shpejtësi telegrafike prej 15-20 Baud është afërsisht 45-60 Hz. Është e nevojshme që sinjalet e dy transmetuesve që veprojnë në frekuenca fqinje të merren pa ndikim të dukshëm nga marrësit e korrespondentëve të tyre. Për këtë arsye, për shumë ngacmues, një hap i rrjetit 100 Hz është i mjaftueshëm. Në këtë rast, nëse telegrafia supozohet të përdoret me shpejtësi shumë të ulëta, rrjeti i frekuencës me një hap 10 Hz mund të jetë jashtëzakonisht i rëndësishëm.

Stabiliteti i frekuencës. Kërkesat për qëndrueshmërinë e frekuencës së ngacmuesit përcaktohen kryesisht nga lloji i sinjaleve të aplikuara. Stabiliteti më i lartë i frekuencës është i nevojshëm në formimin e sinjaleve me një brez të vetëm, kur kanali telefonik-telefonik shumëfishohet nga telegrafi me shumë kanale ose pajisje të tjera. Në këtë rast, mospërputhja midis frekuencave të bartësit në lidhjen e radios nuk është më shumë se 10-12 Hz. Rrjedhimisht, paqëndrueshmëria absolute e frekuencës së ngacmuesit duhet të jetë e rendit 5-6 Hz. Stabiliteti i frekuencës së ngacmuesit përcaktohet nga sintetizuesi dhe, mbi të gjitha, nga oshilatori referencë i përdorur në të.

Niveli i dridhjeve anësore dhe zhurmës. Duke marrë parasysh që rruga amplifikuese e transmetuesit duhet të jetë me brez të gjerë, ngacmuesit i vendosen kërkesa shumë strikte për të shtypur lëkundjet e rreme dhe zhurmën në dalje. Lëkundja e daljes së patogjenit ideal. duhet të përmbajë vetëm një komponent të dobishëm - një sinjal. Në mungesë, modulimi është një dridhje harmonike, spektri i të cilit përbëhet nga një linjë spektrale. Spektri i lëkundjes së daljes së një ngacmuesi të vërtetë përfshin spektrin e sinjalit të dobishëm, shumë spektra me brez të ngushtë të lëkundjeve të rreme dhe një spektër të vazhdueshëm zhurmash.

Burimet e zhurmës dhe lëkundjeve të rreme në ngacmues janë sintetizuesit dhe rruga për formimin dhe konvertimin e frekuencës së sinjalit. Veçanërisht të rrezikshme janë dridhjet anësore të formuara në mikserin e fundit të ngacmuesit, pasi shtypja e tyre në qarqet e daljes së ngacmuesit shoqërohet me vështirësi të mëdha.

Sipas standardeve ekzistuese, shtypja e lëkundjeve të rreme të zhurmës duhet të jetë së paku 80 dB në diapazonin e frekuencës ngjitur me frekuencën e funksionimit të ngacmuesit (me një ç'rregullim nga + - 3,5 kHz në + - 25 kHz, me ç'rregullime të mëdha, shtypja duhet të rritet në 100-140 dB.

Koha e Perestrojkës. Në ngacmuesit, ku memorizimi i disa frekuencave operative dhe kalim automatik nga një frekuencë funksionimi në tjetrën, koha e akordimit arrihet në intervalin 0,3-1 s. Koha e akordimit përcaktohet para së gjithash nga sintetizuesi dhe varet nga lloji dhe struktura e tij, mënyra e vendosjes së frekuencës dhe sistemi i përdorur. kontroll automatik agjenti shkaktar.

Metodat themelore të sintezës së frekuencës

Në sintetizuesit e frekuencës të përdorur në komunikimet radio, frekuenca e lëkundjes së daljes merr shumë vlera diskrete me një interval uniform - një hap rrjeti.

Në punimet e para, për të krijuar një grup diskrete të frekuencave operative, u përdor i njëjti grup rezonatorësh kuarci, të kyçur në qarkun e oshilatorit, në varësi të frekuencës së kërkuar të funksionimit. Ky parim i stabilizimit të kuarcit në diapazonin e frekuencës u quajt "valë kuarci", pasi një rezonator i veçantë kuarci u përdor për secilën frekuencë funksionimi.
Postuar në ref.rf
Disavantazhet e kësaj metode janë të dukshme: kërkohet një numër i madh rezonatorësh kuarci, dhe në në këtë rastështë e pamundur të sigurohet qëndrueshmëri e lartë e frekuencës së lëkundjeve të krijuara.

Në zhvillimet e mëvonshme, ata u përpoqën të zvogëlojnë numrin e rezonatorëve të kuarcit duke konvertuar frekuencën e lëkundjeve të hyrjes, të ndërtuara sipas të ashtuquajturës skemë të interpolimit. Bllokimi i diagrameve të pajisjes që shfaqen kjo metodë sinteza janë paraqitur në Fig. 3.1.27, 3.1.28.

Fig. 3.1.27. Qarqet e interpolimit të oshilatorit kristal

Fig. 3.1.28. Formimi i rrjetit të frekuencës

Mund të tregohet se paqëndrueshmëria relative e frekuencës së lëkundjes së daljes përcaktohet kryesisht nga paqëndrueshmëria relative e gjeneratorit të frekuencës më të lartë (G1). Kjo do të thotë se kërkesat për qëndrueshmërinë e frekuencës së gjeneratorit me frekuencë më pak të lartë (Г2) janë më pak të rrepta se ato për gjeneratorin Г1. Për këtë arsye, kur sintetizohen frekuencat në qark në Fig. 3.1.27. ndonjëherë përdoret e zakonshme si gjenerator G2 LC- gjenerator me rreze të qetë (GPA) (Fig. 3.1.29).

Figura 3.1.29. Qarku me një gjenerator me rreze të qetë

Në këtë rast, sigurohet një ndryshim i vazhdueshëm në frekuencën e lëkundjes së daljes pa një përkeqësim të ndjeshëm të stabilitetit të frekuencës të arritur në gjeneratorin G1. Disavantazhi i sintetizuesit, i montuar sipas skemës në Fig. 3.1.27 - 3.1.29, është një numër mjaft i madh rezonatorësh kuarci të përdorur. Me këtë metodë të sintezës së frekuencës, është e vështirë të sigurohet që paqëndrueshmëria relative e frekuencës së lëkundjes së daljes është më e vogël se 10 -5 - 10 -6. Nëse kërkohet një stabilitet më i lartë i frekuencës, rezulton të jetë shumë më i lehtë dhe më ekonomik për t'u përdorur në një sintetizues frekuence. një oshilator kuarci referencë shumë i qëndrueshëm.

