Реферат: Виды модуляций радиосигнала
Оглавление.
1. Введение. 2
2. Виды модуляции. 3
2.1. Амплитудная модуляция. 3
2.2. Частотная модуляция, фазовая модуляция. 9
2.3. Импульсная модуляция. 12
4. Список используемой литературы. 16
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">1. ВВЕДЕНИЕ
Существуют триосновные схемы модуляции: 1) амплитудная модуляция (AM); 2) угловая модуляция,подразделяющаяся на два очень похожих метода: частотную модуляцию (ЧМ) ифазовую модуляцию (ФМ); 3) импульсная модуляция (ИМ). Различные схемы модуляциисовмещают два этих метода или более, образуя сложные системы связи. Телевидение,например, использует как AM, так и ЧМ для различных типовпередаваемой информации. Импульсная модуляция совмещается с амплитудной,образуя импульсную амплитудную модуляцию (АИМ), и т.д. Не всегда возможнонайти четко выраженные основания для использования того или иного методамодуляции. В некоторых случаях этот выбор предписывается законом (в СШАконтроль осуществляет Федеральная комиссия по связи — ФКС). Необходимо строгопридерживаться правил и инструкций независимо от того, какая схема модуляциииспользуется.
Во всехметодах модуляции несущей служат синусоидальные колебания угловой частоты <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
н, которые выражаются в видеен=Анsin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qн) (1а)где Ан — амплитуда, а <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qн — мгновенная фаза (отметим,что <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt,так же как и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qн, измеряется в градусах илирадианах). Фазовый сдвиг <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qнвведен для придания уравнению (la)большей общности. Аналогично модулирующий сигнал может быть представлен какем=Амsin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qм) (2a)для AM, ЧМ и ФМ или в видеимпульса в случае импульсной модуляции. Выражение <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мможет быть использовано дляобозначения скорее полосы частот, чем единичной частоты. Например, мы будемрассматривать AMв радиовещании, где модулирующий сигнал состоит изполосы звуковых частот (20—16 000 Гц).<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">2. ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ.
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">2.1. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ (
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">AM<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">)<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"><span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
С качественнойстороны амплитудная модуляция (AM) может быть определена какизменение амплитуды несущей пропорционально амплитуде модулирующего сигнала(рис. 1, а). Для модулирующегосигнала болшой амплитуды
<img src="/cache/referats/16087/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025"><span Tms Rmn",«serif»">
Рис. 1.Амплитудная модуляция (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
м<<<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн).а — форма сигнала; б — спектр частот.
соответствующая амплитуда модулируемойнесущей должна быть большой и для малых значений Ам. Эта схемамодуляции может быть осуществлена умножением двух сигналов: енем. Как будет видно из дальнейшего, этоявляется особым случаем более общего метода модуляции. Для упрощенияпоследующих математических преобразований видоизменим уравнения (la) и(2а), опустив произвольные фазы <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">q
ни <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qм:ен=Анcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt) (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">qн=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p/2) (1б)ем=Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt) (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">qм=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p/2) (2б)Произведениемэтих двух выражений является:
ен ем=Анcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt) <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt) (3)Уравнение (3)показывает, что амплитуда модулированной несущей будет изменяться от нуля(когда <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt= 900,cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)=0) доАнАм (когда <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wмt= 00,cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)=1).Член Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt) <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Ан являетсяамплитудой модулированных колебаний и прямо зависит от мгновенного значениямодулирующей синусоиды. Уравнение (3) может быть преобразовано к виду<img src="/cache/referats/16087/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> (4а)
Этопреобразование основано на тригонометрическом тождестве
<img src="/cache/referats/16087/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> (5)
Уравнение (4a) представляет собой сигнал, состоящий из двух колебаний счастотами <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
1=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wми <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w2=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wми амплитудами АнАм/2.Переписывая выражение для модулированного колебания (4a), получим<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;position:relative;top:11.0pt;mso-text-raise: -11.0pt"><img src="/cache/referats/16087/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> (4б)<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
1и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w2называются боковымиполосами частот, так как <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм обычно является полосой частот, а не одиночнойчастотой. Следовательно, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w1и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w2представляют собой двеполосы частот — выше и ниже несущей (рис. 1, б), т. е. верхнюю и нижнюю боковуюполосу соответственно. Вся информация, которую необходимо передать, содержитсяв этих боковых полосах частот.Уравнение (4б)было получено для особого случая, когда модулированный сигнал был результатомпрямого перемножения ен на ем. В результате уравнение(4б) не содержит компонента на частоте несущей, т. е. частота несущей полностьюподавлена. Такой тип модуляции с подавленной несущей иногда преднамеренно проектируетсяв системах связи, так как это ведет к снижению излучаемой мощности. Вбольшинстве таких систем излучается некоторая часть мощности на частотенесущей, позволяя тем самым приемному устройству настраиваться на эту частоту.Можно также передавать лишь одну боковую полосу, так как она содержит всюсущественную информацию о модулирующем сигнале. Приемное устройство затем восстанавливаетем по модуляции одной боковой полосы.
