MODULACJE ANALOGOWE AM i FM

Podobne dokumenty
f = 2 śr MODULACJE

(1.1) gdzie: - f = f 2 f 1 - bezwzględna szerokość pasma, f śr = (f 2 + f 1 )/2 częstotliwość środkowa.

MODULACJE ANALOGOWE. Funkcja modulująca zależna od sygnału modulującego: m(t) = m(t) e

Rozwinięcie funkcji modulującej m(t) w szereg potęgowy: B PM 2f m

Układy elektroniczne II. Modulatory i detektory

MODULACJA. Definicje podstawowe, cel i przyczyny stosowania modulacji, rodzaje modulacji. dr inż. Janusz Dudczyk

1. Modulacja analogowa, 2. Modulacja cyfrowa

LABORATORIUM Sygnałów, Modulacji i Systemów ĆWICZENIE 2: Modulacje analogowe

Lekcja 20. Temat: Detektory.

Detekcja synchroniczna i PLL

SYMULACJA KOMPUTEROWA SYSTEMÓW

Modulatory i detektory. Modulacja. Modulacja i detekcja

Przebieg sygnału w czasie Y(fL

ELEKTRONIKA W EKSPERYMENCIE FIZYCZNYM

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

PODSTAWY I ALGORYTMY PRZETWARZANIA SYGNAŁÓW PROGRAM WYKŁADÓW PROGRAM WYKŁADÓW PROGRAM WYKŁADÓW

Politechnika Warszawska

Kanał telekomunikacyjny

MODULACJE IMPULSOWE. TSIM W10: Modulacje impulsowe 1/22

06 Tor pośredniej częstotliwości, demodulatory AM i FM Pytania sprawdzające Wiadomości podstawowe Budowa wzmacniaczy pośredniej częstotliwości

Przetwarzanie sygnałów w telekomunikacji

Transmisja danych binarnych w kanale o wąskim paśmie. Łączność radiowa (telemetria, zdalne sterowanie)

PREZENTACJA MODULACJI AM W PROGRAMIE MATHCAD

Demodulowanie sygnału AM demodulator obwiedni

Przetwarzanie sygnałów

Przetwarzanie sygnałów

Modulacja i kodowanie - labolatorium. Modulacje cyfrowe. Kluczowane częstotliwości (FSK)

Politechnika Warszawska Wydział Elektryczny Laboratorium Teletechniki

Podstawowe modulacje analogowe Modulacja amplitudy AM Modulacja częstotliwości FM

Politechnika Warszawska

1. Generator LC lub RC generuje na swoim wyjściu przebieg sinusoidalny ponieważ:

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Wytwarzanie sygnałów SSB metodę filtracyjną

10. Demodulatory synchroniczne z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego

4. Modulacje kątowe: FM i PM. Układy demodulacji częstotliwości.

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I APARATURY ELEKTRONICZNEJ. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Numer ćwiczenia: 7

MODULACJA I DEMODULACJA FAZY

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE STYCZEŃ 2014

Laboratorium Elektroniczna aparatura medyczna

Systemy i Sieci Radiowe

Przykładowe pytania 1/11

12. Demodulatory synchroniczne z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego

14 Modulatory FM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Podstawy modulacji częstotliwości Dioda pojemnościowa (waraktor)

Politechnika Warszawska

Specjalność - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015


Filtry cyfrowe procesory sygnałowe

Demodulator FM. o~ ~ I I I I I~ V

1. Rozchodzenie się i podział fal radiowych

WYDZIAŁU ELEKTRONIKI. GENERATOR FUNKCYJNY 6 szt.

Ćwiczenie A2 : Filtry bierne

TERAZ O SYGNAŁACH. Przebieg i widmo Zniekształcenia sygnałów okresowych Miary sygnałów Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

TEMAT: SYSTEMY CYFROWE: MODULACJA DEMODULACJA FSK, PSK, ASK

w tym procesie posiada stałą wartośću . Podstawowym parametrem charakteryzującym sygnał zmodulowany FM jest dewiacja częstotliwości f

SYSTEMY TELEINFORMATYCZNE

BADANIE MODULATORÓW I DEMODULATORÓW AMPLITUDY (AM)

LABORATORIUM TRANSMISJI DANYCH

Sygnały cyfrowe naturalne i zmodulowane

Detekcja synchroniczna i PLL. Układ mnoŝący -detektor fazy!

