5. Проходження сигналів через кола.



5.1. Смуга пропускання селективного кола при АМК, ФМК та ЧМК.



Оскільки для забезпечення проходження сигналів крізь селективне коло без спотворень смуга пропускання селективного кола повинна бути більшою за ширину спектру вхідного модульованого коливання.

Знайдемо ширину спектра АМК, знаючи, що вона дорівнює подвоєному значенню максимальної частоти в спектрі (вираз 1.9):



(5.1)



Знайдемо ширину спектра ЧМК використовуючи вираз:

. (5.2)

де - парціальні індекси модуляції;

- частота керуючого коливання.

Маємо:



Для спрощення розрахунків для ФМК приймемо ширину спектра рівною як у випадку для ЧМК.

Визначимо лінійні спотворення у разі проходження АМК, смуга спектра якого співпадає із смугою пропускання кола в разі настроєння кола в резонанс з несучою частотою.

Лінійні спотворення характеризуються коефіцієнтом демодуляції ,

де - узагальнена розстройка контура. Фазові спотворення характеризуються величиною HYPER15.

Зведемо розрахунки в таблицю 5.1

Таблиця 5.1

Гармоніка

Коефіцієнт демодуляції

Фазові спотворення, град



1

0.944

19.248



2

0.823

34.613



3

0.696

45.9



4

0.591

53.791



5

0.508

59.482



5.2. Структурна схема приймача.

Структурна схема супергетеродинного приймача для забезпечення прийому, підсилення, детектування радіосигналу, підсилення відеосигналу та його регістрації зображена на рис 5.1.



Рис.5.1 Структурна схема супергетеродинного приймача

Дамо пояснення до схеми та вкажемо призначення пристоїв:

ВП (вхідний пристрій) - забезпечує перетворення коливань антени у електричний сигнал.

ПВЧ (підсилювач високої частоти) - забезпечує підсилення радіосигналу.

Гетеродин – генерує сигнал, що відрізняється від радіосигналу на проміжну частоту.

ЗМ (змішувач) - забезпечує змішування радіосигналу та сигналу з гетеродина, у разі чого створюється сигнал проміжної частоти.

ППЧ (підсилювач проміжної частоти) - забезпечує підсилення сигналу проміжної частоти.

Детектор – забезпечує детектування.

ПНЧ (підсилювач низької частоти) - забезпечує підсилювання сигналу низької частоти (відеосигналу).

Індикатор – забезпечує реєстрацію відеосигналу.

Сигнал, прийнятий антеною, через фільтруючі вхідні кола і підсилювач високої частоти(ПВЧ) надходить до перетворювача. Вихідний сигнал перетворювача є модульованим коливанням з несущою частотою, рівною проміжній частоті приймача. Основне підсилення приймача і його частотна вибірковість, тобто здатність виділяти корисний сигнал, забезпечується підсилювачем проміжної частоти (УПЧ).

Велике достоїнство супергетеродина - незмінність проміжної частоти; для настроювання приймача треба перестроювати лише гетеродин і в деяких випадках коливальні системи, що маються у вхідних колах і ПВЧ.



5.3. Амплітудний детектор для детектування АМ сигналу.

Детектування коливань полягає в виділенні сигналу, який в неявній формі присутній в модульованому високочастотному коливанні. Детектування - процес обенений модуляції.

На вхід детектора подається модульоване коливання, що містить тільки високочастотні складові: несуще коливання і коливання бокових частот. На виході ж виділяється напруга з низькочастотним спектром переданого повідомлення. Отже, детектування супроводжується трансформацією частотного спектра і не може бути здійснене без застосування нелінійних кіл чи лінійних зі змінними параметрами.

Як нелінійні елементи в даний час найчастіше застосовуються напівпровідникові діоди. Схема найпростішого амплітудного детектора зображена на рис.5.2.



