Математика Курсовая по Термеху Примеры решения задач Интеграл Физика Атомная физика Контрольная по физике Электроника Электротехника Электроэнергетика Тепловая и атомная энергетика Контрольная Школы дизайна Дизайн квартир Чертежи

Промышленная электроника

  Амплитудно-импульсная модуляция

 На практике функции реализовать невозможно, однако с достаточной точностью их можно аппроксимировать узкими импульсами конечной высоты. Такая аппроксимация дает результаты, мало отличающиеся от полученных выше. Реально в качестве выборочной функции часто используется последовательность прямоугольных импульсов Sp(t), изображенная на рис. 5а. Дискретизированная функция сообщения vAИ(t), полученная умножением исходного сообщения g(t) на Sp(t), представлена на рис. 7б. Эта функция является примером амплитудно-импульсной модуляции сигнала (АИМ).


РИСУНОК 5 Выборочная функция в виде по- 

 следовательности прямоугольных импульсов 

 (изменение веса δ-импульсов условно показано 

 изменением их высоты)


РИСУНОК 6 Сигнал АИМ с изменяющейся по форме вершиной импульса

Кодовая импульсная модуляция (КИМ) квантование В рассмотренных выше видах импульсной модуляции предполагалось, что амплитуда несущих импульсов непосредственно модулируется отсчетными значениями передаваемого сообщения. В этих простых случаях АИМ все возможные амплитуды импульсного сигнала передаются без дополнительных преобразований. В любой физической системе невозможно, конечно, точно восстановить амплитуду сигнала вследствие помех и искажений, возникающих при его передаче и маскирующих малые изменения амплитуды.

 Система с КИМ Кодовая импульсная модуляция (КИМ) представляет собой один из возможных видов импульсной модуляции, который суммирует; в себе все положительные свойства приемов дискретизации, квантования и кодирования. В системах с КИМ аналоговая информация передается в квантованной и кодированной дискретной форме, что позволяет значительно улучшить отношение сигнал/шум на выходе приемника за счет расширения занимаемой полосы частот, причем выигрыш оказывается даже больше, чем в широкополосных системах с частотной модуляцией.

Выполнению каждой лабораторной работы предшествует самостоятельная предварительная подготовка студента путём изучения по литературе необходимых разделов курса, выполнения расчётов, изучения описания лабораторного макета, задания и порядка выполнения соответствующей лабораторной работы. Подготовленный студент должен также отчётливо представлять, что и как он будет делать, и какие результаты ожидаются в каждом из пунктов работы (мысленный эксперимент).

Лабораторная установка одного рабочего места студентов включает в себя собственно лабораторный макет и комплекс типовых измерительных приборов

Нелинейное резонансное усиление, умножение и преобразование частоты Экспериментальное исследование физических процессов при нелинейном резонансном усилении, умножении и преобразовании частоты. Изучение выбора оптимального режима работы нелинейного элемента.

Амплитудная модуляция и детектирование ам-сигналов Экспериментальное исследование физических процессов при амплитудной модуляции и детектировании АМ – сигналов.

Частотная модуляция и детектирование ЧМ-сигналов Экспериментальное исследование физических процессов при частотной модуляции и детектировании ЧМ-сигналов.

  Для изучения особенностей процесса дискретизации в случае импульсов конечной длительности вновь обратимся к методам частотного анализа. Прежде всего, напомним, что математически последовательность прямоугольных импульсов можно рассматривать как результат свертки одиночного импульса p(t), помещенного в начало координат, с последовательностью δ-функции, изображенной на рис. 1. Таким образом,

 

где

 

Спектральная плотность одиночного импульса p(t) представляет собой функцию вида (sinx)/x, которая имеет первый ноль при f=1/Tр:

 

 Произведение спектра импульса P(f) на периодическую последовательность частотных δ-функций S(f) дает спектр функции Sр(f):

 

 Этот линейчатый спектр показан на рис. 5в.