RADIOMETR MIKROFALOWY. RADIOMETR MIKROFALOWY (wybrane zagadnienia) Opracowanie : dr inż. Waldemar Susek dr inż. Adam Konrad Rutkowski

DETEKCJA AMPLITUDY SYGNAŁU DRGAŃ KONSTRUKCJI TRANSFORMATORÓW ENERGETYCZNYCH

Wpływ szumu na kluczowanie częstotliwości

Politechnika Warszawska

2. STRUKTURA RADIOFONICZNYCH SYGNAŁÓW CYFROWYCH

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Zjawisko aliasingu. Filtr antyaliasingowy. Przecieki widma - okna czasowe.

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

ĆWICZENIE NR 5 APARATURA DO TERAPII PRĄDEM ZMIENNYM MAŁEJ I ŚREDNIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Spis treści Przełączanie złożonych układów liniowych z pojedynczym elementem reaktancyjnym 28

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Modulacje analogowe AM/FM

w układzie zastosowano obwód rezonansowy LC lub selektywny RC. DOBRA

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

Modulacja z kluczowaniem amplitudy ASK i częstotliwości FSK

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

) (2) 1. A i. t+β i. sin(ω i

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

08 Stereodekoder, korekcja barwy dźwięku.

SYNTEZA METODĄ MODULACJI CZĘSTOTLIWOŚCI (FM)

Badanie układów aktywnych część II

SYGNAŁY SZEROKOPASMOWE

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Przekształcenia sygnałów losowych w układach

Projekt z Układów Elektronicznych 1

FDM - transmisja z podziałem częstotliwości

Ćwiczenie 3,4. Analiza widmowa sygnałów czasowych: sinus, trójkąt, prostokąt, szum biały i szum różowy

Wykaz emisji przeznaczonych dla Służby Amatorskiej (poniedziaå ek, 14 sierpieå 2006) - - Ostatnia aktualizacja ()

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

celowym rozpraszaniem widma (ang: Spread Spectrum System) (częstotliwościowe, czasowe, kodowe)

A-2. Filtry bierne. wersja

Repetytorium dyplomowe

Transkrypt:

dr inż. Karol Radecki MODULACJE ANALOGOWE AM i FM materiały do wykładu Teoria Sygnałów i Modulacji

PODSTAWOWE POJĘCIA I ZALEŻNOŚCI Analogowy system telekomunikacyjny sygnał oryginalny sygnał zmodulowany estymator sygnału oryginalnego ^ analogowe źródło inormacji modulator kanał detektor odbiorca c(t) generator przebiegu nośnego szum + zakłócenia n(t) sygnał odebrany + n(t)

Cyrowy system telekomunikacyjny źródło inormacji sygnał oryginalny estymator sygnału oryginalnego ^ odbiorca koder źródłowy dekoder źródłowy koder kanałowy modulator zakłócenia + szum n(t) dekoder kanałowy demodulator sygnał zmodulowany kanał sygnał odebrany + n(t)

Pojęcie operacji modulacji i detekcji Modulacja i demodulacja Modulacja jest to operacja, która przyporządkowuje sygnałom modulującym sygnały zmodulowane. Demodulacja jest procesem odwrotnym względem procesu modulacji Sygnał analogowy sygnał z czasem ciągłym oraz ciągłą skalą wartości Sygnał cyrowy sygnał z czasem dyskretnym oraz dyskretną skalą wartości Modulacja i demodulacja analogowa ciągłe i odwracalne przyporządkowanie sygnału modulującego sygnałowi zmodulowanemu Modulacja i demodulacja cyrowa dyskretne i odwracalne przyporządkowanie sygnału modulującego sygnałowi zmodulowanemu Detekcja odtworzenie inormacji z sygnału odebranego

