Układy elektroniczne II. Modulatory i detektory

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Układy elektroniczne II. Modulatory i detektory"

Eleonora Żurek
8 lat temu
Przeglądów:

Układy elektroniczne II Modulatory i detektory Jerzy Witkowski Modulacja Przekształcenie sygnału informacyjnego do postaci dogodnej do transmisji w kanale

1 Układy elektroniczne II Modulatory i detektory Jerzy Witkowski Modulacja Przekształcenie sygnału informacyjnego do postaci dogodnej do transmisji w kanale telekomunikacyjnym Polega na zmianie, któregoś z parametrów fali nośnej (amplitudy, częstotliwości, fazy.) W odbiorniku zmiany te są odtwarzane w celu odzyskania informacji. 1

2 Modulacja i detekcja Szumy i zakłócenia Źródło fali nośnej Modulator Kanał transmisyjny Detektor informacja Informacja + szum P = ( SNR) ( B) [ bit ] = [ db] [ Hz] 3 s Modulatory AM (Amplitude Modulation) DSB SSB VSB Double SideBand Modulacja Dwuwstęgowa Single SideBand Modulacja jednowstęgowa Vestige Side-Band Modulacja z tłumioną wstęga boczną -SC Suppressed Carrier Wytłumiona nośna 2

3 Modulacja DSB - Double Sideband ω >0!!! + Mnożenie!!! Uproszczony przykład modulatora AM DSB VCC i C 3

4 Przykłady modulatorów AM [Pawłowski] Przykłady modulatorów AM 4

5 Modulacja DSB SC- Double Sideband - Suppressed Carrier ω Mnożenie!!! Detekcja AM (DSB) U D U wy VCC << RC << 1 ω 5

6 Detekcja AM (DSB) obniŝenie progu detekcji Zastosowanie diody Schotky ego Zastosowanie diody germanowej Zastosowanie diody wstecznej (głównie w mikrofalach) Detektor ze wzmacniaczem operacyjnym Detekcja AM synchroniczna Mnożenie!!! ω 6

7 Modulacja DSB SC- Double Sideband - Suppressed Carrier jeszcze raz ω Mnożenie!!! Modulacja DSB SCmodulator podwójnie zrównowaŝony ω Mnożenie!!! 7

8 Modulacja DSB SCmodulator podwójnie zrównowaŝony ω Nie ma parzystych harmonicznych częstotliwości nośnej i widma m.cz. Demodulator DSB-SC Układ odzyskania nośnej (PLL) Sygnał DSB_SC (+) Detektor synchroniczny AM 8

9 Demodulator DSB-S.C. źle odtworzona nośna - Źle odtworzona nośna Dobrze odtworzona nośna Modulacja jednowstęgowa SSB-SC ω Mnożenie!!! 9

10 Modulacja jednowstęgowa SSB-SB filtr McCoy a Demodulator SSB-SC - Źle odtworzona nośna Modulacja DSB-SC Dobrze odtworzona nośna 10

11 Modulator fazowy SSB-SC w.cz. 90 o Modulator DSB-SC Modulator DSB-SC +!! Szerokopasmowy przesuwnik fazy!!!! 90 o m.cz. ω Modulator fazowy SSB-SC 11

12 Modulacja VSB ω >0!!! + Mnożenie!!! Demodulacja VSB - 12

13 Demodulacja VSB - Filtr ze zboczem Nyquista Rodzaje modulacji Modulacje amplitudy Modulatory DSB (zasada i przykład) Modulator zrównowaŝony (zasada i przykład) Modulacja DSB-SC (przykład) Modulacja SSB-SC (przykład) Modulacja VSB (przykład) 13

14 Częstotliwości chwilowa Faza Modulacje kąta (częstotliwości FM i fazy PM) chwilowa S bo S FM PM ( ) cos t t = A t + ( ) ϕ0 m t dt + 0 d ( ) t t = t + ( ) ϕ0 = + ( ) m t dt + m t dt 0 ( t) = Acos ( t + Φm( t) + ϕ ) 0 FM v. PM m(t) m ( t ) dt Modulator PM S FM Sygnał FM t ( t) = Acos t + m( t) dt + ϕ 0 0 m(t) d dt Modulator FM modulator FM S FM Sygnał PM ( t + Φm( ) + ) ( t) = Acos t ϕ 0 całkuje!!!! 14

15 VCO- Voltage Controlled Oscillator Modulatorem FM MoŜe być kaŝdy generator o częstotliwości zaleŝnej od napięcia czyli VCO!!! Bezpośrednia modulacja częstotliwości VCO- Voltage Controlled Oscillator VCC 1 = 2π LC Co C = 1 u V = + f ( m( )) 0 t Funkcja mocno nieliniowa!!!!! 15

