Κατανόηση της Διαμόρφωσης
Διαμόρφωση— Αυτή είναι η διαδικασία μετατροπής μιας ή περισσότερων παραμέτρων πληροφοριών ενός σήματος φορέα σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του σήματος πληροφοριών.
Ως αποτέλεσμα της διαμόρφωσης, τα σήματα μεταφέρονται σε υψηλότερες συχνότητες.
Η χρήση διαμόρφωσης σάς επιτρέπει:
- συντονίζει τις παραμέτρους του σήματος με τις παραμέτρους γραμμής.
- Αυξήστε την ανοσία του θορύβου των σημάτων.
- αύξηση της εμβέλειας μετάδοσης σήματος.
- οργάνωση συστημάτων μετάδοσης πολλαπλών καναλιών (MSP με CRC).
Η διαμόρφωση πραγματοποιείται σε συσκευές διαμορφωτές. Η συμβατική γραφική ονομασία του διαμορφωτή μοιάζει με:
Εικόνα 1 - Γραφική ονομασία του διαμορφωτή
Κατά τη διαμόρφωση, τα ακόλουθα σήματα παρέχονται στην είσοδο του διαμορφωτή:
u(t) - διαμορφώνοντας, αυτό το σήμα είναι πληροφοριακό και χαμηλής συχνότητας (η συχνότητά του ορίζεται W ή F).
S(t)- διαμορφωμένη (φορέας), αυτό το σήμα δεν είναι πληροφοριακό και υψηλής συχνότητας (η συχνότητά του ορίζεται w 0 ή f 0).
Sм(t) — διαμορφωμένο σήμα, αυτό το σήμα είναι ενημερωτικό και υψηλής συχνότητας.
Τα ακόλουθα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σήμα φορέα:
- αρμονική ταλάντωση, στην οποία ονομάζεται διαμόρφωση αναλογικόή συνεχής;
- μια περιοδική ακολουθία παλμών, με καλούμενη διαμόρφωση σφυγμός;
- συνεχές ρεύμα, και ονομάζεται διαμόρφωση σαν θόρυβος.
Εφόσον οι παράμετροι πληροφοριών της ταλάντωσης του φορέα αλλάζουν κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης, το όνομα του τύπου διαμόρφωσης εξαρτάται από την αλλαγμένη παράμετρο αυτής της ταλάντωσης.
1. Τύποι αναλογικής διαμόρφωσης:
- διαμόρφωση πλάτους (AM),το πλάτος της δόνησης του φορέα αλλάζει.
- διαμόρφωση συχνότητας (FM),υπάρχει αλλαγή στη συχνότητα της δόνησης του φορέα.
- διαμόρφωση φάσης (PM),η φάση της ταλάντωσης του φορέα αλλάζει.
2. Τύποι διαμόρφωσης παλμού:
- διαμόρφωση πλάτους παλμού (PAM), το πλάτος των παλμών του φέροντος σήματος αλλάζει.
- διαμόρφωση συχνότητας παλμών (PFM), ο ρυθμός επανάληψης παλμού του φέροντος σήματος αλλάζει.
- Διαμόρφωση παλμικής φάσης (PPM), η φάση των παλμών του φέροντος σήματος αλλάζει.
- Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM), η διάρκεια των παλμών του φέροντος σήματος αλλάζει.
Διαμόρφωση εύρους
Διαμόρφωση εύρους- η διαδικασία αλλαγής του πλάτους του φέροντος σήματος σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του σήματος διαμόρφωσης.
διαμορφωμένο πλάτοςΣήμα (AM) με σήμα αρμονικής διαμόρφωσης. Όταν εκτίθεται σε διαμορφωτικό σήμα
u(t)= Εμμ εσύ αμαρτία? t (1)
στη δόνηση του φορέα
μικρό(t)= Εμ αμαρτία(? 0 t+ ? ) (2)
το πλάτος του φέροντος σήματος αλλάζει σύμφωνα με το νόμο:
Uam(t)=Um+και είμαιΑμ αμαρτάνεις? t(3)
όπου a am είναι ο συντελεστής αναλογικότητας της διαμόρφωσης πλάτους.
Αντικαθιστώντας το (3) στο μαθηματικό μοντέλο (2) παίρνουμε:
Sam(t)=(Um+και είμαιΑμ αμαρτάνεις? t) αμαρτία(? 0 t+? ). (4)
Ας βγάλουμε το Um από αγκύλες:
Sam(t)=Um(1+και είμαιΑμ ου/αμ αμαρτία? τ) αμαρτία(? 0 t+? ) (5)
Η σχέση a am Um u / Um = m am ονομάζεται αναλογία διαμόρφωσης πλάτους. Αυτός ο συντελεστής δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μονάδα, καθώς σε αυτή την περίπτωση εμφανίζονται παραμορφώσεις του διαμορφωμένου φακέλου σήματος, που ονομάζονται υπερδιαμόρφωση. Λαμβάνοντας υπόψη το m am, το μαθηματικό μοντέλο του σήματος AM με ένα αρμονικό σήμα διαμόρφωσης θα έχει τη μορφή:
Sam(t)=Um(1+mείμαιαμαρτία ? t) αμαρτία(? 0 t+ ? ). (6)
Εάν το σήμα διαμόρφωσης u(t) είναι μη αρμονικό, τότε το μαθηματικό μοντέλο του σήματος AM σε αυτή την περίπτωση θα έχει τη μορφή:
Sam(t)=(Um+και είμαιυ(τ))αμαρτία(? 0 t+ ? ) . (7)
Ας εξετάσουμε το φάσμα του σήματος AM για ένα αρμονικό σήμα διαμόρφωσης. Για να γίνει αυτό, ας ανοίξουμε τις αγκύλες του μαθηματικού μοντέλου του διαμορφωμένου σήματος, δηλ. να το φανταστούμε ως άθροισμα αρμονικών συνιστωσών.
Sam(t)=Um(1+mείμαιαμαρτία? τ) αμαρτία (? 0 t+ ? ) = Αμ αμαρτία (? 0 t+ ? ) +
+mείμαιΑμ/2 αμαρτία( (? 0 — ? )t+ι) — ΜείμαιΑμ/2 αμαρτία((? 0 + ? )t+ι). (8)
Όπως φαίνεται από την έκφραση, υπάρχουν τρεις συνιστώσες στο φάσμα του σήματος ΑΜ: η συνιστώσα του φέροντος σήματος και δύο συνιστώσες στις συνδυαστικές συχνότητες. Επιπλέον, το στοιχείο στη συχνότητα ? 0 —? που ονομάζεται κάτω πλευρικό εξάρτημακαι σε συχνότητα ? 0 + ? — εξάρτημα άνω πλευράς.Τα φασματικά και χρονικά διαγράμματα των σημάτων διαμόρφωσης, φέροντος και διαμορφωμένου πλάτους μοιάζουν (Εικόνα 2).
Σχήμα 2 - Χρονικά και φασματικά διαγράμματα σημάτων διαμόρφωσης (a), φορέα (b) και διαμορφωμένου πλάτους (c)
ρε ? είμαι=(? 0 + ? ) — (? 0 — ? )=2 ? (9)
Εάν το σήμα διαμόρφωσης είναι τυχαίο, τότε σε αυτήν την περίπτωση στο φάσμα οι συνιστώσες του σήματος διαμόρφωσης συμβολίζονται με τρίγωνα (Εικόνα 3).
Στοιχεία στην περιοχή συχνοτήτων ( ? 0 — ? Μέγιστη) ? ( ? 0 — ? min) μορφή κάτω πλευρική ζώνη (LSB),και τα στοιχεία στο εύρος συχνοτήτων ( ? 0 + ? min) ? ( ? 0 + ? μέγ.) μορφή επάνω πλευρική ζώνη (UPS)
Σχήμα 3 - Χρονικά και φασματικά διαγράμματα σημάτων με τυχαίο σήμα διαμόρφωσης
Το εύρος του φάσματος για ένα δεδομένο σήμα θα καθοριστεί
ρε? είμαι=(? 0 + ? Μέγιστη) — (? 0 — ? ελάχ)=2 ? Μέγιστη (10)
Το σχήμα 4 δείχνει χρονικά και φασματικά διαγράμματα σημάτων AM σε διάφορους δείκτες m am. Όπως μπορεί να φανεί όταν m am =0 δεν υπάρχει διαμόρφωση, το σήμα είναι ένας μη διαμορφωμένος φορέας, και κατά συνέπεια το φάσμα αυτού του σήματος έχει μόνο τη συνιστώσα του φέροντος σήματος (Εικόνα 4,
Σχήμα 4 - Χρονικά και φασματικά διαγράμματα σημάτων AM σε διαφορετικά mam: α) σε mam=0, β) σε mam=0,5, γ) σε mam=1, δ) σε mam>1
α), με τον δείκτη διαμόρφωσης m am = 1, εμφανίζεται βαθιά διαμόρφωση· στο φάσμα του σήματος AM, τα πλάτη των πλευρικών στοιχείων είναι ίσα με το ήμισυ του πλάτους της συνιστώσας του φέροντος σήματος (Εικόνα 4γ), αυτή η επιλογή είναι βέλτιστη , αφού η ενέργεια πέφτει σε μεγαλύτερο βαθμό στα στοιχεία της πληροφορίας. Στην πράξη, είναι δύσκολο να επιτευχθεί ένας συντελεστής ίσος με τη μονάδα, επομένως επιτυγχάνουν λόγο 0
Τα κύρια πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης πλάτους είναι:
- στενό εύρος φάσματος του σήματος AM.
- ευκολία λήψης διαμορφωμένων σημάτων.
Τα μειονεκτήματα αυτής της διαμόρφωσης είναι:
- χαμηλή ατρωσία θορύβου (επειδή όταν η παρεμβολή επηρεάζει το σήμα, το σχήμα του παραμορφώνεται - ο φάκελος που περιέχει το μεταδιδόμενο μήνυμα).