Podstawowe przyczyny stosowania modulacji przy przekazie sygnałów zwiększenie skuteczności przesyłania sygnałów oryginalnych dopasowanie widmowe sygnału do charakterystyki przenoszenia kanału, większa sprawność, prostsze rozwiązania techniczne urządzeń nadawczych w zakresie w,cz. możliwość zwielokrotnienia sygnałów oryginalnych przesyłanych przez kanały poprzez zwielokrotnienie częstotliwościowe i czasowe możliwość rozdzielenia równocześnie przesyłanych sygnałów na tej samej częstotliwości nośnej (modulatory kwadraturowe) uodpornienie transmitowanych sygnałów na szumy i zakłócenia sygnały zmodulowane są stosowane w pomiarach i automatyce zwiększenie dokładności pomiarów i sterowania

Podstawowe rodzaje modulacji Modulacje analogowe pasmowe AM DSB dwuwstęgowa modulacja amplitudy z alą nośną AM DSB SC - dwuwstęgowa modulacja amplitudy bez ali nośnej AM SSB - jednowstęgowa modulacja amplitudy bez ali nośnej FM modulacja częstotliwości PM modulacja azy Modulacje analogowe w paśmie podstawowym PAM modulacja amplitudy impulsów PPM modulacja położenia impulsów PDM modulacja szerokości impulsów Modulacje cyrowe w paśmie podstawowym PCM modulacja kodowa impulsów DM - modulacja delta Modulacje cyrowe pasmowe ASK - kluczowanie amplitudy ali nośnej FSK - kluczowanie częstotliwości ali nośnej PSK - kluczowanie azy ali nośnej

Przebieg zmodulowany analityczny i jego parametry przebieg nośny analityczny: z c (t) = c(t) + j c(t) = A exp( j t) c(t) = A cos( t), c(t) = A sin( t), unkcja modulująca: m(t) = m(t) exp[j arg m(t)] przebieg zmodulowany analityczny: z s (t) = m(t) z c (t) z s (t) = + j = m(t) A exp[j( t + arg m(t))] amplituda chwilowa: A(t) = A m(t) aza chwilowa: (t) = t + arg m(t) = t + (t) częstotliwość chwilowa: dφ(t) d F(t) arg m(t) π dt dt (t) odchyłka azy chwilowej odchyłka częstotliwości chwilowej

Widmo sygnału zmodulowanego oznaczmy pary transormat Fouriera X(), m(t) M() S(), z s (t) Z s () to widmo sygnału zmodulowanego analitycznego z s (t) = m(t) z c (t): Mnożenie sygnału m(t) przez exp(j t) daje przesunięcie widma tego sygnału na osi częstotliwości o wartość Z s () = M( - ) jest to widmo jednostronne widmo sygnału zmodulowanego rzeczywistego S() = M( - ) + M * (- - ) widmo sprzężone

Widmo sygnału zmodulowanego widmo sygnału modulującego X() widmo unkcji modulującej M() widmo sygnału zmodulowanego analitycznego Z s () = M( - ) widmo sygnału zmodulowanego rzeczywistego - S() -

MODULACJE ANALOGOWE PASMOWE Funkcje modulujące modulacja unkcja modulująca m(t) AM DSB AM DSB SC AM SSB SC +k k górna wstęga + j xt) dolna wstęga - j FM PM exp[ j k dt] exp[ jk ] k, k k -stałe modulatora; transormata Hilberta sygnału x( ) x( ) d d, t t t t

DWUWSTĘGOWA MODULACJA AMPLITUDY Z FALĄ NOŚNĄ AM - Amplitude Modulation unkcja modulująca: m(t) = + k brak przemodulowania k - stała modulatora przebieg nośny analityczny: z c (t) = c(t) + j c(t) = A exp( j t) c(t) = A cos( t), c(t) = A sin( t) przebieg zmodulowany analityczny: z s (t) = [ + k ] A exp(j t) przebieg zmodulowany rzeczywisty: amplituda chwilowa (obwiednia) widmo sygnału zmodulowanego = [ + k ] A cos( t) A(t) = A m(t) = A [ + k ] S () = (k A /) [X( + ) + X( - )] + (A /) [( + ) + ( - )]