Skema praktike sintetizuesit e frekuencës të zhvilluar deri më tani janë shumë të ndryshëm, por me metodën e gjenerimit të lëkundjes së daljes, ato mund të ndahen në dy grupe kryesore: sintetizuesit e bërë në bazë të metodës sintezë e drejtpërdrejtë dhe sintetizuesit në bazë të metodës sinteza indirekte... Një sintetizues i frekuencës konsiderohet se bazohet në metodën e sintezës direkte nëse nuk përmban vetë-oshilatorë dhe lëkundjet e tij dalëse fitohen si rezultat i mbledhjes, shumëzimit dhe pjesëtimit të frekuencës së lëkundjeve hyrëse që vijnë nga oshilatori i referencës ose frekuenca e referencës. sensorë. Një emër tjetër për këtë metodë është sinteza e frekuencës pasive.

Në sintezën indirekte, lëkundja e daljes së sintetizuesit krijon një oshilator, paqëndrueshmëria e frekuencës së të cilit eliminohet. Për këtë qëllim, frekuenca e gjeneratorit konvertohet në frekuencën e një standardi të caktuar me anë të një sistemi referimi (shtegu), krahasuar me këtë standard, dhe gabimi që rezulton përdoret për të eliminuar paqëndrueshmërinë e gjeneratorit. Në skemat kontroll automatik i frekuencës ky gjenerator zakonisht quhet i kontrollueshëm, dhe në qarqet me kompensimi i paqëndrueshmërisë së frekuencës- ndihmëse. Një emër tjetër për metodën e sintezës indirekte është sintezë aktive.

Në sintetizuesit e sintezës indirekte, zvogëlimi i frekuencës së gjeneratorit në referencë mund të kryhet me anë të një numri transformimesh të frekuencës, ku, me ndihmën e lëkundjeve nga sensorët e frekuencës referencë, zvogëlohet (zbritja) sekuenciale e frekuencës. kryhet. Një shteg i tillë i përputhjes quhet shteg i zbritjes së frekuencës.

Frekuenca e gjeneratorit mund të sillet në standard duke e ndarë frekuencën, dhe aktualisht si ndarës të frekuencës përdoren ndarës të tillë si numëruesit e impulseve të ndërtuara në bazë të qarqeve të integruara dixhitale. Për këtë arsye, sintetizuesit e ndarjes së frekuencës quhen sintetizues dixhital.

Qarku më i thjeshtë i një sintetizuesi të montuar me metodën e sintezës direkte është paraqitur në Fig. 3.1.30. Sintetizuesi përmban disa sensorë të frekuencës referencë, secili prej të cilëve jep një lëkundje të një prej dhjetë frekuencave në daljen e tij. Lëkundjet nga sensorët futen në mikser, në daljen e mikserit duke përdorur një filtër brez-kalimi, izolohet një lëkundje e kombinuar e frekuencës totale.

Figura 3.1.30. Sintetizues i drejtpërdrejtë

Skema strukturore një sintetizator i bërë në bazë të metodës së sintezës indirekte dhe që përmban një rrugë zbritjeje është paraqitur në figurën 3.1 31. Lëkundja e daljes së sintetizuesit krijon një VFO. Në rrugën e sjelljes së frekuencës VFO në referencë, frekuenca VFO zvogëlohet. Detektori i fazës (PD) krahason frekuencën e konvertuar të VFO dhe frekuencën e lëkundjes së referencës.

Figura 3.1.31. Sintetizues indirekt

Sintetizuesi, i bërë me metodën e sintezës indirekte, ju lejon të merrni një nivel më të ulët të emetimeve të rreme, pasi filtrimi i tyre është më i lehtë për t'u zbatuar.

Çdo sintetizues përmban një transduktor të frekuencës referencë. Sensori është gjithashtu një sintetizues për qëllimin e tij, vetëm funksionet e tij janë të kufizuara në formimin e të dhjetë frekuencave. Sensorët ndërtohen, si sintetizuesi në tërësi, në bazë të metodave të sintezës direkte ose indirekte. Më shpesh përdoret më së shumti skema të thjeshta sinteza e drejtpërdrejtë, për shembull, shumëzuesit e frekuencës. Ndonjëherë sensorët formojnë 100 ose më shumë frekuenca referimi, atëherë dizajni i tyre bëhet më i ndërlikuar dhe të dy metodat e sintezës së frekuencës përdoren për ndërtim.

Në sintetizuesit e ndërtuar me metodën e sintezës indirekte, përdoret e ashtuquajtura pajisje kërkimi për akordimin automatik të VFO, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ ndryshon frekuencën e VFO para se të bjerë në brezin e kapjes së sistemit PLL (ose CHAP). Pajisja e kërkimit zakonisht gjeneron një tension sharrë, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ aplikohet në elementin reaktiv VFO dhe ndryshon frekuencën VFO në një gamë të gjerë. Ndizet në mospërputhje të mëdha, kur nuk ka përbërës të tensionit DC në daljen e detektorit të fazës. Pas vendosjes së sinkronizmit në sistem, pajisja e kërkimit fiket, por voltazhi i kontrollit që korrespondon me fundin e kërkimit ruhet dhe futet në elementin reaktiv VFO. gjatë punë të mëtejshme frekuenca fillestare e VFO (frekuenca e VFO me një lak të hapur të PLL mund të ndryshojë në një gjerësi bande më të gjerë, gjerësia e brezit të kapjes së të cilit, por nuk duhet të shkojë përtej kufijve të gjerësisë së brezit të mbajtjes.

Në sintetizuesit modernë, akordimi i VFO kryhet duke përdorur varicaps dhe kufijtë e tij janë të kufizuar. Në realitet, gjerësia e brezit të akordimit është 10-30% e frekuencës mesatare të VFO, në këtë drejtim, jo ​​një, por disa oshilatorë të kontrolluar përdoren në sintetizuesit me brez të gjerë. Secila prej tyre funksionon në një seksion të caktuar të diapazonit të frekuencës, gjeneratorët ndërrohen automatikisht, bazuar në frekuencën e caktuar.

Parimi i kompensimit dhe përdorimi i tij në ndërtimin e sintetizuesve.

Në një numër të ngacmuesve dhe marrësve radio moderne, metoda e kompensimit përdoret në ndërtimin e shtegut të stabilizimit të frekuencës. Thelbi i kësaj metode është që një gjenerator ndihmës i pastabilizuar është i përfshirë në krijimin e një rrjeti frekuencash të qëndrueshme, gabimi i akordimit të të cilit kompensohet kur formohet frekuenca, sinjali i daljes.

