Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

W5_Modulacja i demodulacja AM. Podstawowym celem modulacji jest nałożenie sygnałów zawierających pożądaną informację na prąd nośny wielkiej częstotliwości.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "W5_Modulacja i demodulacja AM. Podstawowym celem modulacji jest nałożenie sygnałów zawierających pożądaną informację na prąd nośny wielkiej częstotliwości."— Zapis prezentacji:

1 W5_Modulacja i demodulacja AM

2 Podstawowym celem modulacji jest nałożenie sygnałów zawierających pożądaną informację na prąd nośny wielkiej częstotliwości. Nakładanie realizuje się po to, aby przesłać informację na tej właśnie wielkiej częstotliwości. Przesłanie sygnału w jego naturalnym paśmie za pomocą fal radiowych jest prawie we wszystkich przypadkach niemożliwe. Istnieje również konieczność dopasowania pasma transmitowanego sygnału do dysponowanego pasma kanału transmisyjnego (moc sygnału odebranego jest proporcjonalna do kwadratu częstotliwości – powierzchnia skuteczna anteny jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu częstotliwości). Modulacją nazywamy proces przemieszczania informacji zawartej w pewnym paśmie częstotliwości do innego pasma częstotliwości, a więc pewnego rodzaju kodowania informacji. Demodulacją nazywamy proces dekodowania, czyli przywracania sygnałowi jego pierwotnego kształtu. Pojęcia operacji modulacji i detekcji

3 sygnał odebrany s(t) + n(t) szum +zakłócenia n(t) generator przebiegu nośnego c(t) sygnał zmodulowany s(t) sygnał oryginalny x(t) estymator sygnału oryginalnego Analogowe źródło informacji modulator kanałdetektorodbiorca Podstawowe pojęcia i zależności Analogowy system telekomunikacyjny

4 Kompresja, zagęszczanie, szyfrowanie Wprowadzenie redundancji np.FEC Przekształcenie sygnału cyfrowego do postaci analogowej sygnał oryginalny x(t) estymator sygnału oryginalnego odbiorca sygnał zmodulowany s(t) zakłócenia + szum n(t) sygnał odebrany s(t) + n(t) źródło informacji modulator koder źródłowy koder sygnałowy kanał dekoder źródłowy dekoder sygnałowy demodulator FEC Forward Error Correction Cyfrowy system telekomunikacyjny

5 Pojęcia operacji modulacji i detekcji

6 Podstawowe zalety stosowania modulacji przy przekazie sygnałów

7 Przebieg, za pomocą którego przesyła się sygnał, nosi nazwę przebiegu nośnego lub fali nośnej. Sam sygnał nazywany jest często przebiegiem modulującym lub częstotliwością modulującą. Rozważając sinusoidalny przebieg nośny napięcia, zapisujemy go w postaci: ; Pojęcia operacji modulacji

8 Gdy amplituda przebiegu nośnego U 0m jest zmienna proporcjonalnie do sygnału zawierającego informację, mamy do czynienia z modulacją amplitudy (ang. Amplitude Modulation – AM). Gdy proporcjonalnie do sygnału zmienia się częstotliwość f 0 przebiegu nośnego, mówimy o modulacji częstotliwości (ang. Frequency Modulation – FM). Gdy kąt fazowy  zmienia się proporcjonalnie do sygnału, to taki przypadek nazywamy modulacją fazy (ang. Phase Modulation – PM). Układ elektroniczny realizujący modulację nazywamy modulatorem. Rodzaje modulacji: - modulacja amplitudy AM; - modulacja częstotliwości FM; - modulacja fazy PM. ro Pojęcia operacji modulacji