Widmo sygnału zmodulowanego S () = (k A /) [X( + ) + X( - )] + (A /) [( + ) + ( - )] widmo wstęg bocznych widmo przebiegu nośnego widmo sygnału modulującego X() w << -w w górna wstęga boczna A / ( + ) S() A / ka / dolna wstęga boczna górna wstęga boczna A / ( - ) - - w - - + w - w + w

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym, m < sygnał modulujący: = U cost, = Ft przebieg nośny: c(t) = A cos( t) sygnał zmodulowany rzeczywisty: = A (+m cost) cos t, F<<, m < głębokość modulacji m A A max max A A min min ku A A max A A min brak przemodulowania obwiednia t widmo Fouriera sygnału zmodulowanego S() = A / [( - ) + ( + )] + ma /4 [( - -F) + ( + + F)] + + ma /4 [( - + F) + ( + -F)]

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym, m < sygnał modulujący Ucost przebieg nośny: c(t) = A cos( t) sygnał zmodulowany analityczny: z z s s (t) (t) A jω ( mcosωt)e jωt A e ma j( ω e t, tω)t m ku A ma j( ω e t-ω)t wykres wskazowy modulacji: wskaz ali nośnej A wskazy wstęg bocznych górna wstęga ma + F A(t) ma dolna wstęga -F

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym, m < =UcosFt A ( F) X() A ( F) U c(t)=a cos t A ( ) C() A ( ) =A (+mcost)cos t m=ku ma( F) 4 S() ma( F) 4 ma( F) 4 ma( F) 4

Modulacja sygnałem kosoidalnie zmiennym, m < średnia moc sygnału zmodulowanego za okres m.cz. m m P s P ( ) P P P Pb P Ps,5 P sprawność energetyczna modulacji AM Procent całkowitej mocy nadawanej 67 33 P P s P P b s m m m m moc chwilowa sygnału zmodulowanego za okres w.cz P P 4P P ( msint)

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym, m > A max =A (+m) A(t) LINIOWA m < A A max =A (-m) t m A A max max A A min min A(t) NIELINIOWA m = t

Modulacja sygnałem kosoidalnie zmiennym, m > widmo sygnału przemodulowanego S() iltr pasmowy m = -F -F +F +F na wyjściu iltru pasmowego s ' (t) t

Modulator AM sygnał modulujący ELEMENT NIELINIOWY FILTR PASMOWY A(t)cos t sygnał AM Modulator kwadratowy c(t) = A cos t ala nośna A cos t k U p ~ = ~ u (t) R u (t) u = a u U p u u (t) = U p + k + A cos t u(t) a[up kup k x (t)] a[up A cos t k A cos t] aa cos t u (t) (U A p cos t A kcos t)a U A p a [ m]cos t, m k U a p

Modulator przełączający c(t) = A cos t ~ u = u k ~ u (t) R u (t) k << A u u (t) A cos t k, u (t) [A cos t ]g(t) u (t) u (t), dla c(t), dla c(t) g(t) unkcja kluczująca g(t) A 4 (t) cos t... A u -T -T/4 T/4 T n ( ) g(t) cos[ t(n )] n n t T=/

detektor obwiedni Detektory AM R d (R d + R S )C << / R s u (t) C R u (t) FILTR DOLNO - PASMOWY u wy A(t) / << RC << /w X() widmo sygnału modulującego = A [ + m ] cos( t) = A(t) cos( t) - w w przykład: =(+sint)cos( 4 t) R s = 75 R d = 7 R = k C =,F w = Hz, /w =,s = 6kHz, / =,67-5 s RC = -4, (R d + R s )C = -6 u (t) m =,5 u (t)