- αναποτελεσματική χρήση της ισχύος του πομπού (καθώς το μεγαλύτερο μέρος της διαμορφωμένης ενέργειας σήματος περιέχεται στη συνιστώσα του φέροντος σήματος έως και 64%, και οι πλευρικές ζώνες πληροφοριών αντιπροσωπεύουν το 18% η καθεμία).
Η διαμόρφωση πλάτους έχει βρει ευρεία εφαρμογή:
- σε συστήματα τηλεοπτικής μετάδοσης (για μετάδοση τηλεοπτικών σημάτων).
- σε συστήματα μετάδοσης ήχου και ραδιοεπικοινωνίας σε μεγάλα και μεσαία κύματα.
- σε ένα σύστημα ενσύρματης μετάδοσης τριών προγραμμάτων.
Ισορροπημένη και μονή διαμόρφωση πλευρικής ζώνης
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ένα από τα μειονεκτήματα της διαμόρφωσης πλάτους είναι η παρουσία ενός συστατικού σήματος φορέα στο φάσμα του διαμορφωμένου σήματος. Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, χρησιμοποιείται ισορροπημένη διαμόρφωση. Στο ισορροπημένη διαμόρφωσησχηματίζεται ένα διαμορφωμένο σήμα χωρίς ένα στοιχείο του σήματος φορέα. Αυτό γίνεται κυρίως με τη χρήση ειδικών διαμορφωτών: balanced ή ring. Το διάγραμμα χρονισμού και το φάσμα του ισορροπημένου διαμορφωμένου σήματος (BM) παρουσιάζονται στο Σχήμα 5.
Σχήμα 5 - Χρονικά και φασματικά διαγράμματα διαμόρφωσης (a), φορέα (b) και ισορροπημένης διαμόρφωσης (c) σημάτων
Ένα άλλο χαρακτηριστικό του διαμορφωμένου σήματος είναι η παρουσία στο φάσμα δύο πλευρικών ζωνών που φέρουν τις ίδιες πληροφορίες. Η καταστολή μιας από τις ζώνες σάς επιτρέπει να μειώσετε το φάσμα του διαμορφωμένου σήματος και, κατά συνέπεια, να αυξήσετε τον αριθμό των καναλιών στη γραμμή επικοινωνίας. Διαμόρφωση στην οποία σχηματίζεται ένα διαμορφωμένο σήμα με μία πλευρική ζώνη (άνω ή κάτω) ονομάζεται μονή λωρίδα.Ο σχηματισμός ενός διαμορφωμένου σήματος μονής πλευρικής ζώνης (SB) πραγματοποιείται από το σήμα BM χρησιμοποιώντας ειδικές μεθόδους, οι οποίες συζητούνται παρακάτω. Τα φάσματα του σήματος OM παρουσιάζονται στο Σχήμα 6.
Εικόνα 6 - Φασματικά διαγράμματα διαμορφωμένων σημάτων μονής πλευρικής ζώνης: α) με άνω πλευρική ζώνη (UPS), β) με κάτω πλευρική ζώνη (LSB)
Διαμόρφωση συχνότητας
Διαμόρφωση συχνότητας- τη διαδικασία αλλαγής της συχνότητας του φέροντος σήματος σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του σήματος διαμόρφωσης.
Εξετάστε το μαθηματικό μοντέλο διαμορφωμένη συχνότηταΣήμα (FM) με σήμα αρμονικής διαμόρφωσης. Όταν εκτίθεται σε διαμορφωτικό σήμα
u(t) = Εμμ εσύ αμαρτία? t
στη δόνηση του φορέα
μικρό(t) = Εμ αμαρτία(? 0 t+ ? )
η συχνότητα του φέροντος σήματος αλλάζει σύμφωνα με το νόμο:
wπαγκόσμιο Πρωτάθλημα(t) =? 0 + και το παγκόσμιο πρωτάθλημαΑμ αμαρτάνεις? t(9)
όπου fm είναι ο συντελεστής αναλογικότητας της διαμόρφωσης συχνότητας.
Από την αξία της αμαρτίας ? t μπορεί να αλλάξει στην περιοχή από -1 έως 1, τότε η μεγαλύτερη απόκλιση της συχνότητας σήματος FM από τη συχνότητα του σήματος φορέα είναι
? ? Μ = ένα χμΕμμ εσύ (10)
Η ποσότητα Dw m ονομάζεται απόκλιση συχνότητας. Ως εκ τούτου, απόκλιση συχνότηταςδείχνει τη μεγαλύτερη απόκλιση της συχνότητας του διαμορφωμένου σήματος από τη συχνότητα του φέροντος σήματος.
Εννοια ? Το hm (t) δεν μπορεί να αντικατασταθεί άμεσα με το S(t), αφού το όρισμα του ημιτόνου ? t+j είναι η στιγμιαία φάση του σήματος;(t) που σχετίζεται με τη συχνότητα κατά
? = ρε? (t)/ dt (11)
Αυτό που προκύπτει από αυτό είναι τι πρέπει να καθοριστεί; Το hm(t) πρέπει να ενσωματωθεί ? χμ (τ)
Και στην έκφραση (12); είναι η αρχική φάση του φέροντος σήματος.
Στάση
Mchm = ?? Μ/ ? (13)
που ονομάζεται δείκτης διαμόρφωσης συχνότητας.
Λαμβάνοντας υπόψη τα (12) και (13), το μαθηματικό μοντέλο του σήματος FM με ένα αρμονικό σήμα διαμόρφωσης θα έχει τη μορφή:
μικρόπαγκόσμιο Πρωτάθλημα(t) = Αμ αμαρτία (? 0 t — Mchmcos? t+? ) (14)
Τα διαγράμματα χρονισμού που εξηγούν τη διαδικασία σχηματισμού ενός σήματος διαμορφωμένης συχνότητας φαίνονται στο Σχήμα 7. Τα πρώτα διαγράμματα α) και β) δείχνουν τα σήματα φορέα και διαμόρφωσης, αντίστοιχα, και το σχήμα γ) δείχνει ένα διάγραμμα που δείχνει το νόμο της αλλαγής στη συχνότητα του σήματος FM. Το διάγραμμα δ) δείχνει ένα σήμα διαμορφωμένο στη συχνότητα που αντιστοιχεί σε ένα δεδομένο σήμα διαμόρφωσης, όπως φαίνεται από το διάγραμμα, οποιαδήποτε αλλαγή στο πλάτος του σήματος διαμόρφωσης προκαλεί μια αναλογική αλλαγή στη συχνότητα του φέροντος σήματος.
Εικόνα 7 - Παραγωγή σήματος FM
Για να κατασκευαστεί το φάσμα ενός σήματος FM, είναι απαραίτητο να αποσυντεθεί το μαθηματικό του μοντέλο σε αρμονικές συνιστώσες. Ως αποτέλεσμα της επέκτασης παίρνουμε
μικρόπαγκόσμιο Πρωτάθλημα(t)= Um J 0 (Μπαγκόσμιο Πρωτάθλημα) αμαρτία(? 0 t+? ) —
— Um J 1 (Μπαγκόσμιο Πρωτάθλημα) (συν[(? 0 — ? )t+ι]+συν[(? 0 + ? )t+ ? ]} —
— Um J 2 (Μπαγκόσμιο Πρωτάθλημα) (αμαρτία[(? 0 — 2 ? )t+ι]+ αμαρτία[(? 0 +2 ? )t+ ? ]}+
+ Um J 3 (Mπαγκόσμιο Πρωτάθλημα) (συν[(? 0 — 3 ? )t+ι]+συν[(? 0 +3 ? )t+? ]} —
— Um J 4 (Μπαγκόσμιο Πρωτάθλημα) (αμαρτία[(? 0 — 4 ? )t+ι]+ αμαρτία[(? 0 +4 ? )t+? ]} — … (15)
όπου J k (Mchm) είναι συντελεστές αναλογικότητας.
Τα J k (Mchm) καθορίζονται από τις συναρτήσεις Bessel και εξαρτώνται από τον δείκτη διαμόρφωσης συχνότητας. Το σχήμα 8 δείχνει ένα γράφημα που περιέχει οκτώ συναρτήσεις Bessel. Για να προσδιοριστούν τα πλάτη των συνιστωσών του φάσματος σήματος FM, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η τιμή των συναρτήσεων Bessel για έναν δεδομένο δείκτη. Και πως
Εικόνα 8 - Συναρτήσεις Bessel
Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι διαφορετικές συναρτήσεις ξεκινούν σε διαφορετικές τιμές του MFM, και επομένως, ο αριθμός των στοιχείων στο φάσμα θα καθοριστεί από το MFM (καθώς αυξάνεται ο δείκτης, αυξάνεται και ο αριθμός των στοιχείων του φάσματος) . Για παράδειγμα, είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν οι συντελεστές J k (Mchm) για Mchm=2. Το γράφημα δείχνει ότι για έναν δεδομένο δείκτη, είναι δυνατός ο προσδιορισμός των συντελεστών για πέντε συναρτήσεις (J 0, J 1, J 2, J 3, J 4) Η τιμή τους για έναν δεδομένο δείκτη θα είναι ίση με: J 0 = 0,21; J 1 = 0,58; J2 =0,36; J3 =0,12; J 4 = 0,02. Όλες οι άλλες συναρτήσεις ξεκινούν μετά την τιμή Mhm = 2 και είναι ίσες, κατά συνέπεια, με μηδέν. Για το παράδειγμα που δίνεται, ο αριθμός των στοιχείων στο φάσμα του σήματος FM θα είναι ίσος με 9: ένα στοιχείο του σήματος φορέα (Um J 0) και τέσσερα στοιχεία σε κάθε πλευρική ζώνη (Um J 1, Um J 2, Um J 3, Um J 4).
Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό του φάσματος σήματος FM είναι ότι είναι δυνατό να επιτευχθεί η απουσία ενός στοιχείου σήματος φορέα ή να γίνει το πλάτος του σημαντικά μικρότερο από τα πλάτη των στοιχείων πληροφοριών χωρίς πρόσθετες τεχνικές επιπλοκές του διαμορφωτή. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να επιλέξετε έναν δείκτη διαμόρφωσης Mchm στον οποίο το J 0 (Mhm) θα είναι ίσο με μηδέν (στην τομή της συνάρτησης J 0 με τον άξονα Mhm), για παράδειγμα Mhm = 2,4.
Εφόσον η αύξηση των στοιχείων οδηγεί σε αύξηση του πλάτους του φάσματος του σήματος FM, αυτό σημαίνει ότι το πλάτος του φάσματος εξαρτάται από το σήμα FM (Εικόνα 9). Όπως φαίνεται από το σχήμα, στο MFM; 0,5, το πλάτος του φάσματος του σήματος FM αντιστοιχεί στο πλάτος του φάσματος του σήματος AM, και στην περίπτωση αυτή η διαμόρφωση συχνότητας είναι στενής ζώνης, καθώς αυξάνεται το MFM, το εύρος του φάσματος αυξάνεται και η διαμόρφωση σε αυτή την περίπτωση είναι ευρυζωνικότητα. Για ένα σήμα FM, προσδιορίζεται το πλάτος του φάσματος
ρε? παγκόσμιο Πρωτάθλημα=2(1+Mhm) ? (16)
Τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης συχνότητας είναι:
- υψηλή ανοσία θορύβου?
- αποτελεσματικότερη χρήση της ισχύος του πομπού.
- συγκριτική απλότητα λήψης διαμορφωμένων σημάτων.
Το κύριο μειονέκτημα αυτής της διαμόρφωσης είναι το μεγάλο πλάτος του φάσματος του διαμορφωμένου σήματος.
Η διαμόρφωση συχνότητας χρησιμοποιείται:
- σε συστήματα τηλεοπτικής μετάδοσης (για μετάδοση σημάτων ήχου).
- συστήματα δορυφορικής τηλεόρασης και ραδιοφωνικής μετάδοσης·
- συστήματα στερεοφωνικής μετάδοσης υψηλής ποιότητας (εύρος FM).
- ραδιοφωνικές γραμμές ρελέ (RRL);
- επικοινωνίες κινητής τηλεφωνίας.
Σχήμα 9 - Φάσματα του σήματος FM με αρμονικό σήμα διαμόρφωσης και με διάφορους δείκτες FM: α) με FM = 0,5, β) με FM = 1, γ) με FM = 5
Διαμόρφωση φάσης
Διαμόρφωση φάσης- τη διαδικασία αλλαγής της φάσης του φέροντος σήματος σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του σήματος διαμόρφωσης.
Εξετάστε το μαθηματικό μοντέλο διαμορφωμένη φάσηΣήμα (PM) με σήμα αρμονικής διαμόρφωσης. Όταν εκτίθεται σε διαμορφωτικό σήμα
u(t) = Εμμ εσύ αμαρτία? t
στη δόνηση του φορέα
μικρό(t) = Εμ αμαρτία(? 0 t+ ? )
η στιγμιαία φάση του φέροντος σήματος αλλάζει σύμφωνα με το νόμο:
? fm(t) =? 0 t+? + ένα fmΑμ αμαρτάνεις? t(17)
όπου fm είναι ο συντελεστής αναλογικότητας της διαμόρφωσης συχνότητας.
Αντικατάσταση ? fm(t) στο S(t) λαμβάνουμε ένα μαθηματικό μοντέλο του σήματος fm με ένα αρμονικό σήμα διαμόρφωσης:
Sfm(t) = Um sin(? 0 t+ένα fmΑμ αμαρτάνεις? t+? ) (18)
Το γινόμενο a fm Um u =Dj m ονομάζεται δείκτης διαμόρφωσης φάσηςή απόκλιση φάσης.
Δεδομένου ότι μια αλλαγή στη φάση προκαλεί μια αλλαγή στη συχνότητα, χρησιμοποιώντας το (11) προσδιορίζουμε το νόμο της αλλαγής στη συχνότητα του σήματος FM:
? fm(t)= ρε ? fm(t)/ dt= w 0 +a fmΕμμ εσύ? cos ? t (19)
Προϊόν a fm Um u ? =?? m είναι η απόκλιση της συχνότητας διαμόρφωσης φάσης. Συγκρίνοντας την απόκλιση συχνότητας με διαμορφώσεις συχνότητας και φάσης, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τόσο με τα FM όσο και με τα FM, η απόκλιση συχνότητας εξαρτάται από τον συντελεστή αναλογικότητας και το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης, αλλά με το FM, η απόκλιση συχνότητας εξαρτάται επίσης από τη συχνότητα του διαμορφωτή σήμα.
Τα διαγράμματα χρονισμού που εξηγούν τη διαδικασία σχηματισμού σήματος FM φαίνονται στο Σχήμα 10.
Όταν το μαθηματικό μοντέλο ενός σήματος FM αποσυντίθεται σε αρμονικές συνιστώσες, θα ληφθεί η ίδια σειρά όπως με τη διαμόρφωση συχνότητας (15), με τη μόνη διαφορά ότι οι συντελεστές J k θα εξαρτώνται από τον δείκτη διαμόρφωσης φάσης; ? m(Jk(? ? Μ)). Αυτοί οι συντελεστές θα καθοριστούν με τον ίδιο τρόπο όπως και στην περίπτωση του FM, δηλαδή με τη χρήση των συναρτήσεων Bessel, με τη μόνη διαφορά ότι κατά μήκος του άξονα της τετμημένης είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί το FM με? ? Μ. Δεδομένου ότι το φάσμα ενός σήματος FM είναι κατασκευασμένο παρόμοια με το φάσμα ενός σήματος FM, χαρακτηρίζεται από τα ίδια συμπεράσματα όπως για ένα σήμα FM (ρήτρα 1.4).
Εικόνα 10 - Σχηματισμός σήματος FM
Το εύρος φάσματος του σήματος FM καθορίζεται από την έκφραση:
? ? fm=2(1+ ? ιΜ) ? (20).
Τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης φάσης είναι:
- υψηλή ανοσία θορύβου?
- αποτελεσματικότερη χρήση της ισχύος του πομπού.
- Τα μειονεκτήματα της διαμόρφωσης φάσης είναι:
- μεγάλο πλάτος φάσματος.
- συγκριτική δυσκολία λήψης διαμορφωμένων σημάτων και ανίχνευσή τους
Διακριτή δυαδική διαμόρφωση (χειρισμός αρμονικού φορέα)
Διακριτή δυαδική διαμόρφωση (πληκτρολόγηση)- μια ειδική περίπτωση αναλογικής διαμόρφωσης, στην οποία ένας αρμονικός φορέας χρησιμοποιείται ως σήμα φορέα και ένα διακριτό, δυαδικό σήμα χρησιμοποιείται ως σήμα διαμόρφωσης.
Υπάρχουν τέσσερις τύποι χειραγώγησης:
- χειραγώγηση πλάτους (AMn ή AMT).
- Πληκτρολόγηση μετατόπισης συχνότητας (FSK ή TBI).
- πληκτρολόγηση μετατόπισης φάσης (PSK ή FMT).
- πληκτρολόγηση σχετικής αλλαγής φάσης (RPMn ή RPM).
Τα χρονικά και φασματικά διαγράμματα διαμορφωμένων σημάτων για διάφορους τύπους χειρισμού παρουσιάζονται στο Σχήμα 11.
Στο πληκτρολόγηση πλάτους, καθώς και με οποιοδήποτε άλλο σήμα διαμόρφωσης, το περίβλημα S AMn (t) επαναλαμβάνει το σχήμα του σήματος διαμόρφωσης (Εικόνα 11, γ).
Στο πληκτρολόγηση μετατόπισης συχνότηταςΥπάρχουν δύο συχνότητες; 1 και? 2. Όταν υπάρχει παλμός στο σήμα διαμόρφωσης (μήνυμα), χρησιμοποιείται υψηλότερη συχνότητα; 2, απουσία παλμού (ενεργή παύση), χρησιμοποιείται χαμηλότερη συχνότητα w 1 που αντιστοιχεί σε μη διαμορφωμένο φορέα (Εικόνα 11, δ)). Το φάσμα του σήματος με πλήκτρα συχνότητας S FSK (t) έχει δύο ζώνες κοντά στις συχνότητες; 1 και? 2.
Στο πληκτρολόγηση αλλαγής φάσηςη φάση του φέροντος σήματος αλλάζει κατά 180° τη στιγμή που αλλάζει το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης. Εάν ακολουθήσει μια σειρά πολλών παλμών, τότε η φάση του φέροντος σήματος δεν αλλάζει κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος (Εικόνα 11, ε).
Εικόνα 11 - Χρονικά και φασματικά διαγράμματα διαμορφωμένων σημάτων διαφόρων τύπων διακριτής δυαδικής διαμόρφωσης
Στο πληκτρολόγηση σχετικής αλλαγής φάσηςη φάση του φέροντος σήματος αλλάζει κατά 180° μόνο τη στιγμή που εφαρμόζεται ο παλμός, δηλ. κατά τη μετάβαση από μια ενεργή παύση σε μια αποστολή (0?1) ή από μια αποστολή σε μια αποστολή (1?1). Όταν το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης μειώνεται, η φάση του φέροντος σήματος δεν αλλάζει (Εικόνα 11, ε). Τα φάσματα σήματος για PSK και OFPS έχουν την ίδια εμφάνιση (Εικόνα 9, ε).
Συγκρίνοντας τα φάσματα όλων των διαμορφωμένων σημάτων, μπορεί να σημειωθεί ότι το φάσμα του σήματος FSK έχει το μεγαλύτερο πλάτος, το μικρότερο - AMn, PSK, OPSK, αλλά στα φάσματα των σημάτων PSK και OPSK δεν υπάρχει συνιστώσα του σήματος φορέα .