Diagramet strukturore janë më së shumti pajisje e thjeshtë, ku përdoret metoda e kompensimit, janë paraqitur në fig.3.1.32,3.1.33. Ky qark, i referuar shpesh si qark kompensimi ose konvertimi i dyfishtë, siguron filtrim efektiv të formës së valës së dobishme.

Detyrë këtë pajisje konsiston në sa vijon: një lëkundje harmonike me një frekuencë të qëndrueshme futet në hyrje, në dalje është jashtëzakonisht e rëndësishme të merret harmonika e kësaj lëkundjeje me numrin K.

Në pajisjen e formësimit, një sekuencë pulsesh të shkurtra me një periudhë To = 1 / fо krijohet nga një lëkundje harmonike. Filtri F1 luan një rol ndihmës në këtë qark. Ky filtër siguron një përzgjedhje paraprake të një grupi harmonike pranë harmonikës me numrin K dhe, më e rëndësishmja, siguron shtypjen e atyre harmonikeve që mund të shërbejnë si zhurmë pasqyre për pajisjen në fjalë.

Gjeneratori ndihmës rregullohet në mënyrë që në mikserin CM-1 harmoniku Kfo të shndërrohet në një frekuencë të ndërmjetme fpr = fg –Kfo, e cila shtrihet në brezin e kalimit të filtrit F2 (Fig. 3.1.34).

Në këtë rast, harmonikët ngjitur me numër (K + 1) dhe (K-1) kanë frekuenca të ndërmjetme që shtrihen jashtë brezit të kalimit të filtrit, dhe për këtë arsye shtypen në mënyrë efektive.

Filtri Ф2 është akorduar në një frekuencë fikse fпр, ai duhet të ketë një gjerësi brezi kalimi jo më shumë se fо dhe një dobësim mjaft të madh jashtë këtij brezi.

Në konvertimin e dytë të frekuencës në CM2, dallohet një lëkundje me një frekuencë fout = fg - fpr, por duke pasur parasysh se fpr = fg - Kfo, atëherë fout = Kfo. Filtri Ф3 është akorduar në frekuencën Кfo dhe është projektuar për të shtypur lëkundjet anësore që lindin në daljen e CM2.

Për të ndryshuar frekuencën e lëkundjes së daljes, mjafton të rindërtoni gjeneratorin ndihmës.

Sintetizues të frekuencës dixhitale

Per vitet e fundit Sintetizuesit e bazuar në metodën e sintezës indirekte me një rrugë të ndarjes së frekuencës dhe gjeneratorin e frekuencës së bllokuar në fazën e pulsit të një diapazoni të qetë përdoren gjerësisht. Në këta sintetizues, shumica e elementeve kryhen në elemente integrale dixhitale; prandaj, sintetizuesit me një rrugë të ndarjes së frekuencës quhen zakonisht dixhitalë.

Blloku i një sintetizuesi dixhital është paraqitur në figurën 3.1.35.

Në këtë diagram, GPE është një gjenerator i kontrolluar që krijon dridhjet harmonike, Pajisjet e formësimit FU që konvertojnë lëkundjet harmonike në një sekuencë pulsesh me të njëjtën shpejtësi përsëritjeje, DPKD - ndarës me një raport të ndryshueshëm ndarjeje, IFD - detektor i fazës së pulsit, për - frekuenca e lëkundjes së referencës, e cilaështë frekuenca e krahasimit.

Lëkundjet e GPA, të konvertuara në një sekuencë pulsi me një shpejtësi përsëritjeje fg, futen në DPKD, ku ndahet shkalla e përsëritjes së pulsit. Në daljen e DPKD, e cila ka një faktor ndarjeje N, formohet një sekuencë e re me një shkallë të përsëritjes së pulsit fg / N, e cila futet në një nga hyrjet IDF. Një sekuencë pulsi me frekuenca e referencës ndiqni për.

IDF i krahason këto luhatje. V mënyrë stacionare kur ndodh sinkronizmi në sistem, sigurohet barazia e frekuencave të sekuencave të impulseve hyrëse fо = fг / N.

Rregullimi i GPA në frekuencën nominale fg = fо N ndodh automatikisht për shkak të faktit se IDF krijon një tension kontrolli që varet nga diferenca fazore e lëkundjeve të krahasuara.

Për të ndryshuar frekuencën VFO, mjafton të ndryshoni faktorin e ndarjes. Kur ndryshoni faktorin e ndarjes së DPKD nga Nmin në Nmax, frekuenca e lëkundjes së daljes së sintetizuesit ndryshon në intervalin nga fgmin = N min fo në fmax = N max fo (me një hap prej fo).

Në fig. 3.1.36 tregon skema të tjera të mundshme të ngacmuesve të diapazonit me kontroll automatik të frekuencës (frekuenca - FAP dhe faza - PLL). Në fig. 3.1.36: LPF - filtër me kalim të ulët; BH - detektor i frekuencës; GPD - gjenerator me rreze të qetë; CM - mikser; UU - pajisje kontrolli; PD - detektor fazor.

Përforcues fuqie

Amplifikatorët e fuqisë me frekuencë të lartë janë të sintonizueshëm dhe jo të sintonizueshëm në frekuencë.

Në një qark përforcues rezonant të sintonizueshëm elementi i kërkuarështë një qark oshilator me elementë për përputhjen e lidhjes me antenën, ristrukturimi i të cilit kryhet duke ndryshuar induktivitetin e bobinave ose kapacitetet e kondensatorëve të sistemit rezonant të përbashkët. Për të marrë fitimin maksimal, qarku oscilues akordohet manualisht ose automatikisht në frekuencën e sinjalit ngacmues, i cili ngadalëson reagimin e stacionit dhe lejon shtypjen në vetëm një frekuencë. Përforcues të tillë u përdorën në stacionet e bllokimit të parkut të vjetër.

Amplifikatorët e fuqisë me brez të gjerë (silos), të cilët përdoren në të gjitha stacionet moderne të bllokimit serik dhe janë bërë sipas skemës së amplifikatorit të fitimit të shpërndarë (URU), janë të liruar nga ky pengesë dhe janë përforcues i valëve udhëtuese(Tsykin G.S. Përforcuesit e sinjaleve elektrike. - Botimi i 2-të, Rishikuar. - M .: Energiya, 1969.- 384 f.: Ill.).

Në kapanone, sinjalet e ngacmuesit përforcohen pa u ristrukturuar në të gjithë gamën e funksionimit, gjë që rrit performancën e çdo lloj stacioni dhe ju lejon të krijoni ndërhyrje pothuajse të njëkohshme në disa frekuenca. Në këtë rast, për të përjashtuar emetimin e sinjaleve anësore (harmonikët e frekuencës themelore), filtrat e shtypjes harmonike (FPG) ndizen në daljen e amplifikatorit. Numri i filtrave përcakton numrin e nënbandave të transmetuesit. Oʜᴎ ndërrohen automatikisht ose manualisht duke përdorur reletë me frekuencë të lartë.