detektor liniowy R d FILTR DOLNO - PASMOWY Rs u (t) R u (t) u wya(t) u u = A (+m)cos t u (t) aa u (t), ( m)cos u(t) aa( m) cost cos t cos 4t... 3 5 po iltracji dolnopasmowej aa uwy ( m) t, gdy gdy cos cos t t u =au dla u > u = dla u < zakładając, że sygnał modulujący jest wolnozmienny w odniesieniu do jednego okresu przebiegu nośnego, można przyjąć w przybliżeniu, że wartość jest stała w ciągu tego okresu. Wówczas sygnał u(t) można rozwinąć w szereg Fouriera: Detektor liniowy może zapewnić otrzymanie niezniekształconego przebiegu modulującego

detektor kwadratowy Rs u (t) R d R u (t) FILTR DOLNO - PASMOWY u wy A(t) u u = A (+m)cos t u (t) aa u (t), ( m) cos t, gdy gdy cos cos t t u =au dla u > u = dla u < stosujemy rozwinięcie u (t) w szereg Fouriera przy założeniu wolnozmiennej amplitudy: (t) aa( m) cos t... 4 u na wyjściu iltru dolnopasmowego: u wy aa aa m m m x (t) zniekształcony sygnał modulujący detektor kwadratowy wprowadza zniekształcenia sygnału modulującego, które zależą od głębokości modulacji

DWUWSTĘGOWA MODULACJA AMPLITUDY BEZ FALI NOŚNEJ AM DSB SC unkcja modulująca: m(t) = k, k - stała modulatora [V/V] przebieg nośny analityczny: sygnał zmodulowany analityczny sygnał zmodulowany rzeczywisty amplituda chwilowa (obwiednia) widmo sygnału zmodulowanego zc(t) A exp(jt) z s (t) = A k exp(j t) = A k cos( t) A(t) = A m(t) = A k S () = k (A /) [X( + ) + X( - )]

widmo sygnału zmodulowanego = A k cos( t) S () = k (A /) [X( + ) + X( - )] X() widmo sygnału modulującego górna wstęga boczna -w w S() ka / dolna wstęga boczna górna wstęga boczna - - w - - + w - w + w

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym sygnał modulujący: Ucost unkcja modulująca: m(t) = k = k Ucost sygnał nośny analityczny: z c (t) = A exp(j t) sygnał zmodulowany analityczny: amplituda chwilowa z z s s (t) (t) A(t) AkUcost jt A kucos( t)e AkU j( e )t AkU j( e )t wykres wskazowy modulacji: A(t) górna wstęga A ku + F wskazy wstęg bocznych dolna wstęga A ku -F

Modulacja sygnałem kosinusoidalnie zmiennym sygnał modulujący: = U cost, = Ft przebieg nośny: c(t) = A cost sygnał zmodulowany rzeczywisty: = kua cost cos t odwrócenie azy odwrócenie azy obwiednia t /F widmo Fouriera sygnału zmodulowanego S() = kua /4 [( - -F)+( + + F)] + kua /4 [( - + F)+( + -F)]

Modulacja sygnałem kosoidalnie zmiennym =UcosFt X() U ( F) U ( F) U c(t)=a cos t A ( ) C() A ( ) kua =kua cost cos t kua kua ( ( F) S() F) 4 4 kua ( kua ( 4 4 F) F)

Modulatory AM DSB SC Modulator kołowy + i sygnał modulujący + i u(t) Filtr pasmowy + c(t) = A cos t dla < t < T/ i (t) k(a cos t )g(t) i (t) k(a cos t )g(t) u(t) c(i i) kg(t), k cos t g(t) u(t) dla T/ < t < T i (t) k( A cos t )g(t) i (t) k( A cos t )g(t) u(t) c(i i) kg(t), k cos t unkcja kluczująca 4 (t) cost cos3t cos5 t... 3 5 g

Odbiornik Costasa kanał I UKŁAD MNOŻĄCY FILTR DP A cos cos( t+) =A cos t PRZES. FAZY -9 sin( t+ ) VCO A x (t) sin() 8 DETEKTOR FAZY kanał Q UKŁAD MNOŻĄCY FILTR DP A sin