Λόγω της μεγαλύτερης θορύβου, οι χειρισμοί συχνότητας, φάσης και σχετικής φάσης είναι πιο διαδεδομένοι. Διάφοροι τύποι χρησιμοποιούνται σε συστήματα τηλεγραφίας, μετάδοσης δεδομένων και κινητών ραδιοεπικοινωνιών (τηλέφωνο, trunking, τηλεειδοποίηση).
Διαμόρφωση παλμών
Διαμόρφωση παλμώνείναι μια διαμόρφωση στην οποία μια περιοδική ακολουθία παλμών χρησιμοποιείται ως σήμα φορέα και ένα αναλογικό ή διακριτό σήμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σήμα διαμόρφωσης.
Δεδομένου ότι μια περιοδική ακολουθία χαρακτηρίζεται από τέσσερις παραμέτρους πληροφοριών (πλάτος, συχνότητα, φάση και διάρκεια παλμού), υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι διαμόρφωσης παλμού:
- διαμόρφωση πλάτους παλμού (ΣΚΟΠΟΣ); το πλάτος των παλμών του φέροντος σήματος αλλάζει.
- διαμόρφωση συχνότητας παλμού (PFM), ο ρυθμός επανάληψης παλμού του σήματος φορέα αλλάζει.
- διαμόρφωση παλμικής φάσης (FIM), η φάση των παλμών του φέροντος σήματος αλλάζει.
- διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM), αλλάζει η διάρκεια των παλμών του φέροντος σήματος.
Τα διαγράμματα χρονισμού των ρυθμιζόμενων με παλμό σημάτων παρουσιάζονται στο Σχήμα 12.
Κατά τη διάρκεια του AIM, το πλάτος του φέροντος σήματος S(t) αλλάζει σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του ρυθμιστικού σήματος u(t), δηλαδή, ο φάκελος παλμού επαναλαμβάνει το σχήμα του σήματος διαμόρφωσης (Εικόνα 12, γ).
Με το PWM, η διάρκεια παλμού S(t) αλλάζει σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του u(t) (Εικόνα 12, δ).
Σχήμα 12 - Διαγράμματα χρονισμού σημάτων κατά τη διαμόρφωση παλμού
Κατά τη διάρκεια του PFM, η περίοδος, και επομένως η συχνότητα, του φέροντος σήματος S(t) αλλάζει σύμφωνα με τις στιγμιαίες τιμές του u(t) (Εικόνα 12, e).
Με το PPM, οι παλμοί του φέροντος σήματος μετατοπίζονται σε σχέση με τη θέση του ρολογιού (χρόνου) στον μη διαμορφωμένο φορέα (οι ροπές ρολογιού υποδεικνύονται στα διαγράμματα από τα σημεία T, 2T, 3T, κ.λπ.). Το σήμα PIM παρουσιάζεται στο Σχήμα 12, στ.
Εφόσον στη διαμόρφωση παλμού ο φορέας μηνυμάτων είναι μια περιοδική ακολουθία παλμών, το φάσμα των διαμορφωμένων από παλμούς σημάτων είναι διακριτό και περιέχει πολλές φασματικές συνιστώσες. Αυτό το φάσμα είναι ένα φάσμα μιας περιοδικής ακολουθίας παλμών στην οποία κοντά σε κάθε αρμονική συνιστώσα του φέροντος σήματος υπάρχουν στοιχεία του σήματος διαμόρφωσης (Εικόνα 13). Η δομή των πλευρικών ζωνών κοντά σε κάθε στοιχείο του φέροντος σήματος εξαρτάται από τον τύπο της διαμόρφωσης.
Σχήμα 13 - Φάσμα ενός σήματος διαμορφωμένου παλμού
Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό του φάσματος των διαμορφωμένων με παλμό σημάτων είναι ότι το πλάτος του φάσματος του διαμορφωμένου σήματος, εκτός από το PWM, δεν εξαρτάται από το σήμα διαμόρφωσης. Καθορίζεται πλήρως από τη διάρκεια του παλμού του φέροντος σήματος. Εφόσον με το PWM η διάρκεια του παλμού αλλάζει και εξαρτάται από το σήμα διαμόρφωσης, τότε με αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης το πλάτος του φάσματος εξαρτάται επίσης από το σήμα διαμόρφωσης.
Ο ρυθμός επανάληψης παλμού του φέροντος σήματος μπορεί να προσδιοριστεί από το θεώρημα του V. A. Kotelnikov ως f 0 = 2Fmax. Στην περίπτωση αυτή, το Fmax είναι η ανώτερη συχνότητα του φάσματος του σήματος διαμόρφωσης.
Η μετάδοση σημάτων που διαμορφώνονται με παλμό μέσω γραμμών επικοινωνίας υψηλής συχνότητας είναι αδύνατη, καθώς το φάσμα αυτών των σημάτων περιέχει στοιχεία χαμηλής συχνότητας. Επομένως, για μεταφορά πραγματοποιούν εκ νέου διαμόρφωση. Αυτή είναι μια διαμόρφωση στην οποία ένα σήμα διαμορφωμένο με παλμό χρησιμοποιείται ως σήμα διαμόρφωσης και μια αρμονική ταλάντωση χρησιμοποιείται ως σήμα φορέα. Με επαναλαμβανόμενη διαμόρφωση, το φάσμα του σήματος που διαμορφώνεται από παλμούς μεταφέρεται στην περιοχή φέρουσας συχνότητας. Για εκ νέου διαμόρφωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοσδήποτε τύπος αναλογικής διαμόρφωσης: AM, CS, FM. Η διαμόρφωση που προκύπτει υποδηλώνεται με δύο συντμήσεις: η πρώτη υποδεικνύει τον τύπο της διαμόρφωσης παλμού και η δεύτερη τον τύπο της αναλογικής διαμόρφωσης, για παράδειγμα AIM-AM (Εικόνα 14, α) ή PWM-PM (Εικόνα 14, β) κ.λπ. .
Σχήμα 14 - Διαγράμματα χρονισμού σημάτων κατά την επαναδιαμόρφωση παλμού
"Διαμόρφωση πλάτους" είναι η αλλαγή στο πλάτος του φέροντος σήματος σύμφωνα με τη διαμορφωμένη ταλάντωση. Για παράδειγμα, έχουμε μια ταλάντωση φορέα υψηλής συχνότητας (Formula) και ένα πρωτεύον σήμα (Formula), όπου το U0 είναι μια σταθερή συνιστώσα. Το προκύπτον σήμα διαμορφωμένο σε πλάτος προκύπτει πολλαπλασιάζοντας το φέρον κύμα και το πρωτεύον σήμα:
Έστω x(t) αρμονική ταλάντωση με συχνότητα Ω, δηλ. x(t) = XcosΩt. Στη συνέχεια (Formula). Εδώ το x(t) είναι μια αργά μεταβαλλόμενη συνάρτηση στο χρόνο σε σύγκριση με την ταλάντωση υψηλής συχνότητας ω0, δηλαδή Ω<< ω0.
Ας εισάγουμε τον ακόλουθο συμβολισμό:
- μέγιστη αύξηση του πλάτους του φακέλου.
Χρονικά διαγράμματα που απεικονίζουν τη διαδικασία διαμόρφωσης πλάτους με τονική δόνηση φαίνονται στο Σχήμα. 4.1.
Ρύζι. 4.1. Διαγράμματα χρονισμού που απεικονίζουν τη διαμόρφωση πλάτους:
α - πρωτεύον σήμα. β - δόνηση φορέα υψηλής συχνότητας. c - διαμορφωμένο σήμα
Ο συντελεστής διαμόρφωσης είναι ο λόγος του πλάτους (Τύπος) του περιβλήματος προς το πλάτος (Τύπος) της δόνησης του φορέα, δηλ. (Τύπος). Συνήθως 0< m < 1.
Το βάθος διαμόρφωσης είναι ο συντελεστής διαμόρφωσης που εκφράζεται ως ποσοστό. Επομένως, μπορούμε να γράψουμε
Ας επεκτείνουμε αυτήν την έκφραση, η οποία θα μας επιτρέψει να προσδιορίσουμε το φάσμα του σήματος AM:
Από αυτή την έκφραση είναι σαφές ότι η δόνηση ΑΜ, το φάσμα της οποίας όταν διαμορφώνεται από ένα αρμονικό σήμα φαίνεται στο Σχ. Το 4.2 περιέχει τρία στοιχεία.
- ταλάντωση της φέρουσας συχνότητας ω0 με πλάτος U0;
- ταλαντώσεις της άνω πλευράς συχνότητα ω0 + Ω με πλάτος (Τύπος);
- ταλαντώσεις της κάτω πλευράς συχνότητας ω0 − Ω s (Τύπος).
Από τα παραπάνω μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα.
- Το πλάτος του φάσματος είναι ίσο με το διπλάσιο της συχνότητας διαμόρφωσης Δω = 2Ω.
- Το πλάτος της ταλάντωσης του φορέα δεν αλλάζει κατά τη διαμόρφωση και τα πλάτη των ταλαντώσεων των πλευρικών συχνοτήτων είναι ανάλογα με το βάθος διαμόρφωσης, δηλ. πλάτος του διαμορφωτικού σήματος.
- Στο m = 1, τα πλάτη των ταλαντώσεων πλευρικής συχνότητας είναι ίσα με το μισό του πλάτους της ταλάντωσης του φορέα, δηλ. (Τύπος). Στο m = 0 δεν υπάρχουν πλευρικές συχνότητες, κάτι που αντιστοιχεί σε μη διαμορφωμένη ταλάντωση.
Στην πράξη, τα μονοτονικά σήματα AM χρησιμοποιούνται εξαιρετικά σπάνια. Μια πιο ρεαλιστική περίπτωση είναι όταν το διαμορφωμένο σήμα χαμηλής συχνότητας έχει μια σύνθετη φασματική σύνθεση: 
Εδώ οι συχνότητες (Τύπος) σχηματίζουν μια διατεταγμένη αύξουσα ακολουθία (Τύπος) και τα πλάτη Xk και οι φάσεις φk είναι αυθαίρετα.