Полное выражение,представляющее амплитудно-модулированное колебание в общем виде, имеет вид
енем=Анcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt)+ Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt)cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt) (6а)<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Это выражение описывает как неподавленную несущую (первый член в правойчасти уравнения), так и произведение, т. е. модуляцию (второй член справа).Уравнение (6a) можно переписать в виде
ен ем=[Ан+ Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt)]cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt)= Анмcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt) (6б)Последнеевыражение показывает, как амплитуда несущей изменяется в соответствии смгновенными значениями модулирующего колебания. Амплитуда модулированногосигнала Анм состоит из двух частей: Ан — амплитудынемодулированной несущей и Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt) — мгновенных значений модулирующегоколебания:Анм=Ан+ Амcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt)<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> (7)Отношение Ам к Ан определяет степень модуляции.Для Ам=Ан значение Анм достигает нуля при cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
мt)=-1 (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt=180°)и Анм=2Ан при cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)=1 (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt= 0°).Амплитуда модулированной волны изменяется от нуля до удвоенного значенияамплитуды несущей. Отношение<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US">m
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">=Ам/Ан<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> (8)определяеткоэффициент модуляции. Для предотвращения искажений передаваемой информации —модулированного сигнала — значение mдолжно быть в пределах отнуля до единицы: 0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">£
m<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">£1. Это соответствует Ам<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">£Ан<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">.(Для m=0 Ам= 0, т. е.нет модулирующего сигнала.) Уравнение (6a) может быть переписано с введением m:енем=Анcos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt)[1+m<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×cos(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)] <span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> (6в)На рис. 2, а показана форма модулированных колебаний и коэффициентмодуляции mвыражен через максимальное и минимальное значенияее амплитуды (пикового и узлового значений). Рис. 2, б дает представление оспектре модулированных колебаний, который может быть выражен преобразованиемуравнения (6):
<img src="/cache/referats/16087/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> (6г)
несущая верхняябоковая полоса нижняя боковаяполоса
<img src="/cache/referats/16087/image012.jpg" v:shapes="_x0000_i1030">
На рис. 2, в показан результат модуляции с коэффициентом m,превышающим 100%: m>1.
<img src="/cache/referats/16087/image014.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">
В таблице на рис. 3 приведеныамплитуда и мощьность для каждой из трех частотных компонент модулированногоколебания.
<span Tms Rmn",«serif»">
Угловая частота
Амплитуда
Относительная амплитуда
Относительная мощность
Несущая
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нАн
1
1
Верхняя боковая полоса
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
н+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмАм/2
m/2
(m/2)2
Нижняя боковая полоса
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
н-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмАм/2
m/2
(m/2)2
Рнс. 3. Мощность и амплитудаАМ-колебаний.
Для 100%-ной модуляции (m=1) и мощности несущей 1 кВтполная мощность модулированных колебаний составляет 1 кВт+(1/2)2кВт+(1/2)2 кВт=1,5 кВт. Отметим, что приm=1 мощность, заключенная в обеих боковых полосах, составляет половинумощности несущей. Аналогично при m=0,5 мощность в обеихбоковых полосах составляет 1/8 мощности несущей.Указанное выше имеет место лишь для синусоидальной формы AM.Амплитудная модуляция может быть использована в передаче импульсных значений.
