Расчет рабочего режима по схд.

 Выбираем линейный участок.

 Определяем w_max., w_min, I_{max. ,}I_min.

 Выбираем рабочую точку в середине линейного участка характеристики.

 Определяем   w₀ , I₀₀ @0.

 Определяем допустимую девиацию частоты Dw_max  = (w_max - w_min)/2.

 Определяем максимально допустимый индекс М_{ч макс} входного ЧМ сигнала для неискаженного детектирования М_{ч макс} = Dw_max/W, где W - модулирующая низкая частота.

 Рассчитаем амплитуды первых четырех гармоник и коэффициент нелинейных искажений полезного сигнала. Для расчета вводим обозначения:

Вопросы для самопроверки.

1. Запишите аналитическое выражение для ЧМ сигнала.

2. Что такое девиация частоты?

3. Чему равен индекс ЧМ?

4. Нарисуйте временную диаграмму ЧМ сигнала при гармонической модуляции.

5. Нарисуйте спектр ЧМ сигнала для очень малых и больших значений индекса ЧМ.

6. Нарисуйте принципиальную схему частотного модулятора.

7. Что такое СМХ частотного модулятора?

8. Каков порядок расчета СМХ.

9. Выбор рабочего режима по СМХ.

10. Нарисуйте принципиальную схему частотного детектора.

11.  Что такое СХД?

Фазовая модуляция (ФМ).

Сравнение ФМ и ЧМ

При ФМ фаза ВЧ несущего колебания изменяется в соответствии с НЧ модулирующим сигналом.

j_ФМ(t) = j₀ + DjU_нч(t) = j₀ + М_фU_нч(t), где j_ФМ(t)- фаза ФМ сигнала, j₀ - начальная фаза, М_ф - индекс фазовой модуляции.         (10.1)

Dj = j_макс - j₀  = j₀ - j_мин  - максимальное отклонение фазы сигнала от начального значения (девиация фазы).Для ФМ: Dj= М_ф.

Фазомодулированный сигнал можно представить в виде:

U_фм (t) = U_m cos[w₀t+j₀+ М_ф U_нч(t)] = / U_нч(t) = cosWt/ = U_m cos[w₀t+j₀+        М_ф  cosWt], где w₀t - текущая фаза.                                (10.2)

Временные и частотные параметры ФМ сигнала похожи, в первом приближении, на временные и частотные параметры ЧМ сигнала, однако имеется много различий. Наиболее ярко эти различия проявляются, если модулирующий сигнал - двоичный (1,0).

Модулирующий двоичный сигнал.

uнч(t)

               1          0           1             0

                         

            0         Т          2Т       3Т         4Т         t

Сигнал двоичной ЧМ.

       U(t)

 

 

                                                                                                      t

 

                                Сигнал двоичной ФМ

   U(t)

 

 

                                                                                               t

                                                                                                         Рис.10.1.

 

Ширина спектра сигнала ФМ равна:

П_ФМ  @ 2W(М_Ф +1)                                               (10.3)

При М_Ф <<1 спектр ФМ сигнала напоминает спектр сигнала ЧМ и АМ.

Сигнал ФМ можно сформировать с помощью частотного модулятора. Но на входе частотного модулятора включают дифференцирующее устройство (при аналоговой модуляции).Детектирование сигнала ФМ осуществляется с помощью частотного детектора, но на его выходе включают интегратор.

Структурная схема фазового модема имеет вид:.

 

 Uнч (t)                                                                                                Uнч (t)

 

                                                 Рис.10.2

На выходе дифференцирующего устройства имеем:

U_диф(t) =                                 (10.4)

Частотный модулятор изменяет частоту в соответствии с U_диф(t):

w_чм(t) = w₀ + DwU_диф(t)

Фаза выходного сигнала

j_вых(t) =

Фаза выходного сигнала меняется в соответствии с U_нч(t).

Частотный детектор реагирует на частоту, т.е. на выходе ЧД:

На выходе интегратора: U_{вых инт} = w₀t + DwU_нч(t) Þ U_нч(t)

Фазовый (синхронный) детектор (ФД).

Синхронный детектор (фазовый детектор) позволяет осуществить высококачественное детектирование сигналов АМ, ЧМ и ФМ; он обеспечивает наилучшее выделение сигнала на фоне помех. Структурная схема ФД имеет вид:

	Синхрон-ный детек-тор

                              Uс(t)

Генератор опорного напряжения

                                                                             Uоп(t)

 

                                              Рис.10.2.

Сигнал (АМ, ЧМ, ФМ): Uс(t) = U_m (t)cos[w₀t+j_чм(t)+j_фм(t)+j₀]

Опорное напряжение: U_оп(t) = U_mcos(w₀t+j₀)

У синхронного детектора два входа. На первый вход подается модулированный сигнал, а на второй вход опорное напряжение. Частота опорного напряжения равна центральной частоте сигнала w₀ - (синхронность), а фаза равна начальной фазе сигнала j_{0 -} (синфазность).

Простейшая принципиальная схема ФД имеет вид:

                         

      Uс(t)                                     R      C

                                                                                                  Рис.10.3.

                                                         R      C

                                                                                             

                                                                                        

                                           Uоп(t)       

 

Напряжение на выходе СД равно интегралу от произведения сигнала на опорное напряжение:

Пусть на входе АМ сигнал:

U_c(t) = U_ам(t) = U(t)cos(w₀t+j₀)

=

U(t) - практически постоянно на интервале T =  - получили модулирующий сигнал без искажений.

Вопросы для самопроверки.

1. Запишите аналитическое выражение для сигнала ФМ.

2. Дайте определение девиации фазы и индекса ФМ.

3. Нарисуйте принципиальную схему синхронного детектора.

4. Рассчитайте напряжение на выходе СД.

Случайные процессы.