16 Modulacja częstotliwości - zwiększanie dewiacji + = ( ω ω ) + n ω n 0 m(t) Przestrajany generator ω + ω Powielacz częstotliwości nω + n ω (x) Stabilizacja częstotliwości średniej ω 0 Stabilizowany generator Demodulatory FM zbocze krzywej rezonansowej 16

17 Demodulatory FM demodulator impulsowy Detekcja FM detektory Fostera-Seeleya 17

18 Detekcja FM detektory stosunkowy Bardziej odporny na zmiany napięcia wejściowego, ale ma mniejsze napięcie wyjściowe. Detekcja częstotliwości przez detekcję fazy S FM Detektor fazy t ( t) = Acos t + m( t) dt + ϕ 0 0 d dt t u( t) = t + m( t) dt + ϕ 0 0 ( + m( ) v( t) = t) wy( t) m( t) 18

19 Detektory fazy układ próbkująco - pamiętający WE WY St U 0we U = cos( ϕ) wyśy π φ π 2 Detektory fazy bramka EXOR A 1 2 ExOR (albo) 3 φ π 2 19

20 Detektory fazy klucz (układ mnoŝący) WE WY U we = U 0 sin( ωt) we St φ U U = wyśy π cos( 0we ϕ ) π 2 Detektory fazy klucz (układ mnoŝący)=det.synchroniczny WE WY U we = U 0 sin( ωt) we St U = π 0we U wyśy π 2 20

21 Detektory fazy klucz (układ mnoŝący) WE WY St φ U = wy. średnie U 0weϕ / 2 Detektory fazy układ mnoŝący VCC Gdyφ=0 φ U wy.średnie U we = U 0 sin( ωt) we π 2 φ 21

22 Układ mnoŝący Modulator DSB (np. klucz) Demodulacja synchroniczna Modulatory i demodulatory zrównowaŝone Wzm. róŝnicowy (teranskonduktancyjny = klucz) Pełny jest odpowiednik pierścieniowego Transkonduktancyjne układy mnoŝące Rys. 7. Dwućwiartkowy mnożnik transkonduktancyjny (modulator pojedynczo zrównoważony) 22

23 Transkonduktancyjne układy mnoŝące (z wykładu o układach mnoŝących) Źródło prądowe wzmacniacza ma wydajność opisaną zależnością: i + 0 ( u y ) = I 0 g mu y Różnicowe napięcie wyjściowe wzmacniacza: u x uwyr = i0rctgh 2U Korzystając za zależności: u x u x tgh 2U 2U Napięcie wyjściowe układu wynosi: u u = WYR ( I + g u ) T x x 0 m y RCtgh I 0RC + 2U T 2U T T T dla u u x << 2U T g m R C u x u 2U T y Transkonduktancyjne układy mnoŝące (z wykładu o układach mnoŝących) Rys. 8. Czteroćwiartkowy transkonduktancyjny układ mnożący (modulator podwójnie zrównoważony) 23

24 Transkonduktancyjne układy mnoŝące (z wykładu o układach mnoŝących) Napięcia wejściowe są powiązane z prądami wejściowymi zależnościami: u u x y i x = i y = R R x Różnicowy prąd wyjściowy układu jest dany równaniem: ixiy i 2 I WYR = Napięcie wyjściowe obliczamy z zależności: k = 2R C u WYR = iwyr RC = u xu y = I 01Rx Ry 2R C gdzie m jest stałą mnożenia, różną zwykle 0.1 V -1. I 01Rx Ry 01 y k m u x u y Transkonduktancyjne układy mnoŝące (z wykładu o układach mnoŝących) Rys. 10. Zlinearyzowany układ czteroćwiartkowego mnożnika transkonduktancyjnego (rezystory: R x, R y, R CM, R C są zazwyczaj dopinane do układu scalonego) 24

25 Układ mnoŝący dwućwiartkowy VCC VCC φ Gdyφ=0 Układ mnoŝący dwućwiartkowy detektor synchroniczny AM VCC VCC Gdyφ=0 To nie jest detekcja szczytowa, a średnia 25

26 Podsumowanie Modulatory i detektory FM i PM (przykłady) Układ mnoŝący jako demodulator Detekcja synchroniczna 26

Podobne dokumenty

Modulatory i detektory. Modulacja. Modulacja i detekcja

Modulatory i detektory. Modulacja. Modulacja i detekcja Modulator i detektor Modulacja Przekształcenie sgnału informacjnego do postaci dogodnej do transmisji w kanale telekomunikacjnm Polega na zmianie, któregoś z parametrów fali nośnej (amplitud, częstotliwości,