При обычноймодуляции с двумя боковыми полосами, используемой в радиовещании, информацияпередается исключительно в боковых полосах. Для того чтобы получить, например,хорошее качество звука, необходимо работать в полосе частот шириной 2М, где М — ширина полосы высококачественного воспроизведения звука (20—20000 Гц). Это означает, что стандартное АМ-радиовещание, к примеру, с частотамидо 20 кГц должно иметь ширину полосы ±20 кГц (всего 40 кГц), учитывая верхнюю инижнюю боковые полосы. Однако на практике ширина полосы частот по правилам ФКСограничивается величиной 10 кГц (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">±
5 кГц), которая предусматриваетдля радиопередачи звука ширину полосы всего лишь 5 кГц, что далеко от условийвысококачественного воспроизведения. Радиовещание с частотной модуляцией, какэто будет показано ниже, имеет более широкую полосу частот.Федеральнаякомиссия связи также устанавливает допуски частоты всех распределений частот вСША. Все АМ-радиовещание (535—1605 кГц) имеет допустимые отклонения в 20 Гц,или около 0,002 %. Эта точность истабильность частоты может быть достигнута путем использования кварцевыхгенераторов.
Детектированиеили демодуляция АМ-колебаний требует выпрямления модулированного сигнала,сопровождаемого исключением несущей частоты с помощью соответствующейфильтрации. Эти две стадии воспроизведения модулирующего сигнала могут бытьпродемонстрированы па примере колебания, изображенного на рис. 2, а. После выпрямления остается лишьполовина колебания, а после фильтрации присутствует лишь его огибающая, котораяявляется воспроизведенным сигналом.
На рис. 4приведены функциональные схемы передающей и приемной систем с амплитудной модуляцией.
<img src="/cache/referats/16087/image016.jpg" v:shapes="_x0000_i1032">
Рис. 4.АМ-система.
а-функциональнаясхема передатчика; б-функциональная схема приемника.
Передатчиксодержит два источника: сигнала модуляции — от микрофона, проигрывателя и т.д.и несущей — от генератора с кварцевой стабилизацией. Модулирующий сигнал инесущая вводятся в модулятор, который вырабатывает модулированный сигнал,который затем передается через антенну. В большинстве передатчиков большоймощности модуляция осуществляется в последнем каскаде системы для того, чтобыизбежать необходимости усиливать модулированный сигнал. Усиление несущей имодулирующего сигнала происходит раздельно. Степень модуляции контролируетсяизменением амплитуды модуляции и поддержанием постоянной амплитуды несущей. Стех пор как передаваемая мощность стала лимитироваться ФКС, большинстворадиовещательных станций имеет автоматическое управление и контроль мощности,как это показано штриховыми линиями на рис. 4, а.
Приемник (рис.4, б) содержит высокочастотный усилитель, который усиливает сигнал, принятыйантенной. ВЧ-усилитель настраивается; его частота настройки может бытьизменена (в диапазоне радиовещания для АМ-приемников) для выбора нужнойстанции. Термин «избирательность», примененный к приемнику, относится кспособности приемника выбирать отдельную станцию (частоту), не принимая приэтом сигналов от примыкающих к ней станций. Например, если приемник имеетплохую избирательность, то при настройке на станцию WQXP(1560 кГц) может быть такжепринята другая, смежная станция WWRL(1600 кГц). Ясно, чтоприемник с такой плохой избирательностью является непригодным. Нужно такжепомнить, что ВЧ-усилитель должен иметь ширину полосы 5 кГц для звуковыхсигналов (две боковые полосы требуют ширину полосы <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">±
5 кГц вокруг частоты несущей). Таким образом,требуется полоса частот 10 кГц совместно с высокой избирательностью, котораяозначает очень крутые спады частотной характеристики перестраиваемого контура,обеспечивающие существенное ослабление сигналов вблизи выбранной частоты, нонаходящихся вне полосы частот ±5 кГц.Приемник,показанный на рис. 4, б, являетсяприемником или прямого усиления (сплошные линии), или гетеродинного типа (штриховыелинии). В последнем принятый ВЧ-сигнал <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">w
нсмешивается с колебаниямиот местного генератора-гетеродина <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wг. В результате возникают двасигнала — с частотами <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wг-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wни <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wг+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн. Сигнал с разностнойчастотой <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wг-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнусиливается усилителемпромежуточной частоты (УПЧ) и затем подводится к детектору. На рис. 4, бштриховыми линиями вместо сплошных линий между ВЧ-усилителем и детекторомпредставлена функциональная схема гетеродинного приемника. Такой метод приемапозволяет настраиваться на любую станцию, в то время как промежуточная частотаостается равной 455 кГц и легко усиливается усилителями с фиксированнойчастотой настройки. Отметим, что для того, чтобы настроиться на станцию, нужноизменять <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wги <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнодновременно, и, такимобразом, разность <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wг-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wностается неизменной.Приемник гетеродинного типа имеет лучшую избирательность и гораздо большуючувствительность. Минимально различимый им сигнал составляет 10 мкВ наантенне. Когда мы говорим «различимый», то подразумеваем превышающий уровеньшумов приемника.<span Arial",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:Arial">2.2.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ЧАСТОТНАЯМОДУЛЯЦИЯ, ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯВ методе частотной модуляции (ЧМ) амплитуда модулирующего сигналауправляет мгновенной частотой несущей. Идеальная ЧМ не вносит изменений вамплитуду несущей. Следовательно, форма напряжения модулированной несущей можетбыть выражена в виде