Shpjegohet parimi i ndërtimit të rrugës kryesore amplifikuese të transmetuesve të tillë diagram skematik URU (Figura 3.1.37). Mënyra më e thjeshtë është ndërtimi i amplifikatorëve me ngarkesë në formën e një filtri me kalim të ulët - amplifikatorë me fitim të shpërndarë .

URU është një pajisje me lidhje paralele të llambave amplifikuese përmes linjave artificiale. Kapacitetet hyrëse dhe dalëse të tubave përfshihen si elementë të linjës së gjatë dhe nuk kanë një efekt kufizues në frekuencën e sipërme të brezit të kalimit të amplifikatorit. Përforcuesit janë ndërtuar sipas qarqeve me një skaj dhe shtytje-tërheqje.

Amplifikatori ka dy linja transmetimi (rrjet dhe anodë) dhe elementë amplifikues, fuqitë dalëse të të cilave përmblidhen ngarkesë totale... Seksionet e linjave të transmetimit mund të kryhen në formën e filtrave me kalim të ulët, siç tregohet, ose në formën e filtrave me brez-kalim.

Një sinjal i aplikuar në hyrjen e qarkut përhapet përgjatë një linje transmetimi të rrjetit të filtrave identikë të formuar nga induktorët L me dhe kontejnerë Me... Rrjetat e llambave përkatëse janë bashkangjitur në çdo seksion të linjës.

Linja e rrjetës në fund është e ngarkuar me rezistencë R me e barabartë me valën

Kjo siguron modalitetin e valës udhëtuese në linjë dhe impedanca hyrëse e linjës mbetet konstante në diapazonin e frekuencës së funksionimit të amplifikatorit.

Linja e anodës është bërë e ngjashme me linjën e rrjetit, dhe impedanca karakteristike përcaktohet nga induktanca L A dhe kapaciteti C A.

Në të dy skajet, linja e anodës është e ngarkuar me rezistorë R A1 = R A2 =, në lidhje me këtë, një modalitet i valës udhëtuese të dyanshme zhvillohet në linjën e anodës.

Vala e sinjalit hyrës që përhapet përgjatë vijës së rrjetit ngacmon dy valë nga çdo tub në linjën e anodës. Njëra nga këto valë përhapet në të majtë (sipas skemës) dhe absorbohet nga rezistenca e përputhshme (çakëll). R A1, dhe e dyta arrin rezistencën e ngarkesës R A2 dhe shpërndan fuqi të dobishme në të. Një parakusht puna duhet të jetë të njëjtën kohë vonesat e sinjalit të linjave të anodës dhe rrjetit.

Në prani të një përputhjeje të dyanshme të linjës së anodës, ndodh një shtim në fazë i rrymave të secilës linjë në ngarkesë. Meqenëse rryma e secilës llambë degëzohet, rryma totale (nga të gjitha llambat) e harmonikut të parë në ngarkesë do të jetë gjysma e më shumë.

Në qarkun URU, faktorët e amplifikimit të fazave shtohen dhe nuk shumëzohen. Për arsye energjie, këshillohet përdorimi i një numri të madh llambash në URU.

Amplituda e tensionit në të gjithë ngarkesën nuk varet nga numri i llambave në amplifikator dhe nuk mund të kalojë vlerën U n = I A.

URU-të kanë rritur besueshmërinë, pasi ato mbeten funksionale në rast të dështimit të llambave individuale. Në të njëjtën kohë, në këtë rast, karakteristikat e amplitudës-frekuencës përkeqësohen disi për shkak të një ndryshimi në kapacitetin e llambës së lidhur me linjën.

Transformatorët specialë balancues dhe përputhës përdoren si elementë përputhës të URU me antenën (përsa i përket llojit "output-input" dhe rezistencave në dalje dhe hyrje).

Amplifikatorët e fuqisë përdorin një pajisje të veçantë kontrolli, bllokimi dhe sinjalizimi (UBS).

UBS ofron:

− përfshirja e detyruar(fikja) e tensioneve të furnizimit në sekuencë strikte;

- shkyçja e tensioneve të furnizimit në regjimet e rrezikshme(mbirryma e furnizimit me energji elektrike, e hapur ose qark i shkurtër në rrugën e transmetimit të energjisë HF, jo punë efektive sistem i detyruar ftohje);

- mbrojtja e personelit të shërbimit nga aksesi në pjesët e ndezura që janë nën tension të lartë;

- sinjalizimi i operacioneve të kryera dhe i keqfunksionimeve etj.

Pyetje kontrolli

1. Cilat janë kërkesat për pajisje radiotransmetuese? 2. Pse është jashtëzakonisht e rëndësishme të përdoret një skemë shumëfazore për ndërtimin e transmetuesve HF?

3. Cilat janë veçoritë e ndërtimit të qarqeve të ngacmuesve për transmetuesit HF dhe VHF?

4. Jepni një klasifikim të qarqeve të gjeneratorëve të vetëngacmuar.

5. Cilat janë vetitë e rezonatorëve të kuarcit?

Sinjalet e moduluara nga amplituda (AM) - koncepti dhe llojet. Klasifikimi dhe veçoritë e kategorisë "Sinjalet e moduluara me amplitudë (AM)" 2017, 2018.

Vazhdojmë serinë e artikujve arsimor të përgjithshëm nën titullin e përgjithshëm “Teoria e valëve të radios”.
Në artikujt e mëparshëm, u njohëm me valët dhe antenat e radios: Le të shohim më nga afër modulimin e sinjalit të radios.

Në kuadër të këtij neni, do të shqyrtohet modulimi analog nga llojet e mëposhtme:

• Modulimi i amplitudës
• Modulimi i amplitudës me një brez anësor
• Modulimi i frekuencës
• Modulimi linear i frekuencës
• Modulimi i fazës
• Modulimi i fazës diferenciale

Modulimi i amplitudës

Me modulimin e amplitudës, mbështjellja e amplitudave të lëkundjes së bartësit ndryshon sipas ligjit, gjë që përkon me ligjin. mesazhi i transmetuar... Frekuenca dhe faza e valës bartëse nuk ndryshojnë në këtë rast.

Një nga parametrat kryesorë të AM është koeficienti i modulimit (M).
Indeksi i modulimit është raporti i diferencës midis vlerave maksimale dhe minimale të amplitudave të sinjalit të moduluar me shumën e këtyre vlerave (%).
E thënë thjesht, ky koeficient tregon se sa e fortë është vlera e amplitudës së dridhjes së bartësit në ky moment devijon nga mesatarja.
Kur faktori i modulimit është më i madh se 1, ndodh efekti i mbimodulimit, duke rezultuar në shtrembërim të sinjalit.