  Последовательность амплитудномодулированных импульсов, которая образуется при умножении сообщения g(t) на импульсную последовательность Sp(t) (рис. 6), определяется выражением

 

 Легко найти также спектр функции vАИМ(t) для этого нужно вычислить свертку спектра сообщения G(f) с последовательностью взвешенных δ-функций в частотной области:

 

 Как показано на рис. 7, спектр сигнала при АИМ имеет квазипериодическую структуру, а каждая его часть по форме повторяет спектр исходного сообщения. Единственное существенное различие между спектрами последовательностей, образованных δ-функциями и импульсами конечной ширины, заключается в том, что во втором случае каждая последующая часть спектра уменьшается на величину масштабного коэффициента, который зависит как от спектра выборочного импульса, так и от его длительности. Заметим, однако, что поскольку каждая часть спектра сигнала vАИМ(t) уменьшается равномерно (т. е. все составляющие каждой части уменьшаются в одинаковой пропорции), то их форма не претерпевает искажений. Рисунок 7 иллюстрирует результат дискретизации сигнала импульсами конечной длительности.


РИСУНОК 7 Результат дискретизации импульсами конечной длительности

 Сообщение выделяется, как и ранее, фильтром нижних частот что дает возможность точно восстановить исходное колебание Отсутствие при этом искажений обусловлено тем, что изменение формы выборочного импульса происходит в точном соответствии с той частью исходного сигнала, которая приходится на короткий интервал существования импульса. Другими словами, форма вершины импульса определяется законом изменения сообщения. Амплитудно-импульсная модуляция этого вида может быть реализована импульсным прерывателем, условно изображенным на рис. 8а,

Подпись: Сигнал АМ с изме-няю-щейся по фор-ме вер-шиной импуль-са


 На практике импульсы с изменяющейся формой вершины обычно не используются Это связано с трудностями со хранения формы импульса в условиях воздействия помех к искажений в каналах связи, Значительно чаще применяются импульсы с плоской вершиной, где высота импульса определяется мгновенным значением сигнала сообщения в некоторый момент времени внутри интервала существования импульса — обычно в его начальной или средней точке. Выравнивание вершины импульса позволяет более гибко строить схемы в таких системах, а также уменьшает их чувствительность к помехам и искажениям. (Другие виды импульсной модуляции, такие, например, как кодовая импульсная модуляция, которая будет рассмотрена ниже, имеют еще большую помехоустойчивость что достигается передачей импульсов постоянной амплитуды) Последовательность плоских импульсов при АИМ может быть получена дискретизацией сигнала сообщения очень узкими импульсами (в пределе δ-импульсами) с последующим расширением их в «растягивающей цепи», как показано схематически на рис. 8в.

 Для анализа этого вида АИМ изменим порядок следования операций, имевших место в предыдущем случае. Пусть сигнал информации дискретизируется сначала последовательностью δ-импульсов s(t), что дает дискретизированную функцию сообщения вида

 

 АИМ сигнал с плоскими вершинами образуется тогда как результат свертки этой функции с прямоугольным импульсом:

 

 Спектр такого сигнала является произведением спектра импульса спектр, изображенный на рис. 3, т. е.

 

 АИМ сигнал с плоскими вершинами импульсов и его спектр представлены на рис. 9. Нетрудно видеть, что использование импульсов с плоской вершиной приводит к некоторой неоднородности или асимметрии отдельных частей спектра, а также к уменьшению амплитуды. Как и ранее, это уменьшение зависит от спектра выборочного импульса и его длительности. Исходная информация, выделяемая фильтром нижних частот, может быть восстановлена из этого спектра лишь с некоторыми искажениями, которыми, однако, можно пренебречь при достаточно коротких импульсах. Искажений можно избежать полностью, если построить «компенсирующий фильтр» с характеристикой пропорциональной функции 1/P(f) в полосе спектра сигнала сообщения.


РИСУНОК 9 Сигнал АИМ с плоской вершиной и его спектр


На главную