9 Modulacje analogowe pasmowe AM DSB – dwuwstęgowa modulacja amplitudy z falą nośną AM DSB SC – dwuwstęgowa modulacja amplitudy bez fali nośnej AM SSB – jednowstęgowa modulacja amplitudy bez fali nośnej FM – Modulacja częstotliwości PM – modulacja fazy Modulacje analogowe w paśmie podstawowym PAM – modulacja amplitudy impulsów PPM – modulacja położenia impulsów PDM – modulacja szerokości impulsów Modulacje cyfrowe w paśmie podstawowym PCM – modulacja kodowa impulsów DM – modulacja delta Modulacje cyfrowe pasmowe ASK – kluczowanie amplitudy fali nośnej FSK – kluczowanie częstotliwości fali nośnej PSK – kluczowanie fazy fali nośnej Rodzaje modulacji

10 Przebieg nośny napięcia można zapisać następująco: przy czym F 0 jest częstotliwością przebiegu nośnego. Przyjęto, że kąt fazowy  = 0, gdyż jego wartość nie ma wpływu na modulację amplitudy. Przy modulacji amplitudy amplituda U om przebiegu nośnego zmienia się proporcjonalnie do sygnału. Modulacja amplitudy wprowadza do przebiegu nośnego obwiednię modulacji. Obwiednia ta ma przebieg identyczny z przebiegiem sygnału modulującego, należy pamiętać, że gdy obwiednia rośnie w kierunku dodatnim rośnie także w kierunku ujemnym. Elementarna teoria modulacji AM

11 Amplituda obwiedni jest ułamkiem m amplitudy przebiegu nie modulowanego. Ten ułamek m nazywa się współczynnikiem głębokości modulacji lub krócej głębokością modulacji i podawany jest w procentach. Opierając się na tej definicji współczynnika głębokości modulacji można równanie sygnału modulującego: lub Elementarna teoria modulacji AM

12 Gdy przebieg nośny jest modulowany amplitudowo sygnałem sinusoidalnym, amplituda przebiegu nośnego zmienia się sinusoidalnie według wyrażenia: Wartość chwilową napięcia przebiegu zmodulowanego można zapisać w postaci: przekształcając dalej otrzymujemy: Elementarna teoria modulacji AM

13 Zgodnie z zależnością trygonometryczną mamy: Po podstawieniu: Inaczej zapisując mamy: Elementarna teoria modulacji AM

14 Modulacja amplitudy a) fala nie modulowana, b) fala modulowana Elementarna teoria modulacji AM

15 Trzy sposoby przedstawienia fali modulowanej a) oś czasu, b) oś częstotliwości, c) wykres wskazowy Elementarna teoria modulacji AM

16

17 Modulacjafunkcja modulująca m(t) górna wstęga dolna wstęga - stałe modulatora, - transformata Hilberta sygnału x(t) AM DSB – dwuwstęgowa modulacja amplitudy z falą nośną AM DSB SC – dwuwstęgowa modulacja amplitudy bez fali nośnej AM SSB – jednowstęgowa modulacja amplitudy bez fali nośnej Rodzaje modulacji AM Funkcje modulujące

18 F 0 -ω górna wstęga boczna widmo wstęg bocznych widmo przebiegu nośnego -F 0 -ω górna wstęga boczna X(f)‏ f -ωω S(f)‏ dolna wstęga boczna mA0m/ 2mA0m/ 2 -F 0 +ω -F0-F0 F0F0 f 1 widmo sygnału modulującego A0m/ 2A0m/ 2 F 0 +ω ω << 2π F 0 Szerokość zajmowanego pasma AM: B=2ω max Widmo sygnału zmodulowanego AM

19 Modulacja sygnałem kosinusoidalnym ; m<1 Sygnał modulujący: Przebieg nośny: Analityczny sygnał zmodulowany: Wykres wskazowy modulacji

20 Procent całkowitej mocy nadawanej m m gdy P 0 = 0 100% Modulacja sygnałem kosinusoidalnym ; m<1

21

22 ELEMENT NIELINIOWY FILTR PASMOWY Sygnał modulujący Fala nośna Sygnał AM x(t)‏ Modulator kwadratowy Na wyjściu filtru pasmowego: = Modulatory AM – Modulatory diodowe