Spektri AM

Ky spektër është karakteristik për një lëkundje moduluese të frekuencës konstante.

Në grafik, boshti X përfaqëson frekuencën, boshti Y përfaqëson amplituda.
Për AM, përveç amplitudës së frekuencës themelore të vendosur në qendër, paraqiten edhe vlerat e amplitudave në të djathtë dhe në të majtë të frekuencës së bartësit. Këto janë të ashtuquajturat vija të anës së majtë dhe të djathtë. Ato janë të lidhura me frekuencën e bartësit në një distancë e barabartë me frekuencën modulimi.
Distanca nga shiriti i majtë në të djathtë quhet gjerësia e spektrit.
Në rastin normal, me një faktor modulimi<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Vetëm brezat anësor të sipërm ose të poshtëm të spektrit përmbajnë informacion të dobishëm. Komponenti kryesor spektral - bartësi, nuk mbart informacion të dobishëm. Fuqia e transmetuesit me modulim amplitudë më së shumti shpenzohet për "ngrohjen e ajrit", për shkak të mungesës së përmbajtjes informative të elementit më themelor të spektrit.

Modulimi i amplitudës me një brez anësor

Për shkak të joefikasitetit të modulimit klasik AM, u shpik modulimi AM me një brez anësor.
Thelbi i tij qëndron në heqjen e bartësit dhe një prej brezave anësor nga spektri, ndërsa i gjithë informacioni i nevojshëm transmetohet përgjatë brezit anësor të mbetur.

Por në formën e tij të pastër në transmetimin radiofonik vendas, kjo specie nuk zuri rrënjë, sepse marrësi duhet të sintetizojë bartësin me besnikëri shumë të lartë. Përdoret në pajisjet e ngjeshjes dhe radio amator.
Në transmetim, AM përdoret më shpesh me një brez anësor dhe një transportues pjesërisht të shtypur:

Me këtë modulim, raporti cilësi / efikasitet arrihet më së miri.

Modulimi i frekuencës

Një lloj modulimi analog, në të cilin frekuenca e bartësit ndryshon sipas ligjit të sinjalit modulues me frekuencë të ulët. Në këtë rast, amplituda mbetet konstante.

a) - frekuenca bartëse, b) sinjali modulues, c) rezultati i modulimit

Devijimi më i madh i frekuencës nga vlera mesatare quhet devijimi.
Në mënyrë ideale, devijimi duhet të jetë drejtpërdrejt proporcional me amplituda e formës së valës moduluese.

Spektri i moduluar i frekuencës duket si ky:

Përbëhet nga bartësi dhe që mbetet simetrikisht prej tij djathtas dhe majtas të harmonikave të brezave anësore, në një frekuencë që është shumëfish i frekuencës së lëkundjes moduluese.
Ky spektër përfaqëson dridhje harmonike. Në rastin e modulimit real, spektri ka skica më komplekse.
Dalloni ndërmjet modulimit FM me brez të gjerë dhe me brez të ngushtë.
Në brez të gjerë - spektri i frekuencave tejkalon ndjeshëm frekuencën e sinjalit modulues. Përdoret në transmetimet FM.
Në stacionet radio, përdoret kryesisht modulimi FM me brez të ngushtë, i cili kërkon akordim më të saktë të marrësit dhe, në përputhje me rrethanat, është më i mbrojtur nga ndërhyrja.
Spektrat FM me brez të gjerë dhe me brez të ngushtë janë paraqitur më poshtë.

Spektri FM me brez të ngushtë i ngjan modulimit të amplitudës, por kur faktorizoni fazën e brezave anësor, këto valë duket se kanë amplitudë konstante dhe frekuencë të ndryshueshme dhe jo frekuencë konstante dhe amplitudë të ndryshueshme (AM). Me FM me brez të gjerë, amplituda e bartësit mund të jetë shumë e vogël, duke rezultuar në efikasitet të lartë FM; kjo do të thotë se pjesa më e madhe e energjisë së transmetuar përmbahet në frekuencat anësore që mbartin informacion.

Përparësitë kryesore të FM ndaj AM janë efikasiteti i energjisë dhe imuniteti ndaj zhurmës.

Si lloj FM dallohet Modulimi Linear i Frekuencës.
Thelbi i tij qëndron në faktin se frekuenca e sinjalit bartës ndryshon në mënyrë lineare.

Rëndësia praktike e sinjaleve të moduluara me frekuencë lineare (LFM) qëndron në mundësinë e ngjeshjes së konsiderueshme të sinjalit gjatë marrjes me një rritje të amplitudës së tij mbi nivelin e zhurmës.
Cicërimat përdoren në radar.

Modulimi i fazës

Në realitet, përdoret më shumë termi kyçje me ndërrim fazor. kryesisht prodhojnë modulim të sinjaleve diskrete.
Kuptimi i FM është se faza bartëse ndryshon papritur kur vjen sinjali tjetër diskret, i ndryshëm nga ai i mëparshmi.

Nga spektri mund të shihni mungesë pothuajse të plotë të bartësit, gjë që tregon efikasitet të lartë të energjisë.
Disavantazhi i këtij modulimi është se një gabim në një simbol mund të çojë në marrjen e gabuar të të gjithë atyre të mëpasshëm.

Tastësimi i ndërrimit të fazës diferenciale

Në rastin e këtij modulimi, faza nuk ndryshon me çdo ndryshim të vlerës së pulsit modulues, por me ndryshimin e diferencës. Në këtë shembull, pas mbërritjes, çdo "1".

Avantazhi i këtij lloji të modulimit është se në rast të një gabimi aksidental në një simbol, kjo nuk sjell një zinxhir të mëtejshëm gabimesh.

Vlen të përmendet se ka edhe manipulime të kyçjes së fazës si kuadratura, e cila përdor një ndryshim fazor brenda 90 gradë dhe PM të rendit më të lartë, por shqyrtimi i tyre është përtej qëllimit të këtij artikulli.

PS: Dua të theksoj edhe një herë se qëllimi i artikujve nuk është të zëvendësojnë tekstin shkollor, por të tregojnë "në gishta" për bazat e radios.
Vetëm llojet kryesore të modulimeve konsiderohen për të krijuar një ide të temës për lexuesin.

Modulimi i amplitudës është procesi i formimit të një sinjali të moduluar nga amplituda, d.m.th. sinjal, amplituda e të cilit ndryshon sipas ligjit të sinjalit modulues (mesazhi i transmetuar). Ky proces kryhet nga një modulator amplitudë.

