Τύποι ραδιοσημάτων και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Εργασία μαθήματος: Ανάλυση ραδιοσημάτων και υπολογισμός χαρακτηριστικών βέλτιστων ταιριασμένων φίλτρων Γενικές πληροφορίες και παράμετροι ραδιοσημάτων

Υπουργείο Γενικών και επαγγελματική εκπαίδευσηΡωσική Ομοσπονδία

USTU-UPI που πήρε το όνομά του από τον S.M. ο Κίροφ

Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΡΑΔΙΟΝΟΜΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΒΕΛΤΙΣΤΩΝ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ

ΕΡΓΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΜΠΟΥΡΓΚ 2001

Εισαγωγή

Υπολογισμός ACF ενός δεδομένου σήματος

συμπέρασμα

Λίστα συμβόλων

Βιβλιογραφία

Εκθεση ΙΔΕΩΝ

Οι πληροφορίες εκτιμούνταν πάντα και με την ανάπτυξη της ανθρωπότητας, οι πληροφορίες γίνονται όλο και πιο άφθονες. Οι ροές πληροφοριών έχουν μετατραπεί σε τεράστια ποτάμια.

Από αυτή την άποψη, προέκυψαν αρκετά προβλήματα μεταφοράς πληροφοριών.

Οι πληροφορίες πάντα εκτιμούνταν για την αξιοπιστία και την πληρότητά τους, επομένως υπάρχει αγώνας για τη μετάδοσή τους χωρίς απώλεια ή παραμόρφωση. Με ένα ακόμη πρόβλημα κατά την επιλογή του βέλτιστου σήματος.

Όλα αυτά μεταφέρονται στη ραδιομηχανική, όπου αναπτύσσεται η λήψη, η μετάδοση και η επεξεργασία αυτών των σημάτων. Η ταχύτητα και η πολυπλοκότητα των μεταδιδόμενων σημάτων αυξάνεται συνεχώς σε πολυπλοκότητα.

Για την απόκτηση και την εδραίωση γνώσεων σχετικά με την επεξεργασία των απλούστερων σημάτων, το εκπαιδευτικό πρόγραμμα περιλαμβάνει μια πρακτική εργασία.

Σε αυτό εργασία μαθημάτωνθεωρείται μια ορθογώνια συνεκτική ριπή, που αποτελείται από N τραπεζοειδείς παλμούς (η διάρκεια της κορυφής είναι ίση με το ένα τρίτο της διάρκειας της βάσης), όπου:

α) φέρουσα συχνότητα, 1,11 MHz

β) διάρκεια παλμού (διάρκεια βάσης), 15 μs

γ) συχνότητα επανάληψης, 11,2 kHz

δ) αριθμός παλμών σε ένα πακέτο, 9

Για έναν δεδομένο τύπο σήματος είναι απαραίτητο να παραχθεί (μείωση):

Υπολογισμός ACF

Υπολογισμός φάσματος πλάτους και ενεργειακού φάσματος

Υπολογισμός παλμικής απόκρισης, αντιστοιχισμένο φίλτρο

Η φασματική πυκνότητα είναι ένας συντελεστής αναλογικότητας μεταξύ του μήκους ενός μικρού διαστήματος συχνότητας D φάκαι το αντίστοιχο μιγαδικό πλάτος του αρμονικού σήματος D A με συχνότητα f 0.

Η φασματική αναπαράσταση των σημάτων ανοίγει έναν άμεσο δρόμο για την ανάλυση της διέλευσης των σημάτων μέσα από μια ευρεία κατηγορία ραδιοκυκλωμάτων, συσκευών και συστημάτων.

Το ενεργειακό φάσμα είναι χρήσιμο για τη λήψη διαφόρων υπολογισμών μηχανικής που καθορίζουν το πραγματικό φασματικό πλάτος ενός συγκεκριμένου σήματος. Για να ποσοτικοποιηθεί ο βαθμός διαφοράς σήματος U(t)και το χρονικά μετατοπισμένο αντίγραφό του U(t- t)Συνηθίζεται η εισαγωγή του ACF.

Ας καθορίσουμε μια αυθαίρετη χρονική στιγμή και ας προσπαθήσουμε να επιλέξουμε τη συνάρτηση έτσι ώστε η τιμή να φτάσει τη μέγιστη δυνατή τιμή. Εάν μια τέτοια συνάρτηση υπάρχει πράγματι, τότε το γραμμικό φίλτρο που αντιστοιχεί σε αυτήν ονομάζεται αντιστοιχισμένο φίλτρο.

Εισαγωγή

Η εργασία στο τελευταίο μέρος του θέματος "Θεωρία ραδιοφωνικών σημάτων και κυκλωμάτων" καλύπτει ενότητες του μαθήματος αφιερωμένες στα βασικά της θεωρίας σημάτων και στο βέλτιστο γραμμικό φιλτράρισμα τους.

Οι στόχοι της εργασίας είναι:

μελέτη προσωρινών και φασματικά χαρακτηριστικάπαλμικά ραδιοσήματα που χρησιμοποιούνται σε ραντάρ, ραδιοπλοήγηση, ραδιοτηλεμετρία και συναφή πεδία·

απόκτηση δεξιοτήτων υπολογισμού και ανάλυσης συσχέτισης και φασματικών χαρακτηριστικών ντετερμινιστικά σήματα(συναρτήσεις αυτοσυσχέτισης, φάσματα πλάτους και φάσματα ενέργειας).

Στην εργασία μαθημάτων για έναν δεδομένο τύπο σήματος είναι απαραίτητο:

Υπολογισμός ACF.

Υπολογισμός φάσματος πλάτους και ενεργειακού φάσματος.

Κρουστική απόκριση ενός ταιριασμένου φίλτρου.

Αυτή η εργασία μαθήματος εξετάζει ένα ορθογώνιο συνεκτικό πακέτο τραπεζοειδών ραδιοπαλμών.

Παράμετροι σήματος:

φέρουσα συχνότητα (ραδιοφωνική συχνότητα πλήρωσης), 1,11 MHz

διάρκεια παλμού, (διάρκεια βάσης) 15 μs

συχνότητα επανάληψης, 11,2 kHz

αριθμός παλμών σε ένα πακέτο, 9

Συνάρτηση αυτοσυσχέτισης (ACF) του σήματος U(t)χρησιμεύει για τον ποσοτικό προσδιορισμό του βαθμού διαφοράς σήματος U(t)και το χρονικά μετατοπισμένο αντίγραφό του (0.1) και στο t= 0 ACF γίνεται ίσο με την ενέργεια του σήματος. Το ACF έχει τις απλούστερες ιδιότητες:

ιδιοκτησία ισοτιμίας:

Εκείνοι. κ U ( t) =κ U ( - t).

