Опубликован: 19.01.2015 | Уровень: для всех | Доступ: платный | ВУЗ: Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Лекция 11:

Измерение формы и спектра сигналов

< Лекция 10 || Лекция 11: 1234 || Лекция 12 >

Измерение параметров модулированных сигналов

В радиотехнических устройствах применяются амплитудная, частотная, угловая (фазовая), импульсная и комбинированные виды модуляции. В первых трех видах модуляции амплитуда, частота или фаза синусоидального сигнала изменяется по закону изменения модулирующего напряжения. При импульсной модуляции модулирующее напряжение воздействует на видеоимпульсы и изменяет их высоту, частоту следования, длительность, а также их временное положение или относительную фазу.

Синусоидальный сигнал, модулированный по амплитуде, характеризуется коэффициентом модуляции M, по частоте – девиацией частоты $\Delta f$, по фазе – индексом угловой модуляции $\theta$. Кроме того, все модулированные колебания характеризуются глубиной модуляции, равной отношению данного коэффициента, девиации или индекса модуляции к максимальному, принимаемому за 100% модуляцию.

Выражение для сигнала, модулированного по амплитуде синусоидальным напряжением, имеет следующий вид:

u=U(1+Mcos\Omega t)cos\omega t, ( 10.9)

где U – амплитуда немодулированного высокочастотного колебания, $\omega=2\pi f$, f – несущая частота, $\Omega=2\pi f$, F – модулирующая частота, M – коэффициент модуляции, равен отношению изменения амплитуды высокочастотного колебания при модуляции последнего к ее значению в отсутствие модуляции:

M=\Delta U/U. ( 10.10)

Максимальное изменение амплитуды не должно превышать ее значения, следовательно, максимальное значение M = 1, минимальное M=0.

M=\dfrac{U_{max}-U_{min}}{U_{max}+U_{min}} ( 10.11)

Формулы (10.10) и (10.11) справедливы только для симметричной модуляции. Для оценки асимметрии коэффициента модуляции измеряется раздельно "вверх" и "вниз"

M_{вв}=\Delta U_{вв}/U\quad и\quad M_{вн}=\Delta U_{вн}/U ( 10.12)

Коэффициент амплитудной модуляции измеряют двумя методами: осциллографическим и методом выпрямления.

Осциллографический метод осуществляют способом линейной и синусоидальной разверток. При линейной развертке в канал вертикального отклонения подают высокочастотный модулированный сигнал, а частоту развертки устанавливают в 2-3 раза ниже модулирующей частоты. На экране осциллографа появляется осциллограмма модулированного сигнала в виде $u=f(t)$.

Для определения коэффициента модуляции при синусоидальной развертке в канал вертикального отклонения подают модулированный сигнал, а в канал горизонтального отклонения – модулирующее напряжение.

Метод выпрямления применяют для измерения коэффициента модуляции в процессе эксплуатации. Сущность метода заключается в том, что высокочастотный модулированный сигнал сначала детектируется, а затем измеряется стрелочными приборами постоянного и переменного тока. Приборы, основанные на этом методе, называются измерителями модуляции.

Самый распространенный способ выпрямления – способ двойного детектирования. Модулированный сигнал сначала детектируется линейным, а затем пиковым детектором. При линейном детектировании на нагрузке создается пульсирующее напряжение, постоянная составляющая которого соответствует напряжению несущей частоты U и фиксируется при помощи стрелочного индикатора. Переменная составляющая, соответствующая огибающей модулированного колебания, поступает на пиковый вольтметр с закрытым входом, показания которого в зависимости от положения переключателя П пропорциональны амплитуде $\Delta U_{вв}$ или $\Delta U_{вн}$.

Коэффициент модуляции M определяют по формуле (10.12).

Выражение для сигнала, модулированного по частоте одним синусоидальным напряжением, имеет вид:

u=Ucos(\omega_{o}t+m_{f}sin\Omega t), ( 10.13)

где U – амплитуда высокочастотного колебания, $\omega_{o}=2\pi f_{o}$, fзначение высокой (несущей) частоты до модуляции, $\Omega=2\pi F$, F – частота модулирующего напряжения, $m_{f}$индекс частотной модуляции,

m_{f}=\Delta \omega/\Omega=\Delta f/F, й ( 10.14)

где $\Delta f$ – отклонение высокой частоты при модуляции – девиация частоты.

Девиацию частоты можно измерить несколькими методами, наиболее распространенный – метод частотного детектора. Сущность его состоит в том, что частотно-модулированные колебания преобразуются в амплитудно-модулированные, а затем детектируются амплитудным детектором, в результате чего получается напряжение, пропорциональное напряжению модулирующей частоты. Это напряжение измеряется пиковым вольтметром.

Частотно-модулированные колебания преобразуются в колебания низкой частоты частотным детектором, амплитудно-частотная характеристика которого имеет вид S-образной кривой.

Модулированный по частоте сигнал преобразуется в сигнал промежуточной частоты, усиливается до уровня, необходимого для нормальной работы ограничителя, и поступает на частотный детектор, выходное напряжение которого пропорционально девиации частоты; это напряжение проходит через фильтр нижних частот, усиливается и измеряется пиковым вольтметром. Шкала последнего проградуирована в единицах девиации – килогерцах.

< Лекция 10 || Лекция 11: 1234 || Лекция 12 >
Акжол Жасуйым
Акжол Жасуйым
Светлана Пашинцева
Светлана Пашинцева
Эльвира Белкина
Эльвира Белкина
Россия, Соликамск, Соликамский педагогический институт, 2008
Константин Алманцев
Константин Алманцев
Россия, Йошкар-ола, Поволжский государственный технологический университет, 2014