Дослідження кутової модуляції гармонійного коливання, що несе

 

Мета роботи: Вивчити перетворення сигналів при кутовій модуляції - демодуляції.

Завдання роботи:

Вивчити основи отримання частотно-модульованих сигналів і відновлення початкових повідомлень з них.

2. Вивчити основи отримання і детектування фазомодульованих сигналів.

3. Дати порівняльну оцінку методам кутової модуляції.

 

ВВЕДЕННЯ.

 

Загальноприйнятим представленням модульованого сигналу в техніці зв'язку є

 

де - амплітуда, а - повна фаза коливання

- початкова фаза і частота.

Якщо, а змінюється в часі за законом передаваного повідомлення, то має місце кутова модуляція коливання, що несе. Розрізняють два види кутової модуляції - частотну (ЧМ) і фазову (ФМ). Зв'язок цих двох видів модуляції визначається співвідношеннями

 

або

з яких виходить, що зміни частоти і фази взаємно визначають один одного.

При ЧМ миттєве значення частоти

 

пов'язано з модулюючим сигналом (повідомленням) лінійним зв'язком (- значення при).

Повна фаза ЧМ сигналу буде рівна

 

З урахуванням цього вираз для ЧМ сигналу має вигляд

При ФМ миттєве значення фази

пов'язано з модулюючим сигналом (повідомленням) лінійним зв'язком. Тоді для ФМ сигналу маємо

 

При модуляції однотоновим сигналом з частотою

по характеру модульованого коливання не можна укласти з якою модуляцією ми маємо справу: ЧМ або ФМ. В той же час відмінність між ЧМ і ФМ виявляється при зміні частоти модуляції або при одночасній модуляції смугою частот.

При ЧМ величина девіації частоти, тобто максимальне відхилення відносне, залежна тільки від амплітуди модулюючого сигналу, залишається постійній при зміні частоти модуляції.

При ФМ девіація частоти змінюється прямо пропорціонально частоті модуляції.

Якщо модуляція здійснюється не одним гармонійним, а складним сигналом, то структура модульованого коливання буде різною для ЧМ і ФМ.

При ЧМ зазвичай застосовується пряма дія на частоту коливань задаючого генератора передавача. У випадку ФМ задаючий генератор виробляє стабільну частоту, а фаза коливань модулюється в одному з подальших каскадів передавача (наприклад, в попередньому підсилювачі).

У сучасній техніці ЧМ широко використовується в засобах низового мобільного зв'язку, а деякі різновиди ФМ, наприклад, фазоразностная, набули поширення в системах цифрового зв'язку.

 

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ.

Об'єктом дослідження в даній роботі є проста істема, що містить частотний (фазовий) модулятор і демодулятор (див. ріс.1). Як демодулятор використовується квадратурний детектор, вживаний при вузькосмуговій ЧМ і ФМ.

Завдання даної роботи реалізуються шляхом аналізу модульованих сигналів і отримуваних повідомлень для набору повідомлень, що підлягають передачі, що задається. При цьому оцінюються параметри спектрів модульованих сигналів і отримуваних повідомлень, нелінійні спотворення прийнятих сигналів, здійснюється порівняльна оцінка вищезгаданих сигналів і спектрів при ЧМ і ФМ.

 

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Завантажити виконуючий файл сом_quad.svu. Доповнити модель реєстратором передаваного повідомлення. Замалювати структуру моделі, записати параметри модулів, параметри системного часу. Запустити модель на цикл моделювання. Отримати графіки реєстрованих сигналів, спектри передаваного модульованого і прийнятого сигналів.

 

 

Оцінити коефіцієнт нелінійних спотворень для прийнятого сигналу

де - потужність -ої гармоніки сигналу.

Побудувати залежності коефіцієнта нелінійних спотворень:

- величини сигналу повідомлення (діапазон, що рекомендується, від 0.5 до 5в)

- частоти коливання, що несе (діапазон, що рекомендується, - Гц).

Для зменшення впливу явища витоку на оцінку слабких компонент вищих гармонік використовувати тимчасове вікно Ханнінга. Дати аналіз змінам спектру модульованого сигналу, його структури і рівня частотних компонент при зміні величини передаваного сигналу.

Замінити джерело гармонійного передаваного сигналу на джерело сигналу з частотою (Freq.Sweap), що змінюється, з параметрами: Amp=1b Start.Frq=5Hz, Stop.Frq=15 Hz Period=0.64 s Phase=0 deg.

Запустити модель і зіставити передаване і прийняте повідомлення. Пояснити спотворення прийнятого сигналу і запропонувати заходи по зменшенню спотворень. Реалізувати пропозиції на моделі і оцінити їх ефективність.

Замінити частотний модулятор на фазовий і виконати п.п. 2, 3, 4.

4. За наслідками дослідження ЧМ і ФМ сигналів, їх спектрів і отримуваних при цьому повідомлень дати порівняльну характеристику особливостям розглянутих видів модуляції.

ЗМІСТ ЗВІТУ.

1. Найменування роботи, її мета і завдання.

Структурні схеми моделей, їх параметри, параметри системного часу.

3. Ескізи графіків сигналів, їх спектрів, побудовані залежності, необхідні коментарі відповідно до п.п. 1-6.

4. Виводи відповідно до пунктів 1-6 «Ходу виконання роботи».

ЛІТЕРАТУРА.

1. Фельдбаум а.А. і ін. Теоретичні основи зв'язку і управління. Стор. 85-97.

 

ДОДАТКОВЕ ЗАВДАННЯ.

1. Виконати на якісному рівні порівняння спектру АМ коливання із спектрами ФМ і ЧМ сигналів для випадку, коли передається повідомлення вигляду

 

Проаналізувати можливість управління смугою, займаною модульованими сигналами в лінії зв'язку для кожного виду модуляції.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9