σε οποιαδήποτε τιμή της χρονικής μετατόπισης tΗ μονάδα ACF δεν υπερβαίνει την ενέργεια σήματος: ½ κ U ( t) ½£ κ U ( 0 ), που προκύπτει από την ανισότητα Cauchy-Bunyakovsky.

Έτσι, το ACF αντιπροσωπεύεται από μια συμμετρική καμπύλη με ένα κεντρικό μέγιστο, το οποίο είναι πάντα θετικό, και στην περίπτωσή μας το ACF έχει επίσης ταλαντωτό χαρακτήρα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το ACF σχετίζεται με το ενεργειακό φάσμα του σήματος: ; (0.2) όπου ½ σολ (w) ½ τετράγωνο του συντελεστή φασματικής πυκνότητας. Επομένως, είναι δυνατό να αξιολογηθούν οι ιδιότητες συσχέτισης των σημάτων με βάση την κατανομή της ενέργειάς τους στο φάσμα. Όσο ευρύτερη είναι η ζώνη συχνοτήτων του σήματος, τόσο στενότερος είναι ο κύριος λοβός της συνάρτησης αυτοσυσχέτισης και τόσο πιο τέλειο είναι το σήμα από την άποψη της δυνατότητας ακριβούς μέτρησης της στιγμής έναρξης του.

Συχνά είναι πιο βολικό να λαμβάνεται πρώτα η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης και στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το μετασχηματισμό Fourier, να βρεθεί το ενεργειακό φάσμα του σήματος. Ενεργειακό φάσμα - αντιπροσωπεύει την εξάρτηση ½ σολ (w) ½ της συχνότητας.

Τα φίλτρα που ταιριάζουν με το σήμα έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:

Το σήμα στην έξοδο του αντιστοιχισμένου φίλτρου και η συνάρτηση συσχέτισης του θορύβου εξόδου έχουν τη μορφή μιας συνάρτησης αυτοσυσχέτισης του χρήσιμου σήμα εισόδου.

Μεταξύ όλων γραμμικά φίλτραΤο αντίστοιχο φίλτρο παράγει τη μέγιστη αναλογία του σήματος αιχμής προς τον θόρυβο rms στην έξοδο.

Υπολογισμός ACF ενός δεδομένου σήματος

Εικ.1. Ορθογώνια συνεκτική έκρηξη τραπεζοειδών ραδιοπαλμών

Στην περίπτωσή μας, το σήμα είναι ένα ορθογώνιο πακέτο τραπεζοειδών (η διάρκεια της κορυφής είναι ίση με το ένα τρίτο της διάρκειας της βάσης) ραδιοπαλμών ( βλέπε εικόνα 1)στην οποία ο αριθμός των παλμών είναι N=9, και η διάρκεια παλμού T i =15 μs.

Εικ.2. Μετακινήστε ένα αντίγραφο του φακέλου σήματος

S3(t)
S2(t)
S1(t)
Η περίοδος επανάληψης του παλμού σε μια ριπή είναι T ip » 89,286 μs, επομένως ο κύκλος λειτουργίας q = T ip /T i = 5,952. Για να υπολογίσουμε το ACF, χρησιμοποιούμε τον τύπο ( 0.1) και μια γραφική αναπαράσταση ενός αντιγράφου με χρονική μετατόπιση του σήματος χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός τραπεζοειδούς παλμού (φάκελος). Για να το κάνουμε αυτό, ας στραφούμε στο Σχήμα 2.Για να υπολογίσουμε τον κύριο λοβό του ACF του φακέλου σήματος (τραπεζοειδής), λαμβάνουμε υπόψη τρία διαστήματα:

Για την τιμή μετατόπισης T που ανήκει στο διάστημα από το μηδέν στο ένα τρίτο της διάρκειας του παλμού, είναι απαραίτητο να λυθεί το ολοκλήρωμα:

Επιλύοντας αυτό το ολοκλήρωμα, λαμβάνουμε μια έκφραση για τον κύριο λοβό του ACF για μια δεδομένη μετατόπιση ενός αντιγράφου του φακέλου σήματος:

Για το T που ανήκει στο διάστημα από το ένα τρίτο έως τα δύο τρίτα της διάρκειας του παλμού, λαμβάνουμε το ακόλουθο ολοκλήρωμα:

Λύνοντάς το, παίρνουμε:

Για το T, που ανήκει στο διάστημα από τα δύο τρίτα της διάρκειας παλμού έως τη διάρκεια του παλμού, το ολοκλήρωμα έχει τη μορφή:

Επομένως, ως αποτέλεσμα της λύσης έχουμε:

Λαμβάνοντας υπόψη την ιδιότητα συμμετρίας (ισοτιμίας) του ACF (βλέπε εισαγωγή) και τη σχέση που συνδέει το ACF ενός ραδιοφωνικού σήματος και το ACF του σύνθετου περιβλήματος του: έχουμε λειτουργίες για τον κύριο λοβό του ACF του φακέλου ko (T) του ραδιοπαλμού και το ACF του ραδιοπαλμού Ks (T):

στην οποία οι συναρτήσεις εισόδου έχουν τη μορφή:

Έτσι, στις Εικόνα 3δείχνει τον κύριο λοβό του ACF του ραδιοπαλμού και το περίβλημά του, δηλ. όταν, ως αποτέλεσμα μιας μετατόπισης στο αντίγραφο του σήματος, όταν εμπλέκονται και οι 9 παλμοί της έκρηξης, δηλ. Ν=9.

Μπορεί να φανεί ότι το ACF του ραδιοπαλμού έχει ταλαντωτική φύση, αλλά υπάρχει πάντα ένα μέγιστο στο κέντρο. Με μια περαιτέρω μετατόπιση, ο αριθμός των τεμνόμενων παλμών του σήματος και του αντιγράφου του θα μειωθεί κατά ένα, και, κατά συνέπεια, το πλάτος μετά από κάθε περίοδο επανάληψης T ip = 89,286 μs.

Επομένως, το τελικό ACF θα μοιάζει Εικόνα 4 ( 16 πέταλα, που διαφέρουν από το κύριο μόνο σε πλάτος) λαμβάνοντας υπόψη ότι , ότι σε αυτό το σχήμα T=T ip .:

Ρύζι. 3. ACF του κύριου λοβού του ραδιοπαλμού και του περιβλήματος του

Ρύζι. 4. ACF μιας ορθογώνιας συνεκτικής έκρηξης τραπεζοειδών ραδιοπαλμών

Ρύζι. 5. Φάκελος ενός πακέτου ραδιοπαλμών.