Σε αυτήν την περίπτωση, η ακόλουθη αναλυτική σχέση μπορεί να γραφτεί για το σήμα AM: 
όπου (Τύπος) είναι συντελεστές μερικής διαμόρφωσης, οι οποίοι είναι οι συντελεστές διαμόρφωσης των αντίστοιχων συνιστωσών του πρωτεύοντος σήματος.
Ρύζι. 4.2. Φάσμα ταλαντώσεων κατά τη διαμόρφωση πλάτους από ένα αρμονικό σήμα χαμηλής συχνότητας
Η φασματική αποσύνθεση εκτελείται με τον ίδιο τρόπο όπως για ένα μονοτονικό σήμα AM: 
Από αυτή την αποσύνθεση είναι σαφές ότι το φάσμα, εκτός από τη δόνηση φορέα, περιέχει ομάδες άνω και κάτω πλευρικών δονήσεων. Στην περίπτωση αυτή, το φάσμα των άνω πλευρικών ταλαντώσεων είναι ένα αντίγραφο του φάσματος του σήματος διαμόρφωσης, μετατοπισμένο στην περιοχή υψηλής συχνότητας κατά την τιμή ω0 και το φάσμα των κάτω πλευρικών ταλαντώσεων αντικατοπτρίζεται σε σχέση με το ω0.
Τα φάσματα του αρχικού σήματος διέλευσης ζώνης και του σήματος διαμορφωμένου ως προς το πλάτος φαίνονται στο Σχήμα. 4.3.
Ας προσδιορίσουμε την ισχύ της ταλάντωσης ΑΜ, για την οποία εξετάζουμε και πάλι την περίπτωση διαμόρφωσης μιας αρμονικής. Θα υποθέσουμε ότι ω0 >> Ω. Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος U(t) = U0(1 + mcosΩt) κατά την περίοδο της ταλάντωσης υψηλής συχνότητας πρακτικά δεν αλλάζει, επομένως η μέση ισχύς που απελευθερώνεται σε αντίσταση 1 Ohm κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Ρύζι. 4.3. Φάσματα του αρχικού σήματος διέλευσης ζώνης (a) και διαμορφωμένου πλάτους (b) σημάτων
Από αυτόν τον τύπο είναι σαφές ότι αν m ≈ 1, σε Ωt = 0 ισχύς (Τύπος), και σε Ωt = ισχύς π (Τύπος).
Έτσι, με 100% διαμόρφωση, όταν m = 1, η ισχύς της ταλάντωσης AM ποικίλλει εντός .
Ας βρούμε τώρα τη μέση τιμή ισχύος για την περίοδο χαμηλής συχνότητας. Σε αυτή την περίπτωση, η μέση ισχύς ολόκληρης της ταλάντωσης AM είναι το άθροισμα των δυνάμεων της φέρουσας συχνότητας και δύο πλευρικών συχνοτήτων - κάτω και άνω, επομένως, με αντίσταση φορτίου 1 Ohm, η μέση ισχύς της φέρουσας συχνότητας
και κάθε ένα από τα πλευρικά στοιχεία έχει μια ισχύ 
Τώρα είναι εύκολο να ληφθεί η συνολική ισχύς σήματος AM κατά την περίοδο ταλάντωσης χαμηλής συχνότητας Ω: 
Από αυτόν τον τύπο είναι σαφές ότι με 100% διαμόρφωση, το 66,6% της συνολικής ισχύος που εκπέμπεται από τον πομπό δαπανάται για τη μετάδοση της φέρουσας συχνότητας και μόνο το 33,3% της ισχύος αντιστοιχεί και στις δύο ταλαντώσεις των πλευρικών συχνοτήτων, οι οποίες περιέχουν χρήσιμες πληροφορίες.
Επομένως, για πιο αποτελεσματική χρήση της ισχύος του πομπού, συνιστάται η μετάδοση ενός διαμορφωμένου σήματος χωρίς ταλάντωση της φέρουσας συχνότητας. Επιπλέον, για να μειωθεί το φασματικό πλάτος που καταλαμβάνει το σήμα, είναι επιθυμητό να μεταδίδεται μόνο μία από τις πλευρικές ζώνες, καθώς και οι δύο πλευρικές ζώνες περιέχουν τις ίδιες πληροφορίες.
1.1 Μελέτη των αρχών κατασκευής και λειτουργίας συστημάτων ανάκτησης κραδασμών φορέα: σχήματα με τετραγωνισμό του σήματος και σχήματα Costas.
1.2 Μελέτη λειτουργίας και μέτρηση των κύριων χαρακτηριστικών του συστήματος HV με τετραγωνισμό του σήματος.
2 Βασικά σημεία
2.1 Το σύστημα ανάκτησης ταλάντωσης φορέα (CR) έχει σχεδιαστεί για να δημιουργεί μια αρμονική ταλάντωση αναφοράς, η φάση της οποίας συμπίπτει με τη φάση φορέα του διαμορφωμένου σήματος. Δηλαδή, το σύστημα HV έχει σχεδιαστεί για να λύνει το πρόβλημα του συγχρονισμού φάσεων κατά τη διαδικασία αποδιαμόρφωσης.
Η ανάγκη για συγχρονισμό φάσεων οφείλεται στο γεγονός ότι οι αποτελεσματικοί αποδιαμορφωτές κατασκευάζονται με βάση έναν σύγχρονο ανιχνευτή (Εικ. 1). Εάν η φάση ταλάντωσης της γεννήτριας (G) 
δεν ταιριάζει με τη φάση φορέα του διαμορφωμένου σήματος εισόδου 
, μετά το σήμα στην έξοδο του ανιχνευτή 
παίρνει πολλαπλασιαστή 
, Οπου 
– διαφορά φάσης μεταξύ των ταλαντώσεων του φορέα σήματος εισόδου και της γεννήτριας. Δεδομένου ότι η μέγιστη τιμή του συνημιτόνου είναι ίση με τη μονάδα και επιτυγχάνεται μόνο στην περίπτωση 
, η παρουσία διαφοράς φάσης οδηγεί σε μείωση του επιπέδου σήματος στην έξοδο του ανιχνευτή. Αν 
, τότε δεν υπάρχει καθόλου σήμα στην έξοδο του ανιχνευτή. Επιπλέον, η αλλαγή στη διαφορά φάσης 
οδηγεί σε μετατόπιση του φάσματος σήματος με την πάροδο του χρόνου 
, το οποίο είναι απαράδεκτο.
2.2 Είναι ευκολότερο να διασφαλιστεί το κλείδωμα φάσης στην περίπτωση αποδιαμόρφωσης ενός σήματος AM, καθώς το φάσμα αυτού του σήματος περιέχει ένα στοιχείο στη συχνότητα φορέα και δεν χρειάζεται να το επαναφέρετε. Για να σχηματιστεί μια ταλάντωση αναφοράς, αρκεί να καταστείλουμε τις πλευρικές ζώνες του σήματος AM, για τις οποίες χρησιμοποιείται ένα υψηλής ποιότητας ζωνοπερατό φίλτρο (BPF) (Εικ. 2). Η ταλάντωση που προκύπτει στην έξοδο του φίλτρου είναι ο φορέας 
, το οποίο τροφοδοτείται στην είσοδο ενός συμβατικού συστήματος PLL και έτσι συγχρονίζει τον ελεγχόμενο ταλαντωτή του ανιχνευτή. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια ταλάντωση αναφοράς στην έξοδο της γεννήτριας 
, η φάση του οποίου τείνει στη φάση του σήματος εισόδου 
.
Είναι πολύ πιο δύσκολο να διασφαλιστεί ο συγχρονισμός φάσης στην περίπτωση αποδιαμόρφωσης σημάτων BM, OM και όλων των τύπων ψηφιακής διαμόρφωσης (AM- Μ, FM- Μ, Παγκόσμιο Κύπελλο Μ, AFM- Μ, ΚΑΜ- Μ), αφού στο φάσμα αυτών των σημάτων δεν υπάρχει συνιστώσα στη φέρουσα συχνότητα. Σε τέτοιες συνθήκες είναι απαραίτητο να αποκατασταθεί ο φορέας, δηλ. πραγματοποιήσει έναν τέτοιο μη γραμμικό μετασχηματισμό του διαμορφωμένου σήματος έτσι ώστε είτε ο ίδιος ο φορέας είτε οι αρμονικές του να εμφανίζονται στο φάσμα του. Τα συστήματα που διασφαλίζουν το σχηματισμό δονήσεων αναφοράς υπό τέτοιες συνθήκες ονομάζονται συστήματα αποκατάστασης δονήσεων φορέα (BV).
ΣΕ 
Γενικά, ένα σύστημα VN είναι ένα σύστημα PLL που χρησιμοποιεί έναν ειδικό ανιχνευτή φάσης που είναι ικανός να λειτουργεί απουσία φορέα στο φάσμα σήματος.
Στα συστήματα ραδιοεπικοινωνίας, δύο τύποι συστημάτων HV είναι πιο διαδεδομένοι: ένα κύκλωμα με το σήμα ανυψωμένο σε ακέραια ισχύ και ένα κύκλωμα Costas. Αρκεί να δείξουμε απλώς τις αρχές κατασκευής συστημάτων HV σύγχρονων ανιχνευτών στην περίπτωση αποδιαμόρφωσης σημάτων BM και FM-2.
2.3 Ας δοθεί ένα σήμα BM, η φάση του οποίου ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με έναν τυχαίο νόμο:
Οπου 
– πλάτος φορέα.
– πρωτεύον σήμα.