Modulator I demodulator kwadraturowy I/Q =A x (t)cos t + A x (t)sin t x (t) UKŁAD MNOŻĄCY UKŁAD MNOŻĄCY A A x (t) A cos t PRZESUW. FAZY -9 + + + + PRZESUW. FAZY -9 A cos t x (t) UKŁAD MNOŻĄCY UKŁAD MNOŻĄCY A A x (t)

Detektor synchroniczny = A cos( t) UKŁAD MNOŻĄCY y(t) FILTR DOLNO - PASMOWY z(t) ' c'(t) A cos ( ) t Wpływ przesunięcia azy, = ' c'(t) A cos( t ) ' ' y(t) c'(t) AA cos(t ) AA cos( ) ' z(t) AAcos( ) przy detekcji synchronicznej jest wymagane sazowanie lokalnego przebiegu z przebiegiem odbieranym. Wartość powinna być równa zeru. Wpływ przesunięcia częstotliwości, = ' c'(t) A cos(( )t) ' ' y(t) AA cos( t) AA cos( t) ' z(t) AA cos( t)

JEDNOWSTĘGOWA MODULACJA AMPLITUDY BEZ FALI NOŚNEJ AM SSB-SC unkcja modulująca: m(t) = j, transormata Hilberta sygnału + modulacja z górną wstęgą boczną, - modulacja z dolną wstęgą boczną x( ) d, t t przebieg nośny analityczny zc(t) A exp(jt) sygnał zmodulowany analityczny (górna wstęga) sygnał zmodulowany rzeczywisty widmo sygnału zmodulowanego z s (t) = A [ + j ] exp(j t) = A [cos( t) - sin( t)] S() = A [X( - )( - ) + X( + )(- - ) ] t x( ) d t

A [cos( t) - sin( t)] A [X( - )( - ) + X( + )(- - ) ] wyprowadzenie A jsgn[ X()], A cos t X( ) X( ) A (t)a sint X( )sgn( ) X( )sgn( A S() X( )[ sgn( )] X( )[ sgn( )] ( - ) (- - ) x S() X() A / ) -w w - -w - + w amplituda chwilowa A(t) x (t) x (t) aza chwilowa ( t) t ar ctg t (t) d(t) częstotliwość chwilowa F(t) (t) dt odchyłka azy chwilowej odchyłka częstotliwości chwilowej

modulator kwadraturowy górna wstęga: = cos t sin sin t dolna wstęga: = cos t + sin sin t widma sygnałów w modulatorze modulacja SSB SC z górną wstęgą X() UKŁAD MNOŻĄCY y(t) PRZESUW. FAZY -9 transormator Hilberta PRZESUW. FAZY -9 A cos t + +/- - - Y() Z() / / UKŁAD MNOŻĄCY z(t) - górna wstęga + dolna wstęga - S()

detektor synchroniczny = A [cos t - sin t] górna wstęga boczna UKŁAD MNOŻĄCY y(t) FILTR DOLNO - PASMOWY z(t) ' ' Wpływ przesunięcia azy, = c (t) A cos[( ' ' y(t) AA cos(t ) AA cos( ) ' A A sin( t ) A A ' sin( ) ' z(t) AA[ cos( ) sin] Wpływ przesunięcia częstotliwości, = )t ] ' ' y(t) AA cos(t t) AA cos( t) ' ' AA sin(t t) AA sin( t) ' ' z(t) AA cos( t) AA sin( t)

MODULACJA CZĘSTOTLIWOŚCI FM sygnałem kosinusoidalnie zmiennym sygnał modulujący: = U cost, = F unkcja modulująca: m(t) exp[jk dt] exp(jm k - nachylenie charakterystyki modulatora [Hz/V]; U m k indeks modulacji F przebieg nośny analityczny: z c (t) = A exp j( t) przebieg zmodulowany analityczny z s (t) = m(t) z c (t) = A exp j( t + m sint) sint) J n n jnt (m )e przebieg zmodulowany rzeczywisty: A cos( t k dt) A cos( t m sint) Jn(m )cos( n) t n widmo sygnału zmodulowanego: A S() Jn(m )[ ( nf) ( nf)] n J n (m ) - wartość unkcji Bessela pierwszego rodzaju i n-tego rzędu w punkcie m