Υπολογισμός φασματικής πυκνότητας και ενεργειακού φάσματος

Για να υπολογίσουμε τη φασματική πυκνότητα, θα χρησιμοποιήσουμε, όπως και στον υπολογισμό του ACF, τις συναρτήσεις του φακέλου του ραδιοφωνικού σήματος ( βλέπε Εικ. 2),που μοιάζουν με:

και ο μετασχηματισμός Fourier για να ληφθούν φασματικές συναρτήσεις, οι οποίες, λαμβάνοντας υπόψη τα όρια ολοκλήρωσης για τον nο παλμό, θα υπολογιστούν σύμφωνα με τους τύπους:

για το φάκελο ραδιοπαλμών και:

για ραδιοπαλμό, αντίστοιχα.

Το γράφημα αυτής της συνάρτησης φαίνεται στο ( Εικ.5).

Για λόγους σαφήνειας, το σχήμα δείχνει διαφορετικά εύρη συχνοτήτων

Ρύζι. 6. Φασματική πυκνότητα του φακέλου ραδιοφωνικού σήματος.

Όπως ήταν αναμενόμενο, το κύριο μέγιστο βρίσκεται στο κέντρο, δηλ. σε συχνότητα w =0.

Το ενεργειακό φάσμα είναι ίσο με το τετράγωνο της φασματικής πυκνότητας και επομένως το γράφημα φάσματος μοιάζει με ( εικ. 6)εκείνοι. πολύ παρόμοιο με ένα διάγραμμα φασματικής πυκνότητας:

Ρύζι. 7. Ενεργειακό φάσμα του φακέλου ραδιοφωνικού σήματος.

Ο τύπος της φασματικής πυκνότητας για ένα ραδιοσήμα θα είναι διαφορετικός, αφού αντί για ένα μέγιστο στο w = 0, θα παρατηρηθούν δύο μέγιστα στο w = ±wo, δηλ. το φάσμα του παλμού βίντεο (φάκελος ραδιοφωνικού σήματος) μεταφέρεται στην περιοχή υψηλές συχνότητεςμε μείωση στο μισό της απόλυτης τιμής του μέγιστου ( βλέπε Εικ. 7).Ο τύπος του ενεργειακού φάσματος του ραδιοφωνικού σήματος θα είναι επίσης πολύ παρόμοιος με τον τύπο της φασματικής πυκνότητας του ραδιοφωνικού σήματος, δηλ. το φάσμα θα μεταφερθεί επίσης στην περιοχή υψηλής συχνότητας και θα παρατηρηθούν επίσης δύο μέγιστα ( βλέπε Εικ. 8).

Ρύζι. 8. Φασματική πυκνότητα ενός πακέτου ραδιοπαλμών.

Υπολογισμός παλμικής απόκρισης και συστάσεις για την κατασκευή ενός ταιριαστού φίλτρου

Όπως είναι γνωστό, μαζί με ένα χρήσιμο σήμα, υπάρχει συχνά θόρυβος και επομένως, με ένα αδύναμο χρήσιμο σήμα, μερικές φορές είναι δύσκολο να προσδιοριστεί εάν υπάρχει ένα χρήσιμο σήμα ή όχι.

Για να λάβετε ένα σήμα με χρονική μετατόπιση στο φόντο του λευκού Gaussian θορύβου (ο λευκός Gaussian θόρυβος "BGS" έχει ομοιόμορφη πυκνότητα κατανομής) n (t) δηλ. y(t)= + n (t), ο λόγος πιθανότητας κατά τη λήψη ενός σήματος γνωστού σχήματος έχει τη μορφή:

Οπου Οχι- φασματική πυκνότητα θορύβου.

Επομένως, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η βέλτιστη επεξεργασία των δεδομένων που λαμβάνονται είναι η ουσία του ολοκληρώματος συσχέτισης

Η συνάρτηση που προκύπτει αντιπροσωπεύει τη βασική λειτουργία που πρέπει να εκτελεστεί στο παρατηρούμενο σήμα προκειμένου να ληφθεί βέλτιστα (από την άποψη του κριτηρίου ελάχιστου μέσου κινδύνου) μια απόφαση σχετικά με την παρουσία ή την απουσία ενός χρήσιμου σήματος.

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι αυτή η λειτουργία μπορεί να υλοποιηθεί από ένα γραμμικό φίλτρο.

Πράγματι, το σήμα στην έξοδο ενός φίλτρου με παλμική απόκριση g(t)έχει τη μορφή:

Όπως φαίνεται, όταν πληρούται η προϋπόθεση g(r-x) = Κ ×S(r- t)Αυτές οι εκφράσεις είναι ισοδύναμες και στη συνέχεια μετά την αντικατάσταση t = r-xπαίρνουμε:

Οπου ΠΡΟΣ ΤΗΝ- σταθερό, και προς την- σταθερός χρόνος κατά τον οποίο παρατηρείται το σήμα εξόδου.

Ένα φίλτρο με τέτοια παλμική απόκριση g (t) (βλέπε παραπάνω) ονομάζεται συνεπής.

Για να προσδιοριστεί η απόκριση παλμού, απαιτείται ένα σήμα S(t)μετατόπιση σε προς τηνπρος τα αριστερά, δηλ. παίρνουμε τη συνάρτηση S (έως + t),και η λειτουργία S (έως - t)που λαμβάνεται με κατοπτρισμό του σήματος σε σχέση με τον άξονα συντεταγμένων, δηλ. παρορμητική απόκρισητου αντιστοιχισμένου φίλτρου θα είναι ίσο με το σήμα εισόδου και ταυτόχρονα λαμβάνουμε τη μέγιστη αναλογία σήματος προς θόρυβο στην έξοδο του αντιστοιχισμένου φίλτρου.



Δεδομένου του σήματος εισόδου μας, για να φτιάξουμε ένα τέτοιο φίλτρο, πρέπει πρώτα να δημιουργήσουμε έναν σύνδεσμο για το σχηματισμό ενός τραπεζοειδούς παλμού, το κύκλωμα του οποίου φαίνεται στο ( Εικ.9).

Ρύζι. 10. Σύνδεσμος για το σχηματισμό ραδιοπαλμού με δεδομένο φάκελο.

Το σήμα του φακέλου ραδιοφωνικού σήματος (στην περίπτωσή μας, ένα τραπεζοειδές) παρέχεται στην είσοδο της ζεύξης σχηματισμού ραδιοπαλμών με ένα δεδομένο φάκελο (βλ. Εικ. 9).

Ένα αρμονικό σήμα με φέρουσα συχνότητα w® (στην περίπτωσή μας 1,11 MHz) δημιουργείται στην ταλαντευόμενη ζεύξη, επομένως στην έξοδο αυτής της ζεύξης έχουμε ένα αρμονικό σήμα με συχνότητα wо.

Από την έξοδο της ταλαντωτικής ζεύξης, το σήμα τροφοδοτείται στον αθροιστή και στον σύνδεσμο γραμμής καθυστέρησης σήματος στο Ti (στην περίπτωσή μας, Ti = 15 μs), και από την έξοδο του συνδέσμου καθυστέρησης, το σήμα τροφοδοτείται στο μετατοπιστής φάσης (χρειάζεται έτσι ώστε μετά το τέλος του παλμού να μην υπάρχει σήμα ραδιοφώνου στην έξοδο του αθροιστή) .

Μετά τον μετατοπιστή φάσης, το σήμα τροφοδοτείται επίσης στον αθροιστή. Στην έξοδο του αθροιστή, τέλος, έχουμε τραπεζοειδείς ραδιοπαλμούς με συχνότητα ραδιοπλήρωσης wо δηλ. σήμα g(t).



Εφόσον πρέπει να αποκτήσουμε ένα συνεκτικό πακέτο 9 τραπεζοειδών παλμών βίντεο, είναι απαραίτητο να εφαρμόσουμε το σήμα g (t) στη ζεύξη για το σχηματισμό ενός τέτοιου πακέτου, ενός κυκλώματος που μοιάζει με το (Εικ. 10):

Ρύζι. 11. Σύνδεσμος σχηματισμού συνεκτικού πακέτου.

Το σήμα g (t), που είναι ένας τραπεζοειδής ραδιοπαλμός (ή μια ακολουθία τραπεζοειδών ραδιοπαλμών), παρέχεται στην είσοδο του συνδέσμου σχηματισμού συνεκτικής ριπής.

Στη συνέχεια, το σήμα πηγαίνει στον αθροιστή και στο μπλοκ καθυστέρησης, στο οποίο το σήμα εισόδου καθυστερεί για την περίοδο των παλμών στο πακέτο. Υπόδειξηπολλαπλασιαζόμενο με τον αριθμό παλμού μείον ένα, δηλ. ( Ν-1),και από την έξοδο της πλευράς καθυστέρησης πάλι στον αθροιστή .

Έτσι, στην έξοδο του συνδέσμου σχηματισμού συνεκτικής ριπής (δηλαδή στην έξοδο του αθροιστή) έχουμε μια ορθογώνια συνεκτική έκρηξη τραπεζοειδών ραδιοπαλμών, που είναι αυτό που έπρεπε να εφαρμοστεί.

συμπέρασμα

Κατά τη διάρκεια της εργασίας, πραγματοποιήθηκαν κατάλληλοι υπολογισμοί και κατασκευάστηκαν γραφήματα από αυτά, μπορεί κανείς να κρίνει την πολυπλοκότητα της επεξεργασίας σήματος. Για απλοποίηση, πραγματοποιήθηκαν μαθηματικοί υπολογισμοί σε πακέτα MathCAD 7.0 και MathCAD 8.0. αυτή η δουλειάείναι απαραίτητο μέρος εκπαιδευτικό πρόγραμμα, έτσι ώστε οι μαθητές να κατανοήσουν τα χαρακτηριστικά της χρήσης διαφόρων παλμικών ραδιοσημάτων σε ραντάρ, ραδιοπλοήγηση και ραδιοτηλεμετρία και να μπορούν επίσης να σχεδιάσουν το βέλτιστο φίλτρο, συμβάλλοντας έτσι στη μέτρια συμβολή τους στον «αγώνα» για πληροφορίες.

Λίστα συμβόλων

- Συχνότητα πλήρωσης ραδιοφώνου.

w- συχνότητα

Τ, ( t) - μετατόπιση χρόνου?

Ti - διάρκεια του ραδιοπαλμού.

Υπόδειξη - περίοδος επανάληψης ραδιοπαλμών σε ένα πακέτο.

Ν - αριθμός ραδιοπαλμών σε ένα πακέτο.

t - χρόνος;

Βιβλιογραφία

1. Baskakov S.I. " Ραδιοκυκλώματακαι σήματα: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια για ειδικές. "Ραδιομηχανική" - 2η έκδ., αναθεωρημένη και συμπληρωμένη - Μ.: Ανώτερη σχολή, 1988 - 448 σελ.: ill.

2. «ΑΝΑΛΥΣΗ ΡΑΔΙΟΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΒΕΛΤΙΣΤΩΝ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΜΩΝ ΦΙΛΤΡΩΝ: Κατευθυντήριες γραμμέςγια την εργασία του μαθήματος στο μάθημα "Θεωρία ραδιοφωνικών σημάτων και κυκλωμάτων" / Kibernichenko V.G., Doroinsky L.G., Sverdlovsk: UPI 1992.40 p.

3. «Συσκευές ενίσχυσης»: Σχολικό βιβλίο: εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. - M.: Radio and Communications, 1989. - 400 pp.: ill.

4. Buckingham M. «Noises in ηλεκτρονικές συσκευέςκαι συστήματα»/Μετάφραση από τα αγγλικά - Μ.: Mir, 1986

Βασικές παράμετροι του ραδιοφωνικού σήματος. Διαμόρφωση

§ Ισχύς σήματος

§ Ειδική ενέργεια σήματος

§ Διάρκεια σήματος Τκαθορίζει το χρονικό διάστημα κατά το οποίο υπάρχει το σήμα (εκτός από το μηδέν).

§ Δυναμικό εύρος είναι ο λόγος της υψηλότερης στιγμιαίας ισχύος σήματος προς τη χαμηλότερη:

§ Πλάτος φάσματος σήματος F - ζώνη συχνοτήτων εντός της οποίας συγκεντρώνεται η κύρια ενέργεια του σήματος.

§ Η βάση του σήματος είναι το γινόμενο της διάρκειας του σήματος και του πλάτους του φάσματος του. Πρέπει να σημειωθεί ότι υπάρχει μια αντιστρόφως ανάλογη σχέση μεταξύ του πλάτους του φάσματος και της διάρκειας του σήματος: όσο μικρότερο είναι το φάσμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια του σήματος. Έτσι, το μέγεθος της βάσης παραμένει πρακτικά αμετάβλητο.

§ Ο λόγος σήματος προς θόρυβο είναι ίσος με τον λόγο της χρήσιμης ισχύος σήματος προς την ισχύ του θορύβου (S/N ή SNR).

§ Ο όγκος των μεταδιδόμενων πληροφοριών χαρακτηρίζει διακίνησηκανάλι επικοινωνίας απαραίτητο για τη μετάδοση σήματος. Ορίζεται ως το γινόμενο του πλάτους του φάσματος σήματος και της διάρκειας και του δυναμικού εύρους του

§ Η ενεργειακή απόδοση (δυνητική ατρωσία θορύβου) χαρακτηρίζει την αξιοπιστία των μεταδιδόμενων δεδομένων όταν το σήμα εκτίθεται σε πρόσθετο λευκό Gaussian θόρυβο, υπό την προϋπόθεση ότι η ακολουθία συμβόλων αποκαθίσταται από έναν ιδανικό αποδιαμορφωτή. Καθορίζεται από την ελάχιστη αναλογία σήματος προς θόρυβο (E b /N 0), η οποία είναι απαραίτητη για τη μετάδοση δεδομένων μέσω ενός καναλιού με πιθανότητα σφάλματος που δεν υπερβαίνει μια καθορισμένη. Η ενεργειακή απόδοση καθορίζει την ελάχιστη ισχύ πομπού που απαιτείται για αποδεκτή λειτουργία. Χαρακτηριστικό της μεθόδου διαμόρφωσης είναι η καμπύλη ενεργειακής απόδοσης - η εξάρτηση της πιθανότητας σφάλματος ενός ιδανικού αποδιαμορφωτή από την αναλογία σήματος προς θόρυβο (E b /N 0).

§ Φασματική απόδοση - ο λόγος του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων προς το χρησιμοποιούμενο εύρος ζώνης του ραδιοφωνικού καναλιού.

    • AMPS: 0,83
    • NMT: 0,46
    • GSM: 1,35

§ Η αντίσταση στις επιδράσεις του καναλιού μετάδοσης χαρακτηρίζει την αξιοπιστία των μεταδιδόμενων δεδομένων όταν το σήμα εκτίθεται σε συγκεκριμένες παραμορφώσεις: εξασθένιση λόγω διάδοσης πολλαπλών διαδρομών, περιορισμός ζώνης, παρεμβολή συγκέντρωσης συχνότητας ή χρόνου, φαινόμενο Doppler κ.λπ.

§ Απαιτήσεις για γραμμικότητα ενισχυτή. Για την ενίσχυση των σημάτων με ορισμένους τύπους διαμόρφωσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μη γραμμικοί ενισχυτές κατηγορίας C, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν σημαντικά την κατανάλωση ισχύος του πομπού, ενώ το επίπεδο ακτινοβολίας εκτός ζώνης δεν υπερβαίνει τα επιτρεπόμενα όρια. Αυτός ο παράγοντας είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τα συστήματα κινητής επικοινωνίας.

Διαμόρφωση(Λατινικά modulatio - κανονικότητα, ρυθμός) - η διαδικασία αλλαγής μιας ή περισσότερων παραμέτρων μιας ταλάντωσης φορέα υψηλής συχνότητας σύμφωνα με το νόμο ενός σήματος πληροφοριών χαμηλής συχνότητας (μήνυμα).



Οι μεταδιδόμενες πληροφορίες περιέχονται στο σήμα ελέγχου (διαμόρφωσης) και ο ρόλος του φορέα πληροφοριών διαδραματίζεται από μια ταλάντωση υψηλής συχνότητας που ονομάζεται φορέας. Η διαμόρφωση, επομένως, είναι η διαδικασία «προσγείωσης» μιας ταλάντωσης πληροφοριών σε έναν γνωστό φορέα.

Ως αποτέλεσμα της διαμόρφωσης, το φάσμα του σήματος ελέγχου χαμηλής συχνότητας μεταφέρεται στην περιοχή υψηλής συχνότητας. Αυτό επιτρέπει, κατά την οργάνωση της εκπομπής, να ρυθμίσετε τη λειτουργία όλων των συσκευών λήψης και εκπομπής σε διαφορετικές συχνότητες, έτσι ώστε να μην "παρεμβάλλουν" μεταξύ τους.

Ως φορέας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταλαντώσεις διαφόρων σχημάτων (ορθογώνιες, τριγωνικές κ.λπ.), αλλά πιο συχνά χρησιμοποιούνται αρμονικές ταλαντώσεις. Ανάλογα με το ποια από τις παραμέτρους της ταλάντωσης του φορέα αλλάζει, διακρίνεται ο τύπος της διαμόρφωσης (πλάτος, συχνότητα, φάση κ.λπ.). Διαμόρφωση διακριτό σήμαονομάζεται ψηφιακή διαμόρφωση ή πληκτρολόγηση.

Τα σήματα ραδιοφώνου καλούνται Ηλεκτρομαγνητικά κύματαή ηλεκτρικές δονήσεις υψηλής συχνότητας που περιέχουν το μήνυμα που μεταδίδεται. Για τη δημιουργία ενός σήματος, οι παράμετροι των ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας αλλάζουν (διαμορφώνονται) χρησιμοποιώντας σήματα ελέγχου, τα οποία αντιπροσωπεύουν μια τάση που αλλάζει σύμφωνα με έναν δεδομένο νόμο. Οι αρμονικές ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται συνήθως ως διαμορφωμένες:

όπου w 0 =2π φά 0 – υψηλή συχνότητα φορέα.

U 0 – πλάτος ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας.

Τα απλούστερα και πιο συχνά χρησιμοποιούμενα σήματα ελέγχου περιλαμβάνουν αρμονική ταλάντωση

όπου το Ω είναι χαμηλή συχνότητα, πολύ χαμηλότερη από w 0. ψ – αρχική φάση. U m – πλάτος, καθώς και ορθογώνια σήματα παλμού, τα οποία χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι η τιμή τάσης Uέλεγχος ( t)=Uκατά τα χρονικά διαστήματα τ και, που ονομάζεται διάρκεια παλμού, και ισούται με μηδέν κατά το διάστημα μεταξύ των παλμών (Εικ. 1.13). Μέγεθος Τκαι ονομάζεται περίοδος επανάληψης παλμών. φάκαι =1/ Τκαι – συχνότητα επανάληψης τους. Αναλογία περιόδου επανάληψης παλμών Τκαι στη διάρκεια τ και ονομάζεται κύκλος λειτουργίας Qπαλμική διαδικασία: Q=Τκαι /τ και.

Εικ.1.13. Ορθογώνια ακολουθία παλμών

Ανάλογα με το ποια παράμετρος της ταλάντωσης υψηλής συχνότητας αλλάζει (διαμορφώνεται) χρησιμοποιώντας το σήμα ελέγχου, διακρίνονται το πλάτος, η συχνότητα και η διαμόρφωση φάσης.

Όταν η διαμόρφωση πλάτους (AM) ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας με ημιτονοειδή τάση χαμηλής συχνότητας με συχνότητα τρόπων Ω παράγει ένα σήμα του οποίου το πλάτος αλλάζει με την πάροδο του χρόνου (Εικ. 1.14):

Παράμετρος Μ=UΜ/ U 0 ονομάζεται συντελεστής διαμόρφωσης πλάτους. Οι τιμές του κυμαίνονται από ένα έως μηδέν: 1≥m≥0. Ο συντελεστής διαμόρφωσης εκφρασμένος ως ποσοστό (δηλ. Μ×100%), ονομάζεται βάθος διαμόρφωσης πλάτους.

Ρύζι. 1.14. Ραδιοφωνικό σήμα διαμορφωμένο πλάτος

Κατά τη διαμόρφωση φάσης (PM) μιας ταλάντωσης υψηλής συχνότητας με ημιτονοειδή τάση, το πλάτος του σήματος παραμένει σταθερό και η φάση του λαμβάνει μια πρόσθετη αύξηση Δy υπό την επίδραση της τάσης διαμόρφωσης: Δy= κ FM U m sinW mod t, Οπου κ FM – συντελεστής αναλογικότητας. Ένα σήμα υψηλής συχνότητας με διαμόρφωση φάσης σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο έχει τη μορφή

Στο διαμόρφωση συχνότηταςΤο σήμα ελέγχου (FM) αλλάζει τη συχνότητα των ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας. Εάν η τάση διαμόρφωσης αλλάζει σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο, τότε η στιγμιαία τιμή της διαμορφωμένης συχνότητας ταλάντωσης w=w 0 + κΠαγκόσμιο Κύπελλο U m sinW mod t, Οπου κ FM – συντελεστής αναλογικότητας. Η μεγαλύτερη μεταβολή στη συχνότητα w σε σχέση με τη μέση τιμή της w 0, ίση με Δw М = κΠαγκόσμιο Κύπελλο UΤο m ονομάζεται απόκλιση συχνότητας. Το διαμορφωμένο σήμα συχνότητας μπορεί να γραφτεί ως εξής:


Μια τιμή ίση με τον λόγο της απόκλισης συχνότητας προς τη συχνότητα διαμόρφωσης (Δw m /W mod = Μ FM) ονομάζεται λόγος διαμόρφωσης συχνότητας.

Το σχήμα 1.14 δείχνει σήματα υψηλής συχνότητας για AM, PM και FM. Και στις τρεις περιπτώσεις χρησιμοποιείται η ίδια τάση διαμόρφωσης Uλειτουργία, αλλάζει σύμφωνα με έναν συμμετρικό νόμο πριονωτή U mod ( t)= κ Maud t, Οπου κ mod >0 στο χρονικό διάστημα 0 t 1 και κ Maud<0 на отрезке t 1 t 2 (Εικ. 1.15, α).

Με το AM, η συχνότητα του σήματος παραμένει σταθερή (w 0) και το πλάτος αλλάζει σύμφωνα με το νόμο της τάσης διαμόρφωσης UΕΙΜΑΙ ( t) = U 0 κ Maud t(Εικ. 1.15, β).

Ένα σήμα διαμορφωμένο στη συχνότητα (Εικ. 1.15c) χαρακτηρίζεται από σταθερό πλάτος και ομαλή αλλαγή στη συχνότητα: w( t) = w 0 + κΠαγκόσμιο Κύπελλο t. Στο χρονικό διάστημα από t=0 έως t 1 η συχνότητα ταλάντωσης αυξάνεται από την τιμή w 0 στην τιμή w 0 + κΠαγκόσμιο Κύπελλο t 1 , και στο τμήμα από t 1 έως t 2, η συχνότητα μειώνεται ξανά στην τιμή w 0.

Το διαμορφωμένο σε φάση σήμα (Εικ. 1.15d) έχει σταθερό πλάτος και απότομη αλλαγή στη συχνότητα. Ας το εξηγήσουμε αναλυτικά. Με FM υπό την επίδραση της τάσης διαμόρφωσης

Εικ.1.15. Συγκριτική άποψη διαμορφωμένων ταλαντώσεων για AM, FM και FM:
α – διαμορφωτική τάση. β – διαμορφωμένο πλάτος σήμα.
γ – σήμα διαμορφωμένο στη συχνότητα. d – διαμορφωμένο σήμα φάσης

η φάση του σήματος λαμβάνει μια επιπλέον αύξηση Δy= κ FM t, επομένως, το σήμα υψηλής συχνότητας με διαμόρφωση φάσης σύμφωνα με τον νόμο του πριονωτή έχει τη μορφή

Έτσι, στο διάστημα 0 t 1 συχνότητα είναι ίση με w 1 >w 0, και στο τμήμα t 1 t 2 ισούται με w 2

Κατά τη μετάδοση μιας ακολουθίας παλμών, για παράδειγμα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ένας δυαδικός ψηφιακός κώδικας (Εικ. 1.16a), AM, FM και FM. Αυτός ο τύπος διαμόρφωσης ονομάζεται χειραγώγηση ή τηλεγραφία (AT, CT και FT).

Εικ.1.16. Συγκριτική άποψη χειραγωγούμενων ταλαντώσεων σε AT, CT και FT

Με την τηλεγραφία πλάτους, σχηματίζεται μια ακολουθία ραδιοπαλμών υψηλής συχνότητας, το πλάτος της οποίας είναι σταθερό κατά τη διάρκεια των ρυθμιστικών παλμών τ και, και ισούται με μηδέν τον υπόλοιπο χρόνο (Εικ. 1.16, β).

Με την τηλεγραφία συχνότητας, σχηματίζεται ένα σήμα υψηλής συχνότητας με σταθερό πλάτος και συχνότητα που παίρνει δύο πιθανές τιμές (Εικ. 1.16γ).

Με την τηλεγραφία φάσης, σχηματίζεται ένα σήμα υψηλής συχνότητας με σταθερό πλάτος και συχνότητα, η φάση του οποίου αλλάζει κατά 180° σύμφωνα με το νόμο του διαμορφωτικού σήματος (Εικ. 1.16, δ).

Διάλεξη Νο 5

Τ Τεύχος Νο. 2: Μετάδοση ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ μηνυμάτων

Θέμα διάλεξης: ΨΗΦΙΑΚΑ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΟΥΣ

Χαρακτηριστικά Εισαγωγή

Για τα συστήματα μετάδοσης δεδομένων, η απαίτηση για την αξιοπιστία των μεταδιδόμενων πληροφοριών είναι πολύ σημαντική. Αυτό απαιτεί λογικό έλεγχο των διαδικασιών μετάδοσης και λήψης πληροφοριών. Αυτό καθίσταται δυνατό όταν χρησιμοποιούνται ψηφιακά σήματα για τη μετάδοση πληροφοριών σε επίσημη μορφή. Τέτοια σήματα καθιστούν δυνατή την ενοποίηση της βάσης στοιχείων και τη χρήση κωδικών διόρθωσης που παρέχουν σημαντική αύξηση της ατρωσίας από το θόρυβο.

2.1. Κατανόηση της Διακριτικής Μετάδοσης Μηνυμάτων

Επί του παρόντος, τα λεγόμενα ψηφιακά κανάλια επικοινωνίας χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μετάδοση διακριτών μηνυμάτων (δεδομένων).

Οι φορείς των μηνυμάτων στα ψηφιακά κανάλια επικοινωνίας είναι ψηφιακά σήματα ή ραδιοφωνικά σήματα εάν χρησιμοποιούνται γραμμές ραδιοεπικοινωνίας. Οι παράμετροι πληροφοριών σε τέτοια σήματα είναι το πλάτος, η συχνότητα και η φάση. Μεταξύ των σχετικών παραμέτρων, ιδιαίτερη θέση κατέχει η φάση της αρμονικής ταλάντωσης. Εάν η φάση της αρμονικής ταλάντωσης στην πλευρά λήψης είναι επακριβώς γνωστή και χρησιμοποιείται κατά τη λήψη, τότε θεωρείται ένα τέτοιο κανάλι επικοινωνίας συναφής. ΣΕ ασυνάρτητοςκανάλι επικοινωνίας, η φάση της αρμονικής ταλάντωσης στην πλευρά λήψης είναι άγνωστη και θεωρείται ότι κατανέμεται σύμφωνα με έναν ομοιόμορφο νόμο στην περιοχή από 0 έως 2 .

Η διαδικασία μετατροπής διακριτών μηνυμάτων σε ψηφιακά σήματα κατά τη μετάδοση και ψηφιακών σημάτων σε διακριτά μηνύματα κατά τη λήψη εξηγείται στο Σχ. 2.1.

Εικ.2.1. Η διαδικασία μετατροπής διακριτών μηνυμάτων κατά τη μετάδοσή τους

Εδώ λαμβάνεται υπόψη ότι οι βασικές λειτουργίες μετατροπής ενός διακριτού μηνύματος σε ψηφιακό ραδιοσήμα και αντίστροφη αντιστοιχούν στο γενικευμένο διάγραμμα μπλοκ του συστήματος μετάδοσης διακριτού μηνύματος που συζητήθηκε στην τελευταία διάλεξη (που φαίνεται στο Σχ. 3). Ας εξετάσουμε τους κύριους τύπους ψηφιακών ραδιοφωνικών σημάτων.

2.2. Χαρακτηριστικά ψηφιακών ραδιοφωνικών σημάτων

2.2.1. Ραδιοφωνικά σήματα πλήκτρων μετατόπισης πλάτους (AMK).

Χειρισμός πλάτους (AMn).Αναλυτική έκφραση του σήματος AMn για οποιαδήποτε χρονική στιγμή tέχει τη μορφή:

μικρό AMn (t,)= Α 0 (t) cos( t ) , (2.1)

Οπου ΕΝΑ 0 , Και - πλάτος, κυκλική φέρουσα συχνότητα και αρχική φάση του ραδιοσήματος AMn, (t) – πρωτεύον ψηφιακό σήμα (διάκριτη παράμετρος πληροφοριών).

Μια άλλη μορφή σημειογραφίας χρησιμοποιείται συχνά:

μικρό 1 (t) = 0 στο = 0,

μικρό 2 (t) = Α 0 cos( t ) στο = 1, 0 tΤ,(2.2)

το οποίο χρησιμοποιείται κατά την ανάλυση σημάτων AMN για χρονικό διάστημα ίσο με ένα διάστημα ρολογιού Τ. Επειδή μικρό(t) = 0 σε = 0, τότε το σήμα AMn ονομάζεται συχνά σήμα με παθητική παύση. Η υλοποίηση του ραδιοφωνικού σήματος AMS φαίνεται στο Σχ. 2.2.

Εικ.2.2. Υλοποίηση ραδιοφωνικού σήματος AMS

Η φασματική πυκνότητα του σήματος AMS έχει τόσο συνεχείς όσο και διακριτές συνιστώσες στη φέρουσα συχνότητα . Η συνεχής συνιστώσα αντιπροσωπεύει τη φασματική πυκνότητα του εκπεμπόμενου ψηφιακού σήματος (t), μεταφέρεται στην περιοχή συχνότητας φορέα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διακριτή συνιστώσα της φασματικής πυκνότητας εμφανίζεται μόνο όταν η αρχική φάση του σήματος είναι σταθερή . Στην πράξη, κατά κανόνα, αυτή η προϋπόθεση δεν πληρούται, αφού ως αποτέλεσμα διαφόρων αποσταθεροποιητικών παραγόντων, η αρχική φάση του σήματος αλλάζει τυχαία χρονικά, δηλ. είναι μια τυχαία διαδικασία (t) και κατανέμεται ομοιόμορφα στο διάστημα [- ; ]. Η παρουσία τέτοιων διακυμάνσεων φάσης οδηγεί σε «θάμπωμα» της διακριτής συνιστώσας. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι επίσης χαρακτηριστικό για άλλους τύπους χειραγώγησης. Το σχήμα 2.3 δείχνει τη φασματική πυκνότητα του ραδιοσήματος AMn.

Εικ.2.3. Φασματική πυκνότητα του ραδιοφωνικού σήματος AMn με ένα τυχαίο, ομοιόμορφο

κατανέμεται στο διάστημα [- ; ] αρχική φάση

Η μέση ισχύς του ραδιοφωνικού σήματος AMn είναι ίση με
. Αυτή η ισχύς κατανέμεται εξίσου μεταξύ των συνεχών και διακριτών συνιστωσών της φασματικής πυκνότητας. Κατά συνέπεια, σε ένα ραδιοσήμα AMS, η συνεχής συνιστώσα λόγω της μετάδοσης χρήσιμων πληροφοριών αντιπροσωπεύει μόνο το ήμισυ της ισχύος που εκπέμπεται από τον πομπό.

Για τη δημιουργία ενός ραδιοφωνικού σήματος AMS, χρησιμοποιείται συνήθως μια συσκευή που παρέχει μια αλλαγή στο επίπεδο πλάτους του ραδιοφωνικού σήματος σύμφωνα με το νόμο του εκπεμπόμενου πρωτεύοντος ψηφιακού σήματος (t) (για παράδειγμα, ένας διαμορφωτής πλάτους).

Η διαμόρφωση πλάτους (AM) είναι ο απλούστερος και πιο κοινός τρόπος στη ραδιομηχανική για την ενσωμάτωση πληροφοριών σε μια ταλάντωση υψηλής συχνότητας. Με το AM, το περίβλημα των πλατών της ταλάντωσης του φορέα αλλάζει σύμφωνα με έναν νόμο που συμπίπτει με τον νόμο της αλλαγής στο μεταδιδόμενο μήνυμα, ενώ η συχνότητα και η αρχική φάση της ταλάντωσης διατηρούνται αμετάβλητα. Επομένως, για ένα ραδιοσήμα διαμορφωμένο σε πλάτος, η γενική έκφραση (3.1) μπορεί να αντικατασταθεί από το ακόλουθο:

Η φύση του φακέλου A(t) καθορίζεται από τον τύπο του μηνύματος που μεταδίδεται.

Με συνεχή επικοινωνία (Εικ. 3.1, α), η διαμορφωμένη ταλάντωση παίρνει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 3.1, β. Ο φάκελος A(t) συμπίπτει σε σχήμα με τη συνάρτηση διαμόρφωσης, δηλ. με το μεταδιδόμενο μήνυμα s(t). Το σχήμα 3.1, b κατασκευάζεται με την υπόθεση ότι η σταθερή συνιστώσα της συνάρτησης s(t) είναι ίση με μηδέν (στην αντίθετη περίπτωση, το πλάτος της ταλάντωσης του φορέα κατά τη διαμόρφωση μπορεί να μην συμπίπτει με το πλάτος της μη διαμορφωμένης ταλάντωσης). Η μεγαλύτερη αλλαγή στο A(t) «κάτω» δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από . Η «ανοδική» αλλαγή μπορεί, καταρχήν, να είναι μεγαλύτερη.

Η κύρια παράμετρος της ταλάντωσης που διαμορφώνεται στο πλάτος είναι ο συντελεστής διαμόρφωσης.

Ρύζι. 3.1. Συνάρτηση διαμόρφωσης (α) και ταλάντωση διαμορφωμένη σε πλάτος (β)

Ο ορισμός αυτής της έννοιας είναι ιδιαίτερα σαφής για τονική διαμόρφωση, όταν η συνάρτηση διαμόρφωσης είναι μια αρμονική ταλάντωση:

Το περίβλημα της διαμορφωμένης ταλάντωσης μπορεί να αναπαρασταθεί στη μορφή

πού είναι η συχνότητα διαμόρφωσης; - αρχική φάση του φακέλου. - συντελεστής αναλογικότητας. - πλάτος αλλαγής φακέλου (Εικ. 3.2).

Ρύζι. 3.2. Ταλάντωση που διαμορφώνεται σε πλάτος από αρμονική συνάρτηση

Ρύζι. 3.3. Πλάτος ταλάντωσης που διαμορφώνεται από μια ακολουθία παλμών

Στάση

που ονομάζεται συντελεστής διαμόρφωσης.

Έτσι, η στιγμιαία τιμή της διαμορφωμένης ταλάντωσης

Με μη παραμορφωμένη διαμόρφωση, το πλάτος της ταλάντωσης ποικίλλει από το ελάχιστο στο μέγιστο.

Σύμφωνα με την αλλαγή στο πλάτος, η μέση ισχύς της διαμορφωμένης ταλάντωσης κατά την περίοδο της υψηλής συχνότητας αλλάζει επίσης. Οι κορυφές του περιβλήματος αντιστοιχούν σε ισχύ 1–4 φορές μεγαλύτερη από την ισχύ της ταλάντωσης του φορέα Η μέση ισχύς κατά την περίοδο διαμόρφωσης είναι ανάλογη με το μέσο τετράγωνο του πλάτους A(t):

Αυτή η ισχύς υπερβαίνει την ισχύ της δόνησης του φορέα μόνο κατά έναν παράγοντα. Έτσι, με 100% διαμόρφωση (M = 1), η μέγιστη ισχύς είναι ίση με και η μέση ισχύς (η ισχύς της δόνησης του φορέα συμβολίζεται με). Αυτό δείχνει ότι η αύξηση της ισχύος ταλάντωσης που προκαλείται από τη διαμόρφωση, η οποία βασικά καθορίζει τις συνθήκες για την απομόνωση ενός μηνύματος κατά τη λήψη, ακόμη και στο μέγιστο βάθος διαμόρφωσης δεν υπερβαίνει τη μισή ισχύ της ταλάντωσης του φορέα.

Κατά τη μετάδοση διακριτών μηνυμάτων, τα οποία είναι εναλλασσόμενοι παλμοί και παύσεις (Εικ. 3.3, α), η διαμορφωμένη ταλάντωση παίρνει τη μορφή μιας ακολουθίας ραδιοπαλμών που φαίνεται στο Σχ. 3.3, β. Αυτό σημαίνει ότι οι φάσεις πλήρωσης υψηλής συχνότητας σε καθέναν από τους παλμούς είναι ίδιες όπως όταν «κόβονται» από μια συνεχή αρμονική ταλάντωση.

Μόνο κάτω από αυτήν την κατάσταση που φαίνεται στο Σχ. 3.3b, η ακολουθία των ραδιοπαλμών μπορεί να ερμηνευθεί ως μια ταλάντωση που διαμορφώνεται μόνο σε πλάτος. Εάν η φάση αλλάξει από παλμό σε παλμό, τότε θα πρέπει να μιλήσουμε για μικτό πλάτος-γωνιακή διαμόρφωση.




Φόρτωση...
Μπλουζα