- φέρουσα συχνότητα;
Αφήνω 
, και 
. Στη συνέχεια, μετά τον τετραγωνισμό του σήματος BM, η δεύτερη αρμονική του φορέα εμφανίζεται στο φάσμα:
Το συμπέρασμα σχετικά με την εμφάνιση της δεύτερης αρμονικής του φορέα μετά τον τετραγωνισμό του σήματος BM, που έγινε με βάση την έκφραση (2), ισχύει για οποιοδήποτε πρωτεύον σήμα 
. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα καλό φίλτρο ζώνης, μπορείτε να επιλέξετε τη δεύτερη αρμονική του φορέα και να την εφαρμόσετε στην είσοδο του συστήματος PLL. Ως αποτέλεσμα, η συχνότητα και η φάση του σήματος από την ελεγχόμενη γεννήτρια θα τείνει στη συχνότητα και τη φάση της δεύτερης αρμονικής του φορέα, δηλ. 
Και 
. Για να ληφθεί μια ταλάντωση αναφοράς, το σήμα από την ελεγχόμενη γεννήτρια τροφοδοτείται σε ένα διαιρέτη συχνότητας με δύο (Εικ. 3). Έτσι, το σύστημα HV σε αυτή την περίπτωση αποτελείται από: έναν τετραγωνιστή, ένα ζωνοπερατό φίλτρο, ένα σύστημα PLL και έναν διαιρέτη συχνότητας.
(3)
Οπου 
– φάκελος ραδιοπαλμού·
– η αρχική φάση του ραδιοπαλμού, που παίρνει δύο τιμές: 
, εάν μεταδοθεί το "0" και 
, εάν μεταδοθεί το "1".
Εάν, ραδιοπαλμός 
τετράγωνο, τότε, όπως στην περίπτωση του σήματος BM, η δεύτερη αρμονική του φορέα θα εμφανιστεί στο φάσμα, και 
Και 
. Όποια δηλαδή και αν είναι η αρχική φάση ενός στοιχειώδους ραδιοπαλμού, αφού τον τετραγωνίσουμε, ισούται με μηδέν. Έτσι, ο τετραγωνισμός του σήματος FM-2 καθιστά δυνατή τόσο την επαναφορά του φορέα όσο και την «κατάργηση της διαμόρφωσης». Ως αποτέλεσμα, ο σχεδιασμός του συστήματος HV του σύγχρονου ανιχνευτή στην περίπτωση αποδιαμόρφωσης του σήματος PM-2 είναι ο ίδιος όπως και στην περίπτωση αποδιαμόρφωσης του σήματος BM. Για να επαναφέρετε τον φορέα στη γενική περίπτωση, δηλ. σε περίπτωση αποδιαμόρφωσης σημάτων FM Μ, το σήμα πρέπει να ανυψωθεί σε ισχύ Μ.
2.5 Το μειονέκτημα του συστήματος HV με τετραγωνισμό σήματος είναι ότι οι παρεμβολές τετραγωνίζονται μαζί με το χρήσιμο σήμα. Για παράδειγμα, αν τετραγωνίσουμε το AWGN με τη διασπορά 
, το αποτέλεσμα θα είναι θόρυβος Rayleigh με διασπορά 
. Εκείνοι. αναλογία σήματος προς θόρυβο στο κύκλωμα σήματος σφάλματος 
θα μειωθεί σημαντικά, γεγονός που θα οδηγήσει σε μείωση της ακρίβειας του συστήματος HV. Ως εκ τούτου, αναπτύχθηκε ένα πιο προηγμένο σύστημα VN, βασισμένο στην αρχή του τετραγωνισμού.
Ας δοθεί ένα σήμα BM, η φάση του οποίου ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με έναν τυχαίο νόμο. Η τετράγωνη αναπαράσταση ενός τέτοιου σήματος έχει την ακόλουθη μορφή:
Εάν χρησιμοποιείτε διαχωριστή τετραγωνισμού για να απομονώσετε τα στοιχεία τετραγωνισμού και , τότε μπορείτε να υπολογίσετε την τιμή του σφάλματος φάσης 
:
(5)
Εφόσον το τόξο είναι μια ασυνεχής συνάρτηση που μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικό σφάλμα συστήματος, αντικαθίσταται από τη λειτουργία πολλαπλασιασμού των τεταρτημορίων στοιχείων. Ως αποτέλεσμα, το σήμα ανάλογο με το σφάλμα φάσης είναι ίσο με:
Τα εξαρτήματα που προκύπτουν λόγω του τετραγωνισμού του πρωτεύοντος σήματος εξαλείφονται χρησιμοποιώντας το φίλτρο χαμηλής διέλευσης του κυκλώματος ελέγχου, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ένα σήμα σφάλματος 
. Ένα σύστημα VN που βασίζεται σε αυτήν την αρχή ονομάζεται σχήμα Costas (Εικ. 4).
Παρόμοιοι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν εάν ο φορέας αποκατασταθεί κατά την αποδιαμόρφωση του σήματος FM-2. Εκείνοι. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα VN έχει μια μορφή παρόμοια με το σύστημα στο Σχ. 4, εκτός από το ότι στον διαχωριστή τετραγωνισμού, αντί για συμβατικά φίλτρα χαμηλής διέλευσης, χρησιμοποιούνται ταιριαστά φίλτρα και ολόκληρο το κύκλωμα συμπληρώνεται με διακόπτη και κύκλωμα απόφασης. Ωστόσο, το παρουσιαζόμενο σύστημα είναι το απλούστερο και δεν είναι κατάλληλο για ανάκτηση φορέα στη γενική περίπτωση αποδιαμόρφωσης σημάτων FM. Μ, αφού δεν παρέχει «αφαίρεση διαμόρφωσης».
2.6 Είναι γνωστό ότι το σήμα OM, όπως και το σήμα BM, μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία μόνο με χρήση σύγχρονου ανιχνευτή. Ωστόσο, εάν κατά τη διάρκεια της σύγχρονης ανίχνευσης του σήματος BM είναι δυνατή η επαναφορά του φορέα, τότε στην περίπτωση ανίχνευσης του σήματος OM αυτό είναι αδύνατο. Επομένως, σε συστήματα επικοινωνίας με OM, χρησιμοποιείται πάντα ένα πιλοτικό σήμα. Σε συστήματα με OM, το πιλοτικό σήμα είναι το υπόλοιπο του φορέα, ο οποίος χρησιμοποιείται για το συγχρονισμό του ελεγχόμενου ταλαντωτή. Εκείνοι. Σε πραγματικά συστήματα με OM, ο φορέας δεν καταστέλλεται ποτέ πλήρως. Τότε η δόνηση αναφοράς σχηματίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως σε συστήματα με ΑΜ (Εικ. 2).
Η ανάγκη μετάδοσης ενός πιλοτικού σήματος μπορεί να θεωρηθεί μειονέκτημα, καθώς η μετάδοσή του απαιτεί πρόσθετο εύρος ζώνης καναλιού και πρόσθετη ισχύ πομπού. Αλλά, από την άλλη πλευρά, η παρουσία ενός πιλοτικού σήματος επιτρέπει όχι μόνο την αύξηση της ακρίβειας του συστήματος HV, αλλά και την επίλυση άλλων προβλημάτων, όπως ο συγχρονισμός ρολογιού και πλαισίου, το προσαρμοστικό φιλτράρισμα. Επομένως, όλα τα σύγχρονα ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας χρησιμοποιούν πιλοτικό σήμα. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούνται συστήματα HV, τα οποία είναι κατασκευασμένα σύμφωνα με την αρχή του τετραγωνισμού.
Τα σήματα που προέρχονται από μια πηγή μηνύματος (μικρόφωνο, κάμερα εκπομπής τηλεόρασης, αισθητήρας συστήματος τηλεμετρίας), κατά κανόνα, δεν μπορούν να μεταδοθούν απευθείας μέσω ενός ραδιοφωνικού καναλιού. Δεν είναι μόνο ότι αυτά τα σήματα δεν είναι αρκετά μεγάλα σε πλάτος. Πολύ πιο σημαντική είναι η σχετικά χαμηλή συχνότητά τους. Για να πραγματοποιηθεί αποτελεσματική μετάδοση σήματος σε οποιοδήποτε μέσο, είναι απαραίτητο να μετακινηθεί το φάσμα αυτών των σημάτων από την περιοχή χαμηλής συχνότητας στην περιοχή επαρκώς υψηλών συχνοτήτων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαμόρφωση στη ραδιομηχανική.
4.1. Σήματα με διαμόρφωση πλάτους
Πριν μελετήσουμε αυτόν τον απλούστερο τύπο διαμορφωμένων σημάτων, ας εξετάσουμε εν συντομία ορισμένα ζητήματα που σχετίζονται με τις αρχές της διαμόρφωσης κάθε είδους.
Η έννοια της δόνησης φορέα. Η ιδέα μιας μεθόδου που σας επιτρέπει να μεταφέρετε το φάσμα σήματος στην περιοχή υψηλής συχνότητας είναι η εξής. Πρώτα απ 'όλα, ένα βοηθητικό σήμα υψηλής συχνότητας που ονομάζεται φέρον κύμα παράγεται στον πομπό. Το μαθηματικό του μοντέλο είναι τέτοιο που υπάρχει ένα συγκεκριμένο σύνολο παραμέτρων που καθορίζουν το σχήμα αυτής της ταλάντωσης. Έστω ένα μήνυμα χαμηλής συχνότητας που θα μεταδοθεί μέσω ενός ραδιοφωνικού καναλιού. Εάν τουλάχιστον μία από αυτές τις παραμέτρους αλλάξει με την πάροδο του χρόνου σε αναλογία με το μεταδιδόμενο μήνυμα, τότε η ταλάντωση φορέα αποκτά μια νέα ιδιότητα - μεταφέρει: πληροφορίες που περιέχονταν αρχικά στο σήμα
Η φυσική διαδικασία ελέγχου των παραμέτρων μιας δόνησης φορέα είναι η διαμόρφωση.
Στη ραδιομηχανική, τα συστήματα διαμόρφωσης που χρησιμοποιούν μια απλή αρμονική ταλάντωση ως φέρον κύμα έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα.