Wykresy unkcji Bessela pierwszego rodzaju w zależności od indeksu modulacji J n (m ) ( ) n J n (m )

sygnał modulujący: częstotliwość chwilowa: sygnału zmodulowanego aza chwilowa: = U cost, = F F(t) = + k = + F cost (t) = t + m sint sygnału zmodulowanego dewiacja częstotliwości: F = m F = k U szerokość pasma: wzór przybliżony Carsona: B (F + F) = F(m + ) B F n m max odchyłka częstotliwości chwilowej wzór dokładniejszy: B = n max F n max - największa liczba całkowita, dla której J n (m ), przykład dla m =,5 B = 8 F = 4 F

Widmo sygnału FM F = const. m = sygnał modulujący = U cost F sygnał zmodulowany Jn n (m )cos( n) t m = szerokość pasma B = (F + F) = (m + ) m F F k U F m = 5

Widmo sygnału FM F = const. m = sygnał modulujący = U cost F sygnał zmodulowany A Jn(m )cos( n) t n szerokość pasma B = (F + F) = (m + ) m F F k U F F F m = m = 5 F

WĄSKOPASMOWA MODULACJA FM (m << ) sygnałem sinusoidalnie zmiennym sygnał modulujący: Ucost sygnał FM: A cos t cos[m sint] A sin t sin[m sin t] jeżeli m << to cos(m sin t) oraz sin(m sin t) m sin t A cos t ma sint sint cost ma[cos( )t cos( A J (m )A cos t J(m )A[cos( )t cos( J (m ) J (m ) J (m ) m m 8 A J S() A J - A J -F + F )t] )t] dla m =,5 J (,5) =,938 J (,5) =,4 Wąskopasmowa modulacja FM lub PM posiada widmo praktycznie ograniczone do jednej pary wstęg bocznych sygnał AM: A cost ma [cos( )t cos( )t]

Wykresy wskazowe AM (t) A cost ma [cos( )t cos( )t] s A F górna wstęga ma -F dolna wstęga ma FM (t) J (m )cos t J (m )[cos( )t cos( )t] s J dolna wstęga (m )A ma -F F J górna wstęga (m )A ma J (m )A A miejsce geometryczne końca wypadkowego wskazu szerokopasmowego sygnału FM miejsce geometryczne końca wypadkowego wskazu wąskopasmowego sygnału FM

MODULACJA FAZY PM sygnałem sinusoidalnie zmiennym sygnał modulujący: = U sint, = Ft unkcja modulująca: m(t) = exp (m sint), k - nachylenie charakterystyki modulatora [rad/v]; m = k U - indeks modulacji przebieg nośny analityczny: z c (t) = A exp j( t) przebieg zmodulowany analityczny: z s (t) = A exp j( t + m sint) przebieg zmodulowany rzeczywisty: A cos( t k) A cos( t m sint) Jn(m )cos( n) t n widmo sygnału zmodulowanego: A () Jn(m )[ ( nf) ( nf)] S n J n (m ) - wartość unkcji Bessela pierwszego rodzaju i n-tego rzędu w punkcie m

sygnał modulujący: = U sint, = F aza chwilowa sygnału zmodulowanego: (t) = t + sint częstotliwość chwilowa sygnału zmod: F(t) = + F cost dewiacja częstotliwości: F = m F = k U F szerokość pasma: wzór przybliżony Carsona: B (F + F) = (m + ) wzór dokładniejszy: B n max F, n max - największa liczba całkowita, dla której J n (m ), odchyłka azy chwilowej Porównanie parametrów modulacji FM i PM odchyłka azy chwilowej szerokość pasma (t) k k dt PM FM (m B (m ) (k U )F ) (k U F) PM FM odchyłka częstotliwości chwilowej indeks modulacji (t) d(t) dt k d dt k PM FM m m k F F U k U F PM FM

Widmo sygnału PM m = const. F m = 5 F=F sygnał modulujący = U sint sygnał zmodulowany F m = 5 A Jn(m )cos( n) t n F=/F szerokość pasma B = (F + F) = (m + ) m = 5 F=/4F

