Нелинейные элементы. Модуляция. Лекция 12

1.

Лекция №12
Нелинейные элементы. Модуляция.
Детектирование. Преобразование спектра
гармонического сигнала. Умножение частоты.
Преобразование частоты, комбинационные
частоты. Модуляция, схемы амплитудной
модуляции. Детектирование, схемы
детектирования амплитудно-модулированных
сигналов.
Nonlinear element. Modulation. Detection. Conversion
of the harmonic signal spectrum. Frequency
multiplication. Frequency conversion, combination
frequencies. The modulation schemes of the amplitude
modulation. Detection, schemes for detecting
amplitude-modulated signals.

2.

• Модуляция – это процесс преобразования одного
или
нескольких
информационных
параметров
несущего сигнала в соответствии с мгновенными
значениями информационного сигнала.
• Modulation is the process of converting one or more
information parameters of a carrier signal in accordance
with the instantaneous values of the information signal.
2

3.

Использование модуляции позволяет:
Using modulation allows you to:
• согласовать параметры
сигнала с параметрами
линии;
• повысить
помехоустойчивость
сигналов;
• увеличить дальность
передачи сигналов;
• организовать
многоканальные системы
передачи.
• match the signal parameters
with the line parameters;
• to increase the noise
immunity of the signals;
• increase the signal
transmission distance;
• to establish a multi-channel
transmission system.
3

4.

Модуляция
Modulation
• Модуляция осуществляется в
устройствах модуляторах.
• Modulation is performed in modulator devices.
4

5.

Виды аналоговой модуляции:
Types of analog modulation:
• амплитудная модуляция
(АМ), происходит
изменение амплитуды
несущего колебания;
• частотная модуляция
(ЧМ), происходит
изменение частоты
несущего колебания;
• фазовая модуляция
(ФМ), происходит
изменение фазы несущего
колебания.
• amplitude modulation
(AM), a change in the
amplitude of the carrier
oscillation occurs;
• frequency modulation
(FM), there is a change in
the frequency of the carrier
oscillation;
• phase modulation (FM),
there is a change in the
phase of the carrier
oscillation.
5

6.

• Амплитудная модуляция — процесс изменения
амплитуды несущего сигнала в соответствии с
мгновенными значениями модулирующего сигнала.
• Amplitude modulation is the process of changing the
amplitude of the carrier signal in accordance with the
instantaneous values of the modulating signal.
6

7.

Достоинства амплитудной модуляции
Advantages of amplitude modulation
• узкая ширина спектра
АМ сигнала;
• простота получения
модулированных
• narrow width of the AM
signal spectrum;
• easy to receive
modulated signals.
сигналов.
7

8.

Недостатки амплитудной модуляции
Disadvantages of amplitude modulation
• низкая помехоустойчивость
(при воздействии помех на
сигнал искажается его форма огибающая, которая и содержит
передаваемое сообщение);
• неэффективное
использование мощности
передатчика (наибольшая часть
энергии модулированного
сигнала содержится в
составляющей несущего
сигнала до 64%, а на
информационные боковые
полосы приходится по 18%).
• low noise immunity (when the
signal is affected by interference,
its shape is distorted — the
envelope, which contains the
transmitted message);
• inefficient use of transmitter
power (the largest part of the
modulated signal energy is
contained in the carrier signal
component up to 64%, and the
information sidebands account for
18%).
8

9.

Применение
Application
• в системах телевизионного вещания (для передачи
телевизионных сигналов);
• в системах звукового радиовещания и радиосвязи на
длинных и средних волнах;
• в системе трехпрограммного проводного вещания.
• in television broadcasting systems (for transmitting television
signals);
• in sound broadcasting and radio communication systems on
long and medium waves;
• in a three-program wired broadcast system.
9

10.

• Принятый приемником модулированный высокочастотный
сигнал даже после усиления не способен непосредственно
вызвать колебания мембраны телефона или рупора
громкоговорителя со звуковой частотой. Он может вызвать
только высокочастотные колебания, не воспринимаемые нашим
ухом. Поэтому в приемнике необходимо сначала из
высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал
звуковой частоты, т. е. провести детектирование.
• The modulated high-frequency signal received by the receiver,
even after amplification, is not able to directly cause vibrations of
the phone membrane or the loudspeaker horn with an audio
frequency. It can only cause high-frequency vibrations that are not
perceived by our ear. Therefore, in the receiver, you must first select
the audio frequency signal from the high-frequency modulated
vibrations, perform detection.
10

11.