έχοντας τρεις ελεύθερες παραμέτρους
Αλλάζοντας μία ή την άλλη παράμετρο με την πάροδο του χρόνου, μπορείτε να αποκτήσετε διαφορετικούς τύπους διαμόρφωσης.
Η αρχή της διαμόρφωσης πλάτους.
Εάν το πλάτος του σήματος αποδειχθεί μεταβλητό και οι άλλες δύο παράμετροι παραμένουν αμετάβλητες, τότε υπάρχει διαμόρφωση πλάτους της ταλάντωσης του φορέα. Η μορφή εγγραφής ενός σήματος διαμορφωμένου πλάτους ή AM είναι η εξής:
Ο παλμογράφος του σήματος ΑΜ έχει χαρακτηριστική εμφάνιση (βλ. Εικ. 4.1). Αξιοσημείωτη είναι η συμμετρία του γραφήματος σε σχέση με τον άξονα του χρόνου. Σύμφωνα με τον τύπο (4.2), το σήμα AM είναι το γινόμενο του φακέλου και της αρμονικής πλήρωσης. Στις περισσότερες πρακτικά ενδιαφέρουσες περιπτώσεις, ο φάκελος αλλάζει με την πάροδο του χρόνου πολύ πιο αργά από το γέμισμα υψηλής συχνότητας.
Ρύζι. 4.1. Σήματα AM σε διαφορετικά βάθη διαμόρφωσης: α - ρηχή διαμόρφωση: β - βαθιά διαμόρφωση. γ - υπερδιαμόρφωση
Στη διαμόρφωση πλάτους, η σχέση μεταξύ του περιβλήματος και του χρήσιμου σήματος διαμόρφωσης ορίζεται συνήθως ως εξής:
Εδώ είναι ένας σταθερός συντελεστής ίσος με το πλάτος της δόνησης του φορέα απουσία διαμόρφωσης. M - συντελεστής διαμόρφωσης πλάτους.
Η τιμή M χαρακτηρίζει το βάθος της διαμόρφωσης πλάτους. Η έννοια αυτού του όρου απεικονίζεται από τα παλμογράμματα των σημάτων ΑΜ που φαίνονται στο Σχ. 4.1, α-γ.
Σε μικρό βάθος διαμόρφωσης, η σχετική αλλαγή στο φάκελο είναι μικρή, δηλαδή ανά πάσα στιγμή, ανεξάρτητα από το σχήμα του σήματος
Εάν, σε στιγμές που το σήμα φτάνει σε ακραίες τιμές, υπάρχουν κατά προσέγγιση ισότητες
μετά μιλούν για διαμόρφωση βαθιάς πλάτους. Μερικές φορές ένας πρόσθετος σχετικός συντελεστής διαμόρφωσης εισάγεται προς τα πάνω
και μείωση του σχετικού συντελεστή διαμόρφωσης
Τα σήματα AM με μικρό βάθος διαμόρφωσης στα ραδιοφωνικά κανάλια δεν είναι πρακτικά λόγω της ατελούς χρήσης της ισχύος του πομπού.
Ταυτόχρονα, η 100% ανοδική διαμόρφωση διπλασιάζει το πλάτος των ταλαντώσεων στις μέγιστες τιμές του διαμορφωτικού μηνύματος. Μια περαιτέρω αύξηση σε αυτό το πλάτος, κατά κανόνα, οδηγεί σε ανεπιθύμητη παραμόρφωση λόγω υπερφόρτωσης των σταδίων εξόδου του πομπού.
Όχι λιγότερο επικίνδυνη είναι η πολύ βαθιά προς τα κάτω διαμόρφωση πλάτους. Στο Σχ. Το 4.1, c δείχνει τη λεγόμενη υπερδιαμόρφωση.Εδώ το σχήμα του φακέλου παύει να ακολουθεί το σχήμα του σήματος διαμόρφωσης.
Διαμόρφωση πλάτους ενός τόνου.
Το απλούστερο σήμα AM μπορεί να ληφθεί όταν το διαμορφούμενο σήμα χαμηλής συχνότητας είναι μια αρμονική ταλάντωση με συχνότητα . Ένα τέτοιο σήμα
ονομάζεται ένα μονοτονικό σήμα AM.
Ας μάθουμε αν ένα τέτοιο σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως άθροισμα απλών αρμονικών ταλαντώσεων με διαφορετικές συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον γνωστό τριγωνομετρικό τύπο για το γινόμενο των συνημιτόνων, από την έκφραση (4.4) παίρνουμε αμέσως
Ο τύπος (4.5) καθορίζει τη φασματική σύνθεση ενός μονοτονικού σήματος ΑΜ. Η ακόλουθη ορολογία είναι αποδεκτή: - συχνότητα φορέα, - συχνότητα άνω πλευράς, - συχνότητα κάτω πλευράς.
Κατά την κατασκευή ενός φασματικού διαγράμματος ενός μονοτονικού σήματος AM χρησιμοποιώντας τον τύπο (4.5), θα πρέπει πρώτα απ 'όλα να δώσετε προσοχή στην ισότητα των πλατών των άνω και κάτω πλευρικών ταλαντώσεων, καθώς και στη συμμετρία της θέσης αυτών των φασματικών στοιχεία σε σχέση με την ταλάντωση του φορέα.
Ενεργειακά χαρακτηριστικά του σήματος AM.
Ας εξετάσουμε το ζήτημα της σχέσης μεταξύ των δυνάμεων του φορέα και των πλευρικών κραδασμών. Μια πηγή σήματος AM ενός τόνου είναι ισοδύναμη με τρεις πηγές αρμονικής ταλάντωσης συνδεδεμένες σε σειρά:
Ας υποθέσουμε με βεβαιότητα ότι πρόκειται για πηγές EMF συνδεδεμένες σε σειρά και φορτωμένες από μία μόνο αντίσταση. Τότε η στιγμιαία ισχύς του σήματος AM θα είναι αριθμητικά ίση με το τετράγωνο της συνολικής τάσης:
Για να βρεθεί η μέση ισχύς σήματος, η τιμή πρέπει να υπολογιστεί κατά μέσο όρο για μια αρκετά μεγάλη χρονική περίοδο T:
Είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι, κατά τον μέσο όρο, όλες οι αμοιβαίες δυνάμεις θα δώσουν μηδενικό αποτέλεσμα - επομένως, η μέση ισχύς του σήματος AM θα είναι ίση με το άθροισμα των μέσων δυνάμεων του φορέα και των πλευρικών ταλαντώσεων:
Από αυτό προκύπτει ότι
Έτσι, ακόμη και με 100% διαμόρφωση (M = 1), το μερίδιο της ισχύος και των δύο πλευρικών ταλαντώσεων είναι μόνο το 50% της ισχύος της διαμορφωμένης ταλάντωσης φορέα. Δεδομένου ότι οι πληροφορίες του μηνύματος περιέχονται στις πλευρικές ταλαντώσεις, υπάρχει μια αναποτελεσματικότητα στη χρήση ισχύος κατά τη μετάδοση ενός σήματος AM.
Διαμόρφωση πλάτους με σύνθετο σήμα διαμόρφωσης.
Στην πράξη, τα μονοτονικά σήματα AM χρησιμοποιούνται σπάνια. Μια πολύ πιο ρεαλιστική περίπτωση είναι όταν το διαμορφούμενο σήμα χαμηλής συχνότητας έχει πολύπλοκη φασματική σύνθεση. Ένα μαθηματικό μοντέλο ενός τέτοιου σήματος μπορεί να είναι, για παράδειγμα, ένα τριγωνομετρικό άθροισμα
Εδώ οι συχνότητες , σχηματίζουν μια διατεταγμένη αύξουσα ακολουθία, ενώ τα πλάτη και οι αρχικές φάσεις Φ, είναι αυθαίρετα.
Αντικαθιστώντας τον τύπο (4.9) σε (4.3), λαμβάνουμε
Ας εισαγάγουμε ένα σύνολο συντελεστών μερικής (μερικής) διαμόρφωσης
και γράψτε την αναλυτική έκφραση για ένα σύνθετο διαμορφωμένο (πολυτονικό) σήμα AM σε μια μορφή που γενικεύει την έκφραση (4.4):
Η φασματική αποσύνθεση πραγματοποιείται με τον ίδιο τρόπο όπως για ένα μονοτονικό σήμα AM:
Στο Σχ. 4.2, και δείχνει το φασματικό διάγραμμα του σήματος διαμόρφωσης που κατασκευάστηκε σύμφωνα με τον τύπο (4.9). Ρύζι. Το 4.2b αναπαράγει το φασματικό διάγραμμα ενός πολυτονικού σήματος AM που αντιστοιχεί σε αυτήν την ταλάντωση διαμόρφωσης.
Ρύζι. 4.2. Φασματικά διαγράμματα ενός σήματος διαμόρφωσης. b - Σήμα AM με διαμόρφωση πολλαπλών τόνων
Έτσι, στο φάσμα ενός σύνθετου διαμορφωμένου σήματος AM, εκτός από τη δόνηση του φορέα, υπάρχουν ομάδες άνω και κάτω πλευρικών δονήσεων. Το φάσμα των άνω πλευρικών ταλαντώσεων είναι ένα αντίγραφο μεγάλης κλίμακας του φάσματος του διαμορφωτικού σήματος, μετατοπισμένο στην περιοχή υψηλής συχνότητας κατά ένα ποσό. Το φάσμα των κάτω πλευρικών ταλαντώσεων επαναλαμβάνει επίσης το φασματικό διάγραμμα του σήματος και αντικατοπτρίζεται σχετικά στη συχνότητα φορέα
Ένα σημαντικό συμπέρασμα προκύπτει από τα παραπάνω: το πλάτος του φάσματος του σήματος ΑΜ είναι ίσο με το διπλάσιο της υψηλότερης συχνότητας στο φάσμα του διαμορφωτικού σήματος χαμηλής συχνότητας.