23 k x(t)‏ Modulatory AM – Modulatory z kluczowaniem

24 Modulator z niesymetrycznym kluczem na tranzystorze MOSFET

25 Modulacja AM DSB SC sygnałem kosinusoidalnym Sygnał modulujący: Sygnał nośny analityczny: Analityczny sygnał zmodulowany: Amplituda chwilowa: Funkcja modulująca:

26

27 Filtr pasmowy Sygnał modulujący modulator kołowy ab cd Modulator pierścieniowy (kołowy)

28 Jednowstęgowa modulacja AM bez fali nośnej AM SSB SC

29

30 górna wstęga: dolna wstęga: PRZESUW. FAZY -90 o transformator Hilberta x(t) y(t) + +/- s(t) z(t) x(t) - górna wstęga +dolna wstęga UKŁAD MNOŻĄCY UKŁAD MNOŻĄCY A 0 cosω 0 t Σ PRZESUW. FAZY -90 o AM SSB S.C. – modulator kwadraturowy

31 Sygnałem wejściowym dla demodulatora AM jest sygnał zmodulowany amplitudowo, który ma postać: przy czym A – wartość chwilowa amplitudy sygnału zmodulowanego amplitudowo,  0 – pulsacja sygnału nośnego. Zadaniem demodulatora AM jest wytworzenie sygnału wyjściowego, który będzie proporcjonalny do wartości chwilowej amplitudy sygnału zmodulowanego (tzn. w wierny sposób odwzorowującego kształt obwiedni sygnału zmodulowanego amplitudowo). Detektory AM

32 Demodulator AM U wy U we Demodulator AM a) symbol, b) charakterystyka U wy A(t) 0 Detektory AM – Detektory diodowe

33 c) przykładowy sygnał wejściowy, d) odpowiadający mu sygnał wyjściowy Detektory AM – Detektory diodowe

34 ~ FILTR DOLNO- PASMOWY R RsRs RdRd s(t) u 1 (t)u 2 (t)u wy ≈A(t) u2u2 u1u1 detektor liniowy Detektor liniowy może zapewnić otrzymanie niezniekształconego przebiegu modulującego Zakładając, że sygnał modulujący jest wolnozmienny w odniesieniu do jednego okresu przebiegu nośnego, można przyjąć w przybliżeniu, że wartość x(t) jest stała w ciągu tego okresu.Wówczas sygnał u(t) można rozwinąć w szereg Fouriera: Po filtracji dolnopasmowej: Detektor liniowy

35 ~ RsRs s(t) RdRd u 2 (t) u wy ≈A( t) R FILTR DOLNO- PASMOWY u 1 (t) u2u2 u1u1 detektor kwadratowy zniekształcony sygnał modulujący Detektor kwadratowy wprowadza zniekształcenia sygnału modulującego, które zależą od głębokości modulacji stosujemy rozwinięcie u 2 (t) w szerego Fouriera przy założeniu wolnozmiennej amplitudy : na wyjściu filtru dolnopasmowego: Detektory kwadratowy

36

37 Detektory AM - detektory diodowe

38 Synchroniczny demodulator kluczowany

39

40

41

42

43

44

45 Demodulator synchroniczny z układem transkonduktancyjnym podwójnie zrównoważonym

46 AM DSB SC modulator i demodulator kwadraturowy

47 Dziękuję za uwagę ! Modulacja i demodulacja AM

48 Układy z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego, często nazywane pętlami fazowymi PLL (ang. phase - locked - loop), znajdują bardzo szerokie zastosowanie we współczesnej elektronice do synchronizacji, podziału/powielania częstotliwości, pośredniej demodulacji częstotliwości, przemiany częstotliwości itp. Ciągle rosnący obszar licznych i różnorodnych zastosowań pętli fazowej w układach przetwarzania sygnałów analogowych i cyfrowych wiąże się z tym, że parametry układów z pętlą PLL są na ogół korzystniejsze niż parametry układów konwencjonalnych.


Pobierz ppt "W5_Modulacja i demodulacja AM. Podstawowym celem modulacji jest nałożenie sygnałów zawierających pożądaną informację na prąd nośny wielkiej częstotliwości."

Podobne prezentacje


Reklamy Google