Что такое амплитудный спектр? Как связаны спектры периодического сигнала и одиночного импульса?

Классификация сигналов.

Существуют следующие виды сигналов: детерминированные и случайные, аналоговые и дискретные, с амплитудной/частотной/фазовой и импульсной модуляцией, узкополосные и широкополосные. Детерминированный сигнал - мы знаем значение в любой момент времени. Случайный - можем знать с некоторой вероятностью в определённый момент времени. Аналоговый - непрерывный, дискретный - состоящий из набора импульсов.

 

Что такое амплитудный спектр? Как связаны спектры периодического сигнала и одиночного импульса?

Амплитудным спектром называют набор амплитуд всех гармоник, который обычно представляют диаграммой в виде набора вертикальных линий, длины которых пропорциональны (в выбранном масштабе) амплитудным значениям гармонических составляющих, а место на горизонтальной оси определяется частотой (номером гармоники) данной составляющей.

При периодическом сигнале спектр линейчатый, а при одиночном импульсе - сплошной. Огибающая линейчатого спектра с точностью до определённого коэффициента повторяет огибающую сплошного спектра.

 

4. Назначение и виды модуляции.

Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения. При модуляции происходит процесс наложения одного колебания (передаваемого сообщения) на другое колебание (несущая). Частота несущих колебаний должна быть на один и более порядков выше частоты модулирующего сигнала.

существует амплитудная, частотная, фазовая модуляции. При амплитудной модуляции изменяется амплитуда несущих колебаний, при частотной - мгновенная частота, при фазовой - фаза.

 

 

Сигнал при частотной и фазовой модуляции. билет №4

ЧМ-модулируемый параметр-частота гармонических колебаний, превращение которых зависит от времени и пропорц. значению модулируемого сигнала. ФМ-изменение в несущей начальной фазы.

 

Назначения и классификация линейных цепей.

Линейные цепи бывают пассивные и активные. Определяющим свойством линейных цепей является то, что их параметры и характеристики не зависят от амплитуды сигнала. Одна и та же цепь может быть линейной и нелинейной в зависимости от величины входного сигнала.

Данная цепь при малом входном сигнале линейна, при большом - нелинейна.

 

 

Прохождение сигнала через линейные цепи.

С помощью частотных и временных характеристик можно исследовать прохождение различных сигналов через линейные цепи: |S_вых(w)|=|K(w)||S_вх(w)|; φ_вых(w)= φ(w)+ φ_вх(w). искажения, вносимые в сигнал линейной цепью называются линейными. Для неискажённого прохождения сигнала через линейную цепь необходимо, чтобы в пределах всей ширины спектра Δf_сп(w) входного сигнала АЧХ цепи была равномерной, а ФЧХ - линейной.

Электрические фильтры нижних частот.

Пропускает низкочастотные сигналы и не пропускает высокочастотные.

Полосовые фильтры.

Пропускает сигнал в определенном диапазоне частот.

 

 

Режекторные фильтры.

Для формировки режекторного фильтра надо включить фильтр НЧ и фильтр ВЧ параллельно.

- двойной Т-образный мост

Ω=wRC Ω=f/fср

Активные фильтры

Волноводы.

Волновод — искусственный или естественный канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области.

Основное свойство волновода — существование в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод), распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями. Почти все моды обладают дисперсией, то есть их фазовые скорости зависят от частоты и отличаются от групповых скоростей.

Объёмные резонаторы.

Объёмный резона́тор — устройство, основанное на явлении резонанса, в котором вследствие граничных условий возможно существование на определенных длинах волн добротных колебаний в виде бегущей или стоячей волны. В соответствии с уравнениями Максвелла переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, и наоборот. Между электрическим и магнитным полями происходит непрерывный обмен энергией. Если каким-либо образом ограничить некоторый объём пространства отражающими стенками, препятствующими потере энергии из этого объёма за счет излучения, то в этом объёме на некоторых длинах волн, определяемых размерами устройства можно возбудить электромагнитные колебания. Если полый резонатор образован металлическими стенками, то он также часто называется закрытым резонатором. Объёмные СВЧ резонаторы могут быть также заполнены диэлектриком. Существуют также открытые диэлектрические резонаторы, без металлических стенок, в которых волна отражается от границ диэлектрика за счет эффекта полного внутреннего отражения — резонаторы с модами «шепчущей галереи». В связи с тем, что электрические и магнитные поля почти не выходят за пределы границ объёмного резонатора, их добротность чрезвычайно высока (10000 и более).

Генерация ВЧ колебаний.

Генератор высокочастотных колебаний на транзисторе

Первая четверть периода. Положительно заряженная пластина конденсатора, соединенная с коллектором, разряжается. Ток в колебательном контуре возрастает до максимального значения. В катушке связи возникает индукционный ток такого направления, что база имеет отрицательный потенциал относительно эмиттера. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в колебательный контур (ключ замкнут).

Вторая четверть периода. Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается отрицательно. В катушке связи ток меняет направление. На базе положительный потенциал. Переход коллектор—база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Третья четверть периода. Конденсатор разряжается. Ток растет до максимального значения, направлен от нижней пластины к верхней. В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал. Переход база — коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).

Четвертая четверть периода. Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя пластина заряжается положительно.

В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на базе отрицательный. Переходы база — коллектор и эмиттер — база прямые. Энергия поступает от источника в колебательный контур (ключ замкнут).