ечм=Анcos[<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
нt+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×sin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)] (9)где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w
ни <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм — соответственно несущаячастота и частота модуляции, а <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">d — индекс модуляции. Частотымодулированного колебания могут быть получены из выражения cos[<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×sin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)] с использованиемтригонометрических формул и специальных таблиц (функции Бесселя)..Индексмодуляции <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d
определяется как <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wн/<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Dfн/fм — отношение максимальнойдевиации частоты (за один период модулирующего сигнала) к частоте модуляции.Детальный анализ частотной модуляции сложен. Рассмотрим на примерах основныечерты этого метода. Будем предполагать наличие одиночной частоты модуляции <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм(ем=Амsin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt)).Девиация частоты <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wнпрямо пропорциональнамгновенному значению модулирующего сигнала ем=Амsin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wмt). Таким образом, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wнможно выразить через ем:<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wн=kfАмsin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt) (10)где kf-коэффициентпропорциональности, аналогичный по своему характеру чувствительности; он даетдевиацию частоты на 1 В (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w/В). Следовательно, при <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt=90° (sin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt)=1) <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн=kfАм — максимальнаядевиация частоты синусоидального модулирующего сигнала. Например, если sin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt)=0,5, kf=2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×1000 (рад/с)/В=1000 Гц/В и Ам=10В,то мы получаем <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн=2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×1000<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×0,5=2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×5000 рад/с, т. е. девиациючастоты несущей 5 кГц. Максимальное значение <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">Dfн при этих условиях (sin(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt)=1) будет составлять 10 кГц. Отметим,что, так как sin(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wнt) может быть равным +1 или-1, то <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Dfнмакс=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">±10 кГц. Если задано значение fм, то можно вычислить индексмодуляции <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d. Для fм=2000<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d=10000/2000 (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">Dfн/fм); таким образом, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d=5. Индекс модуляции должен быть всегда возможнобольшим, чтобы получить свободное от шумов верное воспроизведениемодулирующего сигнала. Девиация частоты <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">Dfн в ЧМ-радиовещании ограничена величиной до +75кГц. Это приводит к значению <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d=75/15=5 для звуковогомодулирующего сигнала с максимальной частотой 15 кГц.Исследуяизменения частоты несущей с ЧМ, есть соблазн прийти к выводу о том, что ширинаполосы, необходимой для ЧМ-передачи, составляет ±<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн, или 2<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн, так как несущая меняетсяпо частоте в пределах ±<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн, т. е. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wчм<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Wingdings;mso-no-proof:yes">à<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн±<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wн.Этот вывод, однако,полностью ошибочен. Может быть показано, что ЧМ-колебания состоят из несущей ибоковых полос аналогично AMс одним лишь существеннымразличием: при ЧМ существует множество боковых полос (рис. 5). Амплитудыбоковых полос связаны весьма сложным образом с индексом модуляции. Отметим, чточастоты боковых полос связаны лишь с частотой модулирующего сигнала <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм, а не с девиацией частоты <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wн. Для предыдущего примера,когда <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">d=5 и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм=15 кГц (максимум), мыполучаем семь пар полос (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн±<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн±2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wм, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wн±3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»