Παράδειγμα 4.1. Υπολογίστε τον αριθμό των ραδιοφωνικών καναλιών εκπομπής που μπορούν να τοποθετηθούν στο εύρος συχνοτήτων από 0,5 έως 1,5 MHz (κατά προσέγγιση όρια του εύρους εκπομπής μεσαίου κύματος).
Για την ικανοποιητική αναπαραγωγή των σημάτων εκπομπής, είναι απαραίτητο να αναπαραχθούν συχνότητες ήχου μεταξύ 100 Hz και 12 kHz. Έτσι, η ζώνη συχνοτήτων που εκχωρείται σε ένα κανάλι AM είναι 24 kHz. Για να αποφευχθεί η αλληλεπίδραση μεταξύ των καναλιών, θα πρέπει να παρέχεται ένα διάστημα προστασίας 1 kHz. Επομένως, ο επιτρεπόμενος αριθμός καναλιών
Σήματα που χειρίζονται πλάτος.
Μια σημαντική κατηγορία πολυτονικών σημάτων AM είναι τα λεγόμενα σήματα με κλειδί. Στην απλούστερη περίπτωση, πρόκειται για ακολουθίες ραδιοπαλμών που χωρίζονται μεταξύ τους με παύσεις. Τέτοια σήματα χρησιμοποιούνται στη ραδιοτηλεγραφία και σε συστήματα για τη μετάδοση διακριτών πληροφοριών μέσω ραδιοφωνικών καναλιών.
Εάν το s(t) είναι μια συνάρτηση που σε κάθε στιγμή του χρόνου παίρνει την τιμή είτε 0 είτε 1, τότε το σήμα που χειρίζεται το πλάτος αναπαρίσταται με τη μορφή
Έστω, για παράδειγμα, η συνάρτηση να εμφανίζει την περιοδική ακολουθία των παλμών βίντεο που εξετάζονται στο παράδειγμα 2.1 (βλ. Κεφάλαιο 2). Υποθέτοντας ότι το πλάτος αυτών των παλμών με βάση την (4.14) έχουμε στο
όπου q είναι ο κύκλος λειτουργίας της ακολουθίας.
Διανυσματικό διάγραμμα ενός σήματος AM.
Μερικές φορές μπορεί να είναι χρήσιμο να αναπαραστήσουμε γραφικά το σήμα AM ως ένα άθροισμα διανυσμάτων που περιστρέφονται στο μιγαδικό επίπεδο.
Για απλότητα, ας εξετάσουμε τη διτονική διαμόρφωση. Η στιγμιαία τιμή της δόνησης του φορέα είναι η προβολή ενός χρονικά ουδέτερου διανύσματος στον γωνιακό άξονα αναφοράς, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από την αρχή με γωνιακή ταχύτητα κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού (Εικ. 4.3).
Η άνω πλευρική ταλάντωση εμφανίζεται στο διάγραμμα από ένα διάνυσμα μήκους και η γωνία φάσης του είναι ίση με το άθροισμα των αρχικών φάσεων του φορέα και των σημάτων διαμόρφωσης [βλ. τύπος (4.5).
Ρύζι. 4.3. Διανυσματικά διαγράμματα ενός μονοτονικού σήματος AM: a - at ; νυχτερίδα
Το ίδιο διάνυσμα για την κάτω πλευρική ταλάντωση διαφέρει μόνο στο πρόσημο στην έκφραση για τη γωνία φάσης του. Άρα, στο μιγαδικό επίπεδο είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί το άθροισμα τριών διανυσμάτων
Είναι εύκολο να δούμε ότι αυτό το άθροισμα θα είναι προσανατολισμένο κατά μήκος των διανυσματικών. Η στιγμιαία τιμή του σήματος AM στο θα είναι ίση με την προβολή του άκρου του διανύσματος που προκύπτει στον οριζόντιο άξονα (Εικ. 4.3a).
Με την πάροδο του χρόνου, εκτός από τη σημειωθείσα περιστροφή του άξονα αναφοράς γωνίας, θα παρατηρηθούν και οι ακόλουθοι μετασχηματισμοί του σχεδίου (Εικ. 4.3,6): 1) το διάνυσμα θα περιστρέφεται γύρω από το σημείο εφαρμογής του με γωνιακή ταχύτητα αριστερόστροφα κατεύθυνση, αφού η φάση της άνω πλευρικής ταλάντωσης αυξάνεται ταχύτερα από το σήμα φορέα φάσης. 2) το διάνυσμα θα περιστρέφεται επίσης με γωνιακή ταχύτητα, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Κατασκευάζοντας το συνολικό διάνυσμα και προβάλλοντάς το στον άξονα αναφοράς γωνίας, μπορείτε να βρείτε στιγμιαίες τιμές ανά πάσα στιγμή.
Ισορροπημένη διαμόρφωση πλάτους.
Όπως έχει δειχθεί, ένα σημαντικό μέρος της ισχύος ενός συμβατικού σήματος AM συγκεντρώνεται στο φέρον κύμα. Για πιο αποτελεσματική χρήση της ισχύος του πομπού, τα σήματα AM μπορούν να δημιουργηθούν με ένα κατασταλμένο φέρον κύμα, εφαρμόζοντας τη λεγόμενη διαμόρφωση πλάτους ισορροπίας. Με βάση τον τύπο (4.4), η αναπαράσταση ενός μονοτονικού σήματος AM με ισορροπημένη διαμόρφωση έχει ως εξής:
Υπάρχει ένας πολλαπλασιασμός δύο σημάτων - διαμόρφωσης και φορέας. Από φυσική άποψη, οι ταλαντώσεις της μορφής (4.16) είναι παλμοί δύο αρμονικών σημάτων με πανομοιότυπα πλάτη και συχνότητες ίσες με τις συχνότητες της άνω και της κάτω πλευράς.
Με πολυτονική ισορροπημένη διαμόρφωση, η αναλυτική έκφραση του σήματος παίρνει τη μορφή
Όπως και με τη συμβατική διαμόρφωση πλάτους, εδώ παρατηρούνται δύο συμμετρικές ομάδες άνω και κάτω πλευρικών ταλαντώσεων.
Εάν λάβουμε υπόψη τον παλμογράφο, μπορεί να φαίνεται ασαφές γιατί δεν υπάρχει φέρουσα συχνότητα στο φάσμα αυτού του σήματος, αν και υπάρχει παρουσία πλήρωσης υψηλής συχνότητας που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου ακριβώς σε αυτήν τη συχνότητα.
Γεγονός είναι ότι όταν ο φάκελος beat περνά από το μηδέν, η φάση του γεμίσματος υψηλής συχνότητας αλλάζει απότομα κατά 180°, αφού η συνάρτηση έχει διαφορετικά σημάδια αριστερά και δεξιά του μηδενός. Εάν ένα τέτοιο σήμα εφαρμοστεί σε ένα υψηλής ποιότητας ταλαντευόμενο σύστημα (για παράδειγμα, ένα κύκλωμα) συντονισμένο σε μια συχνότητα, τότε το αποτέλεσμα εξόδου θα είναι πολύ μικρό, τείνει στο μηδέν καθώς αυξάνεται ο παράγοντας ποιότητας. Οι ταλαντώσεις στο σύστημα που διεγείρονται από μια περίοδο κτυπήματος θα μετριαστούν από την επόμενη περίοδο. Αυτός είναι ακριβώς ο τρόπος με τον οποίο συνηθίζεται να εξετάζεται το ζήτημα της πραγματικής σημασίας της φασματικής αποσύνθεσης ενός σήματος από φυσική άποψη. Θα επιστρέψουμε ξανά σε αυτό το πρόβλημα στο Κεφ. 9.
Διαμόρφωση πλάτους μονής πλευρικής ζώνης.
Μια ακόμη πιο ενδιαφέρουσα βελτίωση στην αρχή της συμβατικής διαμόρφωσης πλάτους είναι η δημιουργία ενός σήματος με τις συχνότητες της άνω ή της κάτω πλευρικής ζώνης κατασταλμένες.
Τα σήματα με μία πλευρική ζώνη (σήματα OBP ή SSB - από την αγγλική μονή πλευρική ζώνη) μοιάζουν με συνηθισμένα σήματα AM στα εξωτερικά τους χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, ένα μονοτονικό σήμα OBP με τη συχνότητα της κάτω πλευράς κατασταλμένη γράφεται ως
Πραγματοποιώντας τριγωνομετρικούς μετασχηματισμούς, παίρνουμε
Οι δύο τελευταίοι όροι είναι το γινόμενο δύο συναρτήσεων, η μία από τις οποίες αλλάζει αργά με την πάροδο του χρόνου και η άλλη γρήγορα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι «γρήγοροι» παράγοντες είναι σε σχέση μεταξύ τους στο τετράγωνο του χρόνου, υπολογίζουμε το αργά μεταβαλλόμενο περίβλημα του σήματος OBP:
Ρύζι. 4.4. Φάκελοι μονοτονικών διαμορφωμένων σημάτων με - σήμα OBP. 2 - κανονικό σήμα AM
Το γράφημα του φακέλου σήματος OBP που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο (4.18) φαίνεται στο Σχ. 4.4. Εδώ, για σύγκριση, κατασκευάζεται το περίβλημα ενός συμβατικού μονοτονικού σήματος ΑΜ με τον ίδιο συντελεστή διαμόρφωσης.
Μια σύγκριση των παραπάνω καμπυλών δείχνει ότι η άμεση αποδιαμόρφωση του σήματος OBP κατά μήκος του περιβλήματος του θα συνοδεύεται από σημαντική παραμόρφωση.
Μια περαιτέρω βελτίωση των συστημάτων OBP είναι η μερική ή πλήρης καταστολή των κραδασμών του φορέα. Σε αυτή την περίπτωση, η ισχύς του πομπού χρησιμοποιείται ακόμη πιο αποτελεσματικά.