Виды преобразований непрерывных сигналов в каналах связи

1.

Тема 2.1.
Виды преобразований непрерывных сигналов в каналах связи
Занятие 12
Нелинейные преобразования при приёме сигналов, понятие детектирования, принципы
детектирования АМ, ЧМ и ФМ сигналов

2.

Нелинейные преобразования при приёме сигналов, понятие детектирования
Задача, которую необходимо решить
Uвх.
дет.
uн
0,5m uн
0,5m uн
Ω
0
ωн-Ω
ω
ωн+Ω
Uвых.
дет.
uΩ
0
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ – это процесс выделения
сигнала , соответствующего закону изменения
параметра ВЧ сигнала, на который
воздействовали информационным сигналом при
осуществлении модуляции.
Ω
ω
Во многих технических изданиях процесс
ДЕТЕКТИРОВАНИЯ называют ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ. Лично
я против такого названия. Если модуляция это
изменение параметра ВЧ сигнала по закону
информационного сигнала, то демодуляция, по логике
вещей, это восстановление формы ВЧ сигнала, коим он
был до модуляции. Поэтому будем применять
дефиницию - ДЕТЕКТИРОВАНИЕ.
ω
В спектре информационного сигнала с частотой Ω (F) нет, поэтому никакими фильтрами и прочими
линейными цепями с постоянными параметрами задачу детектирования не решить. Это относится и
к другим видам модуляции.

3.

Нелинейные преобразования при приёме сигналов, принцип детектирования АМ
сигнала – спектральная трактовка
При действии АМ сигнала на нелинейный элемент в составе его тока появляются гармонические и комбинационные
частоты, в том числе и сигнал низкой частоты, т.е. информационный сигнал, который выделяется фильтром. Докажем.
НЕЛИНЕЙНЫЙ
ЭЛЕМЕНТ
Uвх
uинф.сигн.
ФИЛЬТР
i = a0 +a1 Uвх +a2 U2вх
i
u = Uнcosωнt + m/2Uнcos(ωн + Ω)t+ m/2Uнcos(ωн - Ω)t
a1u
а
с
в
(а+в+с)2 = а2 +в2 +с2 +2ав+2ас+2вс
a2u2
0
uкомб.
u
iac = cosωнt∙cos(ωн - Ω)t
α
cosα ∙cos β = 1/2∙cos(α+β) + 1/2∙cos(α – β) cos(α – β)
= cos(ωнt - ωнt + Ωt ) = cosΩt
β

4.

СР
VD
Lк
Uамс
Lсв
Сн
Rн
Uвых.
дет.
Нелинейные преобразования
при приёме сигналов, принцип
детектирования АМ сигнала –
временная трактовка
Uинф
t
0
Uамс
t
0
UСн,Rн
iVD
0
t

5.

Uс
t
0
Uг
0
t
U дет
U дет
0 0
НЕЛИНЕЙНЫЙ
ЭЛЕМЕНТ
uг
ЦЕПЬ
СИНХРОНИЗАЦИИ
ГЕТЕРОДИН
uкомб.
ФИЛЬТР
Нелинейные преобразования
при приёме сигналов, принцип
детектирования АМ сигнала –
синхронное детектирование,
спектрально-временная
трактовка
Из темы преобразователи
знаем, что
uразн = Um(t) cos(ωс – ωг)t
В
t tданном случае ωс = ω
uдет = Um(t) cos00 = Um(t)
т.е. сигнал, медленно
меняющийся во времени
Uинф
в соответствии с
сигн.
информационным сигналом
Но если случится так:
cos900 = 0

6.

Детектирование ОПС
Uамс
t
0
Uад
Покажем на примере БМ
сигнала (АМ с подавленной
несущей), что применить
АД для выделения
информации нельзя.
Uбм
0
t
Uамс
0
t
Необходимо восстановить
несущую, получить АМС
и уже его продетектировать

7.

8.

Uвых
Uвых
Принцип детектирования ЧМС
fдет
fмакс
0
Uвх
fмин
fо
f0
t
VD иметь
Таких электронных
приборов,
типа
транзистора,
Процессы
Детекторы
детектирования
ЧМС должны
выглядят
следующую
следующим
лампы,
которые
реагировали
бы
на
изменение
детекторную(частотную)
образомхарактеристикучастоты
Uвых.дет.
Lк
CнЧМС
Rн в переводе
нет.
Cк детекторов
Uчмс.Идея
Lсв построения
ЧМС в амплитудно-частотно-модулированный сигнал
(АЧМС),Uкперенеся информацию
на изменение
Uк
амплитуды можно применить обычный амплитудный
детектор.
fчм
f
0
fрез.
+
t
t
-
f
f
t

9.

Uфмс
L2
Uc
VD
Принцип детектирования ФМС
Uо
R
С
Uвых
Необходимо получить следующую
детекторную (фазовую) характеристику
+
-
L1
Генератор опорного
напряжения
Реально можем получить
Принцип тот же, что и при
детектировании ЧМС:
преобразовать фазовые
соотношения в
амплитудные и
продетектировать АД
По этому графику можно
оценить, что изменяется
частота
При наличии опорного
напряжения, не
изменяющего фазу, т.е.
соответствующему
Uмол, можно оценить
фазовый сдвиг. Для
детектирования
требуется опорное
напряжение. И это ещё
одно отличие ФМС от
ЧМС
Uс
UVD
Δφ
Uо