politechnika warszawska wydział elektryczny laboratorium … · 2005. 10. 5. · laboratorium...
Post on 28-Mar-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Politechnika Warszawska
Wydział Elektryczny
Laboratorium Teletechniki
Skrypt do ćwiczenia T.09
Określenie procentu modulacji sygnału zmodulowanego
AM
1. Określenie procentu modulacji sygnału zmodulowanego AM
Poznanie sposobów określenia procentu modulacji sygnału zmodulowanego AM z
wykorzystaniem do tego celu Oscyloskopu oraz Analizatora Widma.
1.1. Część teoretyczna
Jak można było zaobserwować w ćwiczeniu 8, zwiększanie lub zmniejszanie amplitudy
sygnału informacji przyczynia się do zwiększenia lub zmniejszenia szczytów i dolin w
obwiedni sygnału zmodulowanego AM. Odpowiada to zmianom procentu modulacji, który to
termin używany jest gdy indeks modulacji m jest wyrażany w procentach. Procent modulacji
jest równy m pomnożonemu przez 100%.
Indeks modulacji jest ważnym parametrem sygnału zmodulowanego AM. Zdefiniowany
jest jako stosunek amplitudy sygnału informacji i niezmodulowanej fali nośnej. Do pomiaru
indeksu modulacji jako sygnał wiadomości wykorzystuje się sygnał fali sinusoidalnej.
n
s
A
A m AM modulacji Indeks ==
As – wartość sygnału amplitudy wiadomości
An – wartość szczytowa amplitudy niezmodulowanej nośnej
100% m Modulacji % ⋅=
Rysunek 1.1. przedstawia sposób zdefiniowania i pomiaru indeksu modulacji. Rysunek
pokazuje sygnał wiadomości w postaci fali sinusoidalnej, dla której wartość szczytowa
amplitudy wynosi 200 mV, podczas gdy wartość szczytowa amplitudy niezmodulowanej fali
nośnej wynosi 600 mV. Indeks modulacji wynosi zatem 3
1
0,6
0,2=
a procent modulacji:
%3
133100%
3
1=⋅
.
Rysunek 1.1. Indeks modulacji AM (m).
Uwaga: Sygnał informacji podawany na wejście nadajnika AM przed modulacją
przechodzi zazwyczaj przez: wzmacniacze, filtry i inne układy. Oznacza to, że amplituda
sygnału wiadomości, która faktycznie podlega modulacji ma inną wartość niż amplituda
sygnału wejściowego informacji, a co za tym idzie indeks modulacji obliczony z wartości
wejściowej jest błędny. W praktyce indeks modulacji przeważnie wyznaczany jest z
przebiegu sygnału zmodulowanego AM.
Indeks modulacji może być wyliczony z przebiegu zmodulowanego AM tak jak jest to
pokazane na rysunku 1.1. Pomiary wartości A i B wykonuje się za pomocą oscyloskopu, a do
wyliczenia indeksu modulacji używa się równania:[1]
BA
BA=m
+
−
W tym szczególnym przypadku (na rys. 1.1), