1. Modulacja AM

Modulacja amplitudowa polega na przemnożeniu dwóch sygnałów o różnych częstotliwościach. Przy mnożeniu powstaje częstotliwość sumacyjna fS oraz różnicowa fd obu częstotliwości pierwotnych f1 i f2: fS=f1+f2 fd=f1-f2

Obie częstotliwości pierwotne nadal zostają zachowane. Gdy przebieg o częstotliwości f2 jest nośnikiem sygnału. to wiadomość ta po zmieszaniu lub pomnożeniu nadal występuje w nowo powstałych przebiegach o wielkich częstotliwościach f1+f2 i f1-f2.

Zaletą modulacji AM jest prostota układu nadawczego i odbiorczego oraz zajmowanie wąskiego widma częstotliwości. Wadą zaś jest wrażliwość sygnału na zakłócenia atmosferyczne i przemysłowe.

Rodzaje modulacji:

AM - jest to modulacja AM pełna, w której przesyłane są obydwie wstęgi boczne i całkowity sygnał nośnej.

DSB - przesyłane są tylko sygnały dwóch wstęg bocznych. Sygnał ten uzyskujemy najczęściej przy pomocy modulatora zrównoważonego.

SSB - przesyłana jest tylko jedna wstęga boczna, dzięki czemu zawęża się pasmo nadawanego sygnału. Sygnał taki można uzyskać dając na wyjściu modulatora DSB filtr wycinający jedną ze wstęg lub stosując metodę fazową.

Stosunek wartości szczytowej N sygnału modulującego do wartości średniej H fali nośnej nazywa się współczynnikiem głębokości modulacji m:

m=N/H · 100%

- oscyloskopem: m=( A_max-A_min)/(A_max+A_min);

- woltom. selektywnym: m=2A₁/A₀, gdzie:

A₀ - amplituda fali nośnej, A₁ - amplituda wstęg bocznych.

Metody pomiaru współczynnika m

- badanie napięcia zmodulowanego w zależności od czasu

- metoda z sinusoidalną osią czasową małej częstotliwości (metoda trapezowa)

- metoda kołowa.

Widmo sygnału:

F₁-częs. fali nośnej;

f-częs. fali modulującej;

Szerokość pasma sygnału:

B_AM=2*f

Moc fali zmodulowanej:

P=P₀(1+m²/2).

Sprawność sygnału:

η=m²/2+m²,

2. Demodulacja AM

Demodulacja AM jest to odtworzenie oryginalnego sygnału modulującego z sygnału zmodulowanego amplitudowo.

Sygnał zmodulowany amplitudowo:

a_AM(t)=A₀[1+kx(t)]cosΩ₀t

A₀ - amplituda nośnej

k - współcz. liniowości modulacji

x(t) - sygnał modulujący

Demodulacja sygnału AM polega na przemnożeniu go przez falę nośną:

cosΩ₀t· a_AM(t)= A₀/2+ A₀/2· kx(t)+ A₀/2· [1+kx(t)]cos2Ω₀t

A₀/2 - składowa stała

A₀/2· kx(t) - składowa liniowa

A₀/2· [1+kx(t)]cos2Ω₀t - składowa zmienna o dużej częstotliwości

Rodzaje demodulatorów AM:

1. prostownikowy

2. obwiedni (szczytowy)

3. synchroniczny (koherentny)

Demodulator prostownikowy

Sygnał wyprostowany jednopołówkowo przez diodę jest podawany na filtr dolnoprzepustowy mający za zadanie odfiltrowanie nośnej i wstęg bocznych. Na wyjściu układu otrzymujemy sygnał m.cz. zawierający składową stałą.

Demodulator obwiedni (szczytowy)

Demodulator obwiedni pozwala na demodulację sygnału bez konieczności synchronizowania go ze źródłem. Składa się on z diody oraz filtru RC.

Demodulator synchroniczny (koherentny)

Demodulacja synchroniczna polega na przemnożeniu sygnału zdemodulowanego przez falę prostokątną o tej samej częstotliwości. Falę taką najprościej jest uzyskać poprzez ograniczenie amplitudy samego sygnału. Filtr dolnoprzepustowy służy do odfiltrowania zbędnych części widma.

3. Odbiornik superheterodynowy

Schemat odbiornika radiowego

1. tłumik wejściowy

2. obwód wejściowy

3. wzmacniacz w.cz.

4. mieszacz

5. heterodyna

6. filtr

7. wzmacniacz p.cz.

8. demodulator

9. gen. odtwarzający nośną w SSB

10. wzmacniacz m.cz.

Czułość jest to zdolność do odbioru słabych sygnałów w.cz. Określa ona najniższy poziom sygnału jaki może odebrać odbiornik dostrojony do częstotliwości tego sygnału.

Pomiar czułości:

1. Dostrajamy generator do odbiornika.

2. Wyłączamy modulację w generatorze.

3. Dokonujemy pomiaru napięcia szumów na wyjściu odbiornika.

4. Włączamy modulację i tak regulujemy potencjometrem siły głosu, aby napięcie na wyjściu było większe o 26dB niż napięcie szumów.