Таким образом, происходят незатухающие электромагнитные колебания за счет поступления энергии от источника в колебательный контур в течение 1/2 Т.

Амплитудная модуляция.

Передаваемый сигнал называют модулирующим, управляемый высокочастотный - модулируемым. Частота модулирующего сигнала должна быть на один и более порядков ниже модулируемого.Классифицировать методы модуляции можно по трем признакам в зависимости:– от управляемого параметра высокочастотного сигнала: амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ);– числа ступеней модуляции: одно-, двух-, трехступенчатая;– вида передаваемого сообщения – (аналогового, цифрового или импульсного) - непрерывная, со скачкообразным изменением управляемого параметра (такую модуляцию называют манипуляцией) и импульсная.

Частотный модулятор.

Воздействие на частоту переменного напряжения наиболее просто осуществить в месте его возникновения, поэтому частотные модуляторы, как правило, объединены с источником модулируемого напряжения.

 

В низкочастотной электронике частоту формируемого генератором напряжения изменяют главным образом путем изменения параметров частотоопределяющих элементов автогенератора: емкости, индуктивности и сопротивлений.

 

При дискретном характере модулирующего сигнала и ограниченном количестве его возможных состояний (в нашем случае - два состояния) частотно-модулированный сигнал должен иметь соответствующее количество стационарных значений частоты. Если при этом допускается скачкообразный переход частоты генератора от одного модуляционного значения к другому, то схема модулятора вырождается в электронный коммутатор, в функции которого входит переключение дополнительных конденсаторов, сопротивлений или катушек индуктивности, подсоединяемых параллельно основным реактивным элементам контура, определяющего частоту генерации.

Амплитудный демодулятор.

Амплитудным детектором (АД) называется устройство, предназначенное для получения на выходе напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Процесс детектирования амплитудно-модулированных (АМ) сигналов вида

u_c (t) = u_a (t)cos(ω_ct), (1)

где u_a (t)= U_c [1+ m_ax (t)], m_a £ 1 – коэффициент глубины модуляции; U_c – амплитуда несущего колебания с частотой ω_c, заключается в воспроизведении модулирующего сообщения x (t) с наименьшими искажениями. Спектр сообщения x (t) сосредоточен в области низких частот (частот модуляции), а спектр сигнала u_c (t) – в области частоты ω_c, значение которой обычно намного превышает значение наивысшей частоты модуляции. Преобразование спектра при демодуляции возможно только в устройствах, выполняющих нелинейное или параметрическое преобразование входного сигнала u_c (t).

Частотный демодулятор.

Демодуляторы ЧМ сигналов также могут быть реализованы как на цифровых, так и на аналоговых устройствах. Один из вариантов аналогового демодулятора использует представление ЧМ сигнала в виде суммы двух АМ сигналов. Такая схема получила название двухполосной схемы приема по огибающей (рис. 2.6). Входной сигнал преобразуется усилителем-ограничителем УО в прямоугольные импульсы (рис. 2.9, б).

В формирователе импульсов сброса ФИС выделяются короткие импульсы, соответствующие каждому периоду входного сигнала из импульсов, изображенных на рис. 2.9, б. Короткие импульсы подаются поочередно на делители частоты (рис. 2.9, в и г), устанавливая их в начальное состояние (обозначено точками на рис. 2.9, д и е). Импульсы на выходе делителей при приеме средней частоты fcp изображены на рис. 2.9, д и е. В этом случае между сигналами на выходе делителей сдвиг по фазе равен четверти периода, причем знак сдвига фаз меняется после поступления каждого импульса сброса. Сигналы с выходов делителей поступают на вход фазового детектора ФД (выполненного в виде сумматора по mod2), на выходе которого возникает последовательность импульсов (рис. 2.9,ж), ширина каждого из которых зависит от соотношения фаз сигналов на выходах делителей.

Классификация сигналов.

Существуют следующие виды сигналов: детерминированные и случайные, аналоговые и дискретные, с амплитудной/частотной/фазовой и импульсной модуляцией, узкополосные и широкополосные. Детерминированный сигнал - мы знаем значение в любой момент времени. Случайный - можем знать с некоторой вероятностью в определённый момент времени. Аналоговый - непрерывный, дискретный - состоящий из набора импульсов.

 

Что такое амплитудный спектр? Как связаны спектры периодического сигнала и одиночного импульса?

Амплитудным спектром называют набор амплитуд всех гармоник, который обычно представляют диаграммой в виде набора вертикальных линий, длины которых пропорциональны (в выбранном масштабе) амплитудным значениям гармонических составляющих, а место на горизонтальной оси определяется частотой (номером гармоники) данной составляющей.

При периодическом сигнале спектр линейчатый, а при одиночном импульсе - сплошной. Огибающая линейчатого спектра с точностью до определённого коэффициента повторяет огибающую сплошного спектра.

 

4. Назначение и виды модуляции.

Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения. При модуляции происходит процесс наложения одного колебания (передаваемого сообщения) на другое колебание (несущая). Частота несущих колебаний должна быть на один и более порядков выше частоты модулирующего сигнала.

существует амплитудная, частотная, фазовая модуляции. При амплитудной модуляции изменяется амплитуда несущих колебаний, при частотной - мгновенная частота, при фазовой - фаза.