Рис. 5.2 Схема найпростішого амплітудного детектора



Будемо вважати, що ВАХ діода задана кузочно-неперервною функцією:

. (5.3)

Для нормальної роботи детектора необхідно, щоб опір резистора нагрузки R був більший значною мірою за опір діода в прямому напрямі, тобто щоб .

Треба врахувати, ще те що конденсатор на частоті несучого коливання повинен бути замкнутим,а для низькочастотного коливання являв собою розрив кола, тобто необхідне виконання слідуючих умов:

,. (5.4)

При R=5 KОм ємність конденсатора оберемо рівною 8 пФ.Умова при цьому виконується.Отже ми зробили приблизний розрахунок номіналів елементів амплітудного детектора. Пояснимо тепер принцип його дії.

На вхід амплітудного детектора надходить амплітудно-модульоване коливання (рис 5.3)



Рис 5.3 Амплітудно-модульоване коливання на вході амплітудного детектора



Діод пропускає струм в одному напрямі, отже після проходження АМК через цей елемент кола ми маємо лише ту частину сигналу, коли uам(t)>0 (рис 5.4).



Рис. 5.4

Ємність конденсатора підбиралась таким чином, щоб високочастотне коливання не поступало на вихід детектора, тобто високочастотне коливання закорочується через конденсатор. На вихід проходить лише низькочастотне коливання, тобто керуючий сигнал, який несе в собі інформацію.Постійна складова теж проходить на вихід (рис 5.5).



Рис. 5.5

Отже тепер керуючий сигнал відділений від високочастотного несучого коливання.



5.4. Схема частотного детектора.

Побудуємо структурну схему частотного детектора для детектування ЧМ сигналу.Вона зображена на рис.5.6



Рис. 5.6. Схема частотного детектора





Дамо деякі якісні пояснення роботи частотного детектора.

Передбачається, що керуючий сигнал - повільна функція часу.Для виділення повідомлення з частотно-модульованого коливання, спектр якого складається тільки з високочастотних складових (несуща частота і бокові частоти модуляції), необхідно нелінійний пристрій. Отже, частотний детектор повинний містити в собі нелінійний елемент. Однак у цьому випадку на відміну від амплітудного детектора для перетворення частот повідомлення одного нелінійного елемента недостатньо. Тому звичайний частотний детектор являє собою сполучення двох основних частин: вибіркового лінійного кола, що перетворює частотну модуляцію в амплітудну й амплітудного детектора. Як лінійне коло можна використовувати будь-яке електричне коло, що володіє нерівномірною частотною характеристикою: кола RL, RC, фільтри, коливальні контури. Схема частотного детектора представлена на рис.5.6.Якщо резонансна частота контура відрізняється від середньої частоти модульованого коливання , то зміна амплітуди напруги на контурі повторює зміну частоти вхідної напруги.

Зміна амплітуди високочастотної напруги за допомогою діода перетвориться в низькочастотну напругу, що виділяється на опорі R(рис.5.8).Коливання, що подається на вхід частотного детектора зображений на рис.5.9., а коливання, що надходить до амплітудного детектора – на рис. 5.10.



Рис.5.7 Амплітудний детектор



Рис. 5.8



Рис. 5.9 Коливання, що подається на вхід частотного детектора



Рис. 5.10. Коливання, що надходить до амплітудного детектора



Недоліком розглянутої схеми є необхідність настроювання контура на частоту, відмінну від частоти немодульованого коливання. Крім того, одиночний коливальний контур має дуже обмежену лінійну ділянку на схилі резонансної кривої



5.5. Структура цифрового фільтра.



Використовуючи алгоритм побудови цифрового фільтра, зобразимо його структуру на рис.5.11.



Рис. 5.11 Структура цифрового фільтра



де Т – лінія затримки

hк – підсилювач з коефіцієнтом підсилювання пропорційним вибіркам розрахованим у третьому розділі (таблиця 3.2)

( - суматор.



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



47



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



48



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



49



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



50



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



51



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



52



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



РТП 0.3.092. 025. ПЗ



53



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.