5. Ponownie wyłączamy modulację i sprawdzamy poziom szumów.

6. Odczytujemy Uwy generatora, które odpowiada szukanej czułości odbiornika.

Selektywność to zdolność odbierania sygnału o żądanej częstotliwości spośród innych sygnałów indukowanych w antenie.

Pomiar selektywności:

1. Dostrajamy generator do odbiornika.

2. Ustawiamy na wyjściu odbiornika moc normalną. Dokonujemy tego poprzez zmianę Uwy generatora przy potencjometrze głośności radia ustawionym na max.

3. Odczytujemy Ug generatora.

4. Odstrajamy generator o ± 300 kHz;

5. Zwiększamy Uwy generatora tak aby na wyjściu odbiornika otrzymać moc normalną.

6. Odczytujemy Ug generatora.

Częstotliwość lustrzana

Na wyjściu mieszacza zostaje wydzielony sygnał o częstotliwości pośredniej f_p.cz. oraz inne sygnały. Sygnałem użytecznym jest jedynie sygnał f_p.cz. , pozostałe muszą być odfiltrowane w filtrach p.cz. Jeżeli pozostałe sygnały mają dużą amplitudę, to wówczas mogą one nie być w pełni odfiltrowane. Wówczas na wyjściu odbiornika może pojawić się sygnał f_S' jednej stacji w kilku miejscach pasma. Sygnał taki nosi nazwę częstotliwości lustrzanej f_L.

f_L = f_S' = f_S +2⋅f_p.cz., f_p.cz = 10,7 MHz

4. Modulacja FM

Modulacja FM jest to modulacja, w której amplituda napięcia i prądu wielkiej częstotliwości pozostaje stała, natomiast zmienia się pod wpływem sygnału modulującego wartość częstotliwości.

Wielkością charakterystyczną dla modulacji FM jest tzw. wskaźnik (indeks) modulacji m_f.

m_f = ∆F₀/f

Indeks modulacji jest stosunkiem dewiacji częstotliwości ∆F₀ do częstotliwości modulującej f.

Szerokość pasma FM: B=2(∆F₀+2f)

Modulacja częstotliwości w porównaniu z modulacją amplitudy zapewnia przeniesienie szerszego pasma sygnału, większą dynamikę i mniejsze zakłócenia. Używana jest więc dla przekazów o wysokiej jakości. Zakłócenia atmosferyczne i radiowe wpływają głównie na amplitudę przebiegu, a nie na jego częstotliwość.

Wzór na modulację FM:

a_FM(t)=A₀ · cos[Ω₀t+m_f · sin(ωt+ψ)+φ]

A₀ - amplituda fali nośnej

Ω₀ - pulsacja

m_f - indeks (wskaźnik) modulacji

sin(ωt+ψ) - odstrojenie

φ - faza

Sposoby modulacji FM:

1. generacja fali FM z użyciem modulatora fazy.

2. bezpośrednia modulacja generatora fali nośnej.

5. Demodulacja FM

Demodulacja FM jest to odtworzenie oryginalnego sygnału modulującego z sygnału zmodulowanego częstotliwościowo.

Rodzaje demodulatorów FM:

1. stosunkowy (z dyskryminatorem częstotliwości).

2. iloczynowy (koincydencyjny).

Demodulator stosunkowy

W demodulatorze tym przebiegi FM są przetwarzane na modulację AM a następnie są poddawane detekcji szczytowej.

1. układ zamiany FM-AM

2. układ symetrycznego detektora szczytowego

Demodulator iloczynowy

Na początku sygnał przechodzi przez ogranicznik amplitudowy. Następnie przetworzenie sygnału FM na zmianę fazy dokonuje się w przesuwniku fazowym. Tak uzyskany sygnał doprowadzamy do układu mnożącego. Na wyjściu układu mnożącego otrzymujemy zdemodulowany sygnał użyteczny, który poddajemy filtracji dolnoprzepustowej.

6. Modulacja PCM

Modulację impulsowo - kodową PCM stworzono z myślą o konwersji analogowych sygnałów ciągłych na postać cyfrową.

W pierwszym etapie filtr dolnoprzepustowy FDP poprzedzający układ próbkujący, ma na celu zapobiec zjawisku aliasingu sygnału informacyjnego. Następnie przebieg analogowy poddaje się próbkowaniu. Od częstotliwości próbkowania zależy wierność późniejszego odtwarzania sygnału oryginalnego. Przyjmuje się, że częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej dwukrotnie większa od maksymalnej częstotliwości sygnału.

Wartości kolejnych próbek zamienia się na postać dwójkową przy pomocy przetwornika A/C (kwantowanie i kodowanie). Tu o dokładności odwzorowania próbki decyduje ilość bitów użytych do jej zakodowania.

Przy odtwarzaniu przetwornik C/A odtwarza sygnał w postaci skwantowanej. Do wygładzenia obwiedni służy filtr dolnoprzepustowy FDP.

PCM znalazło szczególne zastosowanie w telefonii cyfrowej, gdzie istnieje możliwość zintegrowania szeregu usług: telefonicznych oraz wszelkiego rodzaju transmisji danych. Modulacja PCM jest wykorzystywana także w liniach radiowych do przesyłania programów radiowych monofonicznych i stereofonicznych.

5

---