• Детектирование осуществляется устройством,
содержащим
элемент
с
односторонней
проводимостью – детектор. Таким элементом может
быть полупроводниковый диод.
• Detection is performed by a device containing an
element with one way conductivity – a detector. Such an
element can be a semiconductor diode.
11

12.

Простейший радиоприемник
The simplest radio receiver
• Простейший радиоприемник
состоит из колебательного контура,
связанного с антенной, и
подключенной к нему цепи,
состоящей из детектора,
конденсатора и телефона.
• The simplest radio receiver consists
of an oscillating circuit connected to
an antenna and a circuit connected to
it consisting of a detector, a capacitor,
and a telephone.
12

13.

Преобразователь частоты
Frequency Converter
• Преобразователь частоты – электрическая цепь,
осуществляющая преобразование частоты и включающая
гетеродин, смеситель и полосовой фильтр (в отдельных
случаях полосовой фильтр может отсутствовать).
• Frequency Converter – an electrical circuit that performs
frequency conversion and includes a heterodyne, mixer, and
bandpass filter (in some cases, the bandpass filter may not be
present).
13

14.

Применение
Application
Преобразователь частоты применяется в
радиоприемниках,
построенных
по
супергетеродинной
схеме,
в
устройствах
генерирования и формирования сигнала (в
радиопередатчиках,
синтезаторах
частот),
различных
радиоизмерительных
приборах
(селективных вольтметрах, анализаторах спектра,
модулометрах и девиометрах, установках для
измерения ослаблений).
The frequency сonverter is used in radio
receivers built according to the superheterodyne
scheme, in devices for generating and forming a
signal (in radio transmitters, frequency synthesizers),
various radio measuring devices (selective voltmeters,
spectrum analyzers, modulometers and deviometers,
installations for measuring attenuation).
14

15.

Характеристики преобразователей
частоты
Characteristics of frequency converters
По частотным свойствам возможны два варианта преобразователей
• С перестраиваемым гетеродином и фиксированным значением
несущей выходного сигнала – наиболее распространённый
вариант, используемый в радиоприёмных и измерительных
устройствах.
• С фиксированным гетеродином – используется в специальных
случаях, в качестве частотных параметров.
According to the frequency properties, two variants of converters are possible
• With a tunable heterodyne and a fixed value of the output carrier, this is
the most common option used in radio receivers and measuring
devices.
• With a fixed local oscillator – used in special cases, such as the
frequency parameters.
15

16.

Характеристики преобразователей
частоты
Characteristics of frequency converters
Внутренние параметры преобразователя зависят от типа нелинейного
элемента в смесителе
Крутизна преобразования – отношение амплитуды выходного тока
(при закороченном выходе) к амплитуде напряжения входного
сигнала
Внутренний коэффициент усиления – отношение амплитуды
напряжения ПЧ к амплитуде напряжения входного сигнала
Коэффициент шума преобразователя
The internal parameters of the Converter depend on the type of non-linear
element in the mixer
Conversion steepness – the ratio of the output current amplitude (when
the output is short-circuited) to the input voltage amplitude
Internal gain – the ratio of the if voltage amplitude to the input signal
voltage amplitude
Converter noise factor
16

17.

Слово
Транскрипция
Перевод
переход
|ˈdʒʌŋkʃn|
junction
полупроводник
|ˈsemɪkəndʌktər|
semiconductor
проводимость
|kənˈdʌkʃn|
conduction
вольт-амперная
характеристика
|vəʊlt-ˈamˌpɪr
ˌkærəktəˈrɪstɪk|
volt-ampere characteristic
электрон
|ɪˈlektrɑːn|
electron
запирающий слой
|ˈbærɪər ˈleɪər|
barrier layer
область
|fiːld|
field
обратное напряжение
|rɪˈvɜːrs ˈvəʊltɪdʒ|
reverse voltage
прямое напряжение
|ˈfɔːrwərd ˈvəʊltɪdʒ|
forward voltage
дырки
|həʊls|
holes
направление
|ruːt|
route
замыкание
|ˈlɑːkɪŋ|
locking
интегральная микросхема
|ˈɪntɪɡreɪtɪd ˈsɜːrkɪt|
integrated circuit
цепь транзистора
|trænˈzɪstər tʃeɪn|
transistor chain
концентрация
|ˌkɑːnsnˈtreɪʃn|
concentration
17