MODULACJA FM i PM sygnałem prostokątnym i trójkatnym FM PM

pośredni modulator FM MODULATORY FM i PM FM y(t) MODULATOR dt FAZY y(t) dt A cos( t k y(t)) A cos( t k dt) A cos( t k dt) pośredni modulator PM PM d dt y(t) MODULATOR CZĘSTOTLIWOŚCI y(t) d dt A cos( t k y(t)dt) A cos( t k ) A cos( t k )

wzmacniacz rezonansowy H() A cos t L bezpośredni modulator PM C C U + H H(), jq LC () arctan Q Q (t) (t) k (t) Q bezpośredni modulator FM k generator A cos t L C C U + C(t) C (t) k L (t) k C, (C k, ) k C L C k C

zasada działania DETEKTORY SYGNAŁU FM Detektory z zamianą FM na AM A cos t k dt FM konwerter FM/AM s (t) AM detektor AM v(t) ) H() (t) ' s (t) A H k( ), dla c k B H kk cos t k dt H() H kk t v(t) = A [H + kk ] F k ) H() ' s (t) v(t) d dt A A k k sin t k dt t

detektor z odstrojonym obwodem H() detektor z dwoma odstrojonymi obwodami iltry pasmowe detektory obwiedni H() r r

dyskryminator azy L A A U U A < U U = A arg H() > / H() - iltr pasmowy detektor stosunkowy U U

Detektor ze zliczaniem przejść przez zero sygnału FM Ogranicznik s (t) Układ s (t) Multiwibrator różniczkujący s 3 (t) Filtr dolnopasmowy A cos( t k dt) A cos( t k Usintdt) A cos( t m cos t) sygnał FM s (t) /F s (t) sygnał PPM s 3 (t) =Usin(Ft)

r(t) v e(t) (t) DET. FAZY (UKŁAD MNOŻĄCY) A A sin[ t (t)] A Detektor z pętlą azową sin[ t k v k r(t) v v(t) cos[ t v e(t) (t)] FILTR DOLNO PASMOWY GENERATOR VCO A v cos[ t k AAv sin v ve d e(t) v(t)dt dt (t) (t) A A (t) (j) e () k V() e v e ()G() d dt v(t) e v dt] v(t)dt] (t) k ()G() (j) (t) j k v () + e (t) FDP v(t) g(t) (t) - v v (t) kv v(t)dt] (t) e (t) v(t) dt e( )g(t )d v(t) e k () v model liniowy t) k d dt d dt (t) j () j k G() v (t) k k dt v

kwadraturowy detektor FM UKŁAD MNOŻĄCY v (t) s'(t) FILTR DP v(t) przesuwnik azy / () () PRZES. FAZY 9 A cos[t k dt], () arctanq ' v (t) A cos[ t k dt ((t))] ' s (t) A cos[4 t 4k (t) = + k v(t) v(t) ' dt ((t))] A ' cos ((t)) A ' A A cos ((t)) cos kk sinkk A kk C arctanq ' ( ) k( )

synchroniczny detektor PM = A UKŁAD FILTR cos( t + (t)) y(t) z(t) MNOŻĄCY DOLNO- PASMOWY y(t) AA cos( t (t))sin charakterystyka statyczna detektora -/ c(t) A sin t z / t A A sin(t) A A sin t cos t h 3 zawartość trzeciej harmonicznej na wyjściu FDP h 3 4 3 (t) (t) z(t) k sin( (t)) k(t) 3! 5! (t) cost, k Ucost 5... z(t) sygnał modulujący 3 3 k cost cos t... 6

kwadraturowy modulator PM A cos t UKŁAD MNOŻĄCY (MODULATOR AM ŻRÓWNOWAŻONY) ka cos t wykres wskazowy A k A PRZESUWNIK FAZY 9 = A sin t + ka cos t (t) arctan k k 3 k U (t) kucost 6 h3 4 3 cos 3 k 3 A sin t 3 x (t) 3! t... k 5 5! 5..., cost arctan k 6 3 cos 3 max k = U cost t... cost max ku