Modulatori i amplitudës duhet të formojë një dridhje me frekuencë të lartë, shprehja analitike për të cilën në rastin e përgjithshëm ka formën

ku është mbështjellja e lëkundjes së moduluar, e përshkruar nga një funksion që karakterizon ligjin e ndryshimit të amplitudës;

Sinjali modulues;

Dhe - frekuenca dhe faza fillestare e lëkundjes me frekuencë të lartë.

Për të marrë një sinjal të tillë, është e nevojshme të shumëzohet luhatja me frekuencë të lartë (bartës) dhe sinjali modulues me frekuencë të ulët në atë mënyrë që të formohet një mbështjellës i formës. Prania e një komponenti konstant në strukturën e mbështjellësit siguron unipolaritetin e ndryshimit të tij, koeficienti përjashton mbimodulimin, d.m.th. siguron thellësi të modulimit. Është e qartë se një operacion i tillë shumëzimi do të shoqërohet me një transformim të spektrit, i cili bën të mundur që të konsiderohet modulimi i amplitudës si një proces në thelb jolinear ose parametrik.

Struktura e modulatorit të amplitudës në rastin e përdorimit të një elementi jolinear është paraqitur në Fig. 8.4.

Oriz. 8.4. Blloku i modulatorit të amplitudës

Elementi jolinear konverton valën bartëse dhe sinjalin modulues, si rezultat i të cilit formohet një rrymë (ose tension), spektri i së cilës përmban përbërës në brezin e frekuencës nga në, dhe është frekuenca më e lartë në spektrin e sinjali modulues. Një filtër brez-pass i ndan këta përbërës të spektrit, duke formuar një sinjal të moduluar nga amplituda në dalje.

Shumëzimi i dy sinjaleve mund të kryhet duke përdorur një element jolinear, karakteristika e të cilit përafrohet me një polinom që përmban një term kuadratik. Për shkak të kësaj, formohet katrori i shumës së dy sinjaleve, që përmban produktin e tyre.

Thelbi i asaj që u tha dhe ideja e përgjithshme e formimit të një lëkundjeje të moduluar nga amplituda ilustrohet nga transformime matematikore mjaft të thjeshta nën supozimin se kryhet modulimi tonal (një frekuencë).

1. Si element jolinear përdorim një transistor, karakteristika I – V e të cilit përafrohet me një polinom të shkallës së dytë. .

2. Hyrja e elementit jolinear furnizohet me një tension të barabartë me shumën e dy lëkundjeve: bartës dhe modulues, d.m.th.

3. Përbërja spektrale e rrymës përcaktohet si më poshtë:

Në shprehjen e përftuar, komponentët spektralë janë renditur në rend rritës të frekuencave të tyre. Midis tyre ka komponentë me frekuenca, dhe, të cilat formojnë një lëkundje të moduluar nga amplituda, d.m.th.

Pajisjet transmetuese zakonisht kombinojnë proceset e modulimit dhe amplifikimit, gjë që siguron shtrembërim minimal të sinjaleve të moduluara. Për këtë qëllim, modulatorët e amplitudës ndërtohen sipas skemës së amplifikatorëve të fuqisë rezonante, në të cilat një ndryshim në amplituda e lëkundjeve me frekuencë të lartë arrihet duke ndryshuar pozicionin e pikës së funksionimit sipas ligjit të sinjalit modulues.

Qarku i modulatorit të amplitudës dhe mënyrat e funksionimit

Diagrami i një modulatori të amplitudës bazuar në një përforcues rezonant është paraqitur në Fig. 8.5.

Oriz. 8.5. Qarku i modulatorit të amplitudës i bazuar në një përforcues rezonant

Në hyrjen e një amplifikuesi rezonant që funksionon në një mënyrë jolineare, futen sa vijon:

lëkundje bartëse nga një auto-gjenerator duke përdorur lidhjen e transformatorit me frekuencë të lartë të qarkut të qarkut të hyrjes me bazën e tranzitorit;

sinjal modulues duke përdorur një transformator me frekuencë të ulët.

Kondensatorët dhe - bllokimi, sigurojnë shkëputje të qarqeve hyrëse në frekuencat e lëkundjes së bartësit dhe sinjalit modulues, d.m.th. shkëputje në frekuenca të larta dhe të ulëta. Qarku oscilues në qarkun e kolektorit akordohet me frekuencën e lëkundjes së bartësit, faktori Q i qarkut siguron gjerësinë e brezit, ku është frekuenca më e lartë në spektrin e sinjalit modulues.

Mënyra e funksionimit të modulatorit përcaktohet nga zgjedhja e pikës së funksionimit. Dy mënyra janë të disponueshme: modaliteti i sinjalit të vogël dhe modaliteti i sinjalit të madh.

a. Modaliteti i hyrjes së vogël

Ky modalitet vendoset duke zgjedhur pikën e funksionimit në mes të seksionit kuadratik të karakteristikës I - V të tranzistorit. Zgjedhja e amplitudës së lëkundjes së bartësit siguron funksionimin e modulatorit brenda këtij seksioni (Fig. 8.6).

Oriz. 8.6. Moduluesi i amplitudës moduluesi i hyrjes së vogël

Amplituda e tensionit në qarkun oscilues, frekuenca rezonante e të cilit është e barabartë me frekuencën bartëse, përcaktohet nga amplituda e harmonikës së parë të rrymës, d.m.th. , ku është rezistenca rezonante e qarkut. Duke marrë parasysh se pjerrësia mesatare e karakteristikës I - V brenda seksionit të punës është e barabartë me raportin e amplitudës së harmonikës së parë me amplituda e dridhjes së bartësit, d.m.th. , ti mund te shkruash

.

Nën ndikimin e tensionit modulues të aplikuar në bazën e tranzistorit, pozicioni i pikës së funksionimit do të ndryshojë, që do të thotë se do të ndryshojë edhe pjerrësia mesatare e karakteristikës I - V. Meqenëse amplituda e tensionit në qark oscilues është proporcionale me pjerrësinë mesatare, atëherë për të siguruar modulimin e amplitudës së valës bartëse, është e nevojshme të sigurohet një varësi lineare e pjerrësisë nga sinjali modulues. Le të tregojmë se kjo është e mundur kur përdoret seksioni i punës i karakteristikës I – V të përafruar me një polinom të shkallës së dytë.

Pra, brenda seksionit kuadratik të karakteristikës I - V, të përshkruar nga një polinom, ekziston një tension i hyrjes i barabartë me shumën e dy lëkundjeve: bartës dhe modulues, d.m.th.

Përbërja spektrale e rrymës së kolektorit përcaktohet si më poshtë:

Ne zgjedhim harmoninë e parë të rrymës:

Kështu, amplituda e harmonikës së parë është:

Siç shihet nga shprehja e përftuar, amplituda e harmonikës së parë të rrymës varet linearisht nga tensioni modulues. Prandaj, pjerrësia mesatare do të jetë gjithashtu lineare me tensionin modulues.

Atëherë voltazhi në qark oscilues do të jetë i barabartë me:

Prandaj, në daljen e modulatorit në shqyrtim, formohet një sinjal i moduluar nga amplituda e formës:

Këtu është koeficienti i thellësisë së modulimit;

- amplituda e lëkundjes me frekuencë të lartë në daljen e modulatorit në mungesë të modulimit, d.m.th. në .

Gjatë projektimit të sistemeve të transmetimit, një kërkesë e rëndësishme është formimi i lëkundjeve të moduluara nga amplituda me fuqi të lartë me efikasitet të mjaftueshëm. Është e qartë se mënyra e konsideruar e funksionimit të modulatorit nuk mund të përmbushë këto kërkesa, veçanërisht e para prej tyre. Prandaj, i ashtuquajturi modaliteti i sinjalit të madh përdoret më shpesh.

b. Modaliteti i hyrjes së madhe

Ky modalitet vendoset duke zgjedhur pikën e funksionimit në karakteristikën I - V të transistorit, në të cilën amplifikatori funksionon me ndërprerje të rrymës. Nga ana tjetër, zgjedhja e amplitudës së lëkundjes së bartësit siguron ndryshimin e amplitudës së pulseve të rrymës së kolektorit sipas ligjit të sinjalit modulues (Fig. 8.7). Kjo çon në një ndryshim të ngjashëm të amplitudës së harmonisë së parë të rrymës së kolektorit dhe, rrjedhimisht, në një ndryshim në amplituda e tensionit në qarkun oshilator të modulatorit, pasi

dhe .

Oriz. 8.7. Moduluesi i amplitudës moduluesi i hyrjes së madhe

Ndryshimi i amplitudës së tensionit të hyrjes me frekuencë të lartë me kalimin e kohës shoqërohet me një ndryshim në këndin e ndërprerjes, dhe rrjedhimisht edhe koeficientin. Rrjedhimisht, forma e zarfit të tensionit në qark mund të ndryshojë nga forma e sinjalit modulues, gjë që është një disavantazh i metodës së konsideruar të modulimit. Për të siguruar shtrembërim minimal, është e nevojshme të vendosni kufij të caktuar për ndryshimin e këndit të prerjes dhe të punoni me një faktor modulimi jo shumë të lartë.

Në qarkun e modulatorit të amplitudës të paraqitur në Fig. 8.8, sinjali modulues aplikohet në bazën e transistorit të gjeneratorit të rrymës konstante. Vlera e kësaj rryme është proporcionale me tensionin e hyrjes. Në vlera të vogla të tensioneve hyrëse, amplituda e tensionit të daljes do të varet nga sinjali modulues si më poshtë

ku janë koeficientët e proporcionalitetit.

Karakteristikat e modulatorit të amplitudës

Për të zgjedhur mënyrën e funksionimit të modulatorit dhe për të vlerësuar cilësinë e funksionimit të tij, përdoren karakteristika të ndryshme, kryesore prej të cilave janë: karakteristika e modulimit statik, karakteristika e modulimit dinamik dhe përgjigja e frekuencës.

Oriz. 8.8. Qarku i modulatorit të amplitudës me gjenerator të rrymës

a. Karakteristikë e modulimit statik

Karakteristika e modulimit statik (CMX)është varësia e amplitudës së tensionit në dalje të modulatorit nga tensioni i paragjykimit në një amplitudë konstante të tensionit bartës në hyrje, d.m.th. .

Në përcaktimin eksperimental të karakteristikës së modulimit statik, vetëm voltazhi i frekuencës së bartësit aplikohet në hyrjen e modulatorit (sinjali modulues nuk jepet), vlera ndryshon (sikur ndryshimi në sinjalin modulues në statik është i simuluar) dhe regjistrohet ndryshimi i amplitudës së lëkundjes së bartësit në dalje. Lloji i karakteristikës (Fig. 8.9, a) përcaktohet nga dinamika e ndryshimit të pjerrësisë mesatare të karakteristikës I – V kur ndryshohet tensioni i paragjykimit. Seksioni linear në rritje i CMX korrespondon me seksionin kuadratik të karakteristikës I - V, pasi në këtë seksion, me një rritje të tensionit të paragjykimit, rritet pjerrësia mesatare. Seksioni horizontal i CMX korrespondon me seksionin linear të karakteristikës I - V, d.m.th. një seksion me një pjerrësi mesatare konstante. Kur transistori hyn në modalitetin e ngopjes, shfaqet një seksion horizontal i karakteristikës I - V me pjerrësi zero, e cila reflektohet nga ulja e CMX

Karakteristika e modulimit statik ju lejon të përcaktoni madhësinë e tensionit të kompensimit dhe diapazonin e pranueshëm të sinjalit modulues në mënyrë që të siguroni varësinë e tij lineare nga tensioni i daljes. Modulatori duhet të funksionojë brenda seksionit linear të CMX. Vlera e tensionit të paragjykimit duhet të korrespondojë me mesin e seksionit linear, dhe vlera maksimale e sinjalit modulues nuk duhet të shkojë përtej kufijve të seksionit linear të CMX. Ju gjithashtu mund të përcaktoni faktorin maksimal të modulimit në të cilin nuk ka ende shtrembërim. Vlera e saj është .

Oriz. 8.9. Karakteristikat e modulatorit të amplitudës

b. Përgjigja dinamike e modulimit

Karakteristika e modulimit dinamik (DMX)është varësia e faktorit të modulimit nga amplituda e sinjalit modulues, d.m.th. ... Kjo karakteristikë mund të merret në mënyrë eksperimentale, ose me karakteristikë të modulimit statik. Lloji DMX është paraqitur në Fig. 8.9, b. Seksioni linear i karakteristikës korrespondon me funksionimin e modulatorit brenda seksionit linear të CMX.

v. Përgjigja e frekuencës

Përgjigja e frekuencësështë varësia e faktorit të modulimit nga frekuenca e sinjalit modulues, d.m.th. ... Ndikimi i transformatorit të hyrjes çon në një rënie të karakteristikave në frekuenca të ulëta (Fig. 8.9, c). Me një rritje të frekuencës së sinjalit modulues, përbërësit anësor të lëkundjes së moduluar nga amplituda largohen nga frekuenca e bartësit. Kjo çon në amplifikimin e tyre më të vogël për shkak të vetive selektive të qarkut oscilues, i cili shkakton një rënie të karakteristikave në frekuenca më të larta. Nëse gjerësia e brezit të zënë nga sinjali modulues është brenda seksionit horizontal të përgjigjes së frekuencës, atëherë shtrembërimi i modulimit do të jetë minimal.

Modulator i amplitudës së balancuar

Për përdorim efikas të fuqisë së transmetuesit, përdoret modulimi i balancuar i amplitudës. Në këtë rast, formohet një sinjal i moduluar nga amplituda, në spektrin e të cilit nuk ka asnjë përbërës në frekuencën bartëse.

Një qark modulator i balancuar (Figura 8.10) është një kombinim i dy qarqeve tipike të modulatorëve të amplitudës me lidhje specifike me hyrjet dhe daljet e tyre. Hyrjet në frekuencën e bartësit janë të lidhura paralelisht, dhe daljet janë të lidhura me përmbysje në lidhje me njëra-tjetrën, duke formuar një ndryshim në tensionet e daljes. Sinjali modulues aplikohet tek modulatorët në antifazë. Si rezultat, në daljet e modulatorëve kemi

Dhe, dhe në daljen e modulatorit të balancuar

Oriz. 8.10. Qarku i modulatorit të amplitudës së balancuar

Kështu, spektri i sinjalit të daljes përmban komponentë me frekuenca dhe. Nuk ka asnjë komponent me frekuencën e bartësit.

Për të transmetuar tingullin në ajër, nevojitet një dridhje bartëse me frekuencë të lartë, ose thjesht një bartës, mbi të cilin mbivendosen tingujt, vibrimet me frekuencë të ulët duke përdorur procesin e modulimit.

Transportuesi gjenerohet nga një oshilator kryesor që funksionon në frekuencën e caktuar për stacionin radiofonik (Fig. 1.21) dhe ka një stabilitet shumë të lartë. Dridhjet e tij sinusoidale 1 shkojnë në modulator, ku ndërveprojnë me dridhjet e zërit 2, duke formuar një sinjal të moduluar 3. Ky i fundit futet në amplifikatorin e fuqisë dhe nga dalja e tij në antenën e stacionit të radios.

Shumë shpesh, modulimi i amplitudës (AM) kryhet drejtpërdrejt në amplifikatorin e fuqisë, duke ndryshuar tensionin e furnizimit në kohë me dridhjet e zërit.

Natyrisht, me një gjysmë valë negative të tensionit të zërit, amplituda mund të bjerë vetëm në zero, dhe me një gjysmë valë pozitive, mund të rritet jo më shumë se dy herë (përndryshe, do të ketë mbimodulim dhe shtrembërim). Kjo korrespondon me koeficientin e modulimit (raporti i amplitudës së lëkundjeve të frekuencës audio me amplituda e bartësit) m = 1. Kjo situatë është e mundur vetëm në majat e sinjalit audio; sinjali është vendosur në m = 0.3.

Le të analizojmë tani spektrat e sinjaleve me modulim amplitudë. Ata thonë se stacioni radio funksionon në një frekuencë të caktuar, për shembull, 549 kHz ("Beacon" në brezin MW). Por a është kjo frekuencë e vetme e zënë nga sinjali i radiostacionit? Rezulton se jo. Stacioni i radios zë një brez të caktuar frekuencash përreth që tregohet në drejtoritë dhe oraret e valëve. Për një shqyrtim më të detajuar të kësaj çështjeje, le të supozojmë se modulimi kryhet me një ton të pastër, domethënë një sinjal audio me një frekuencë të vetme F.

Në këtë seksion, do të jetë më e përshtatshme për ne që të mos përdorim frekuencat ciklike f dhe F, që korrespondojnë me numrin e lëkundjeve në sekondë, por frekuencat këndore ω dhe Ω të shoqëruara me marrëdhënie të thjeshta ciklike: ω = 2πf dhe Ω = 2πF. . Sinjali i moduluar AM shkruhet në formën: s (t) = (1 + m cos Ω t) cos ω t, ku m është faktori i modulimit, m< 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.

Tani shohim që nuk lëshohet një sinjal, por sa tre, në përputhje me tre termat e kësaj shprehjeje.

Diagrami spektral i sinjalit të emetuar është paraqitur në Fig. 1.22. Në të majtë të saj, në formën e një vije vertikale, tregohet frekuenca audio F, në mes është frekuenca bartëse f 0, që korrespondon me termin e parë, dhe në anët e saj ka dy frekuenca të tjera që korrespondojnë me termat e mbetura, në frekuencat f 0 + F dhe f 0 - F. Kjo është ajo që ata i quajnë: frekuenca anësore, të sipërme dhe të poshtme. Frekuencat anësore mungojnë në mungesë të modulimit, kur m = 0, por ato rriten në gjysmën e nivelit bartës (që për thjeshtësi arsyetimi merret si unitet) me modulim të plotë, kur m = 1. Fuqia e secilit prej frekuencat anësore janë proporcionale me katrorin e amplitudës së tyre dhe ndryshojnë me rritjen e faktorit të modulimit nga zero në një të katërtën e fuqisë bartëse.

Çfarë ndodh nëse moduloni transportuesin jo me një ton të pastër, por me një spektër të caktuar frekuencash tingulli që korrespondojnë me të folurit ose muzikën? Secili komponent i spektrit audio formon çiftin e vet të brezave anësor dhe përftohet një spektër kompleks i moduluar i sinjalit, që përmban bartësin, brezin anësor të sipërm dhe të poshtëm, siç tregohet në Fig. 1.23. Brezi i sipërm anësor (UBS) korrespondon saktësisht me spektrin e frekuencës audio (AF), por zhvendoset lart përgjatë boshtit të frekuencës me një interval që korrespondon me vlerën e bartësit.

Brezi anësor i poshtëm (LBB) gjithashtu pasqyron me saktësi spektrin e audios, por është i përmbysur, domethënë pasqyron brezin anësor të sipërm në lidhje me transportuesin. Shiritat anësor ende zhduken në mungesë të modulimit dhe fuqia e tyre totale rritet në gjysmën e fuqisë bartëse në majat e modulimit.

Tani më në fund mund t'i përgjigjemi me siguri pyetjes se çfarë brezi frekuencash zë sinjali i stacionit të radios. Drejtoritë tregojnë frekuencën e bartësit f 0, i vendosur në mes të spektrit të sinjalit AM, dhe gjerësia e brezit të plotë të sinjalit korrespondon me dyfishin e frekuencës së sipërme moduluese F B. Në përputhje me GOST-in e brendshëm, frekuenca e sipërme moduluese merret e barabartë me 10 kHz, prandaj, gjerësia e spektrit të frekuencës së sinjalit të stacionit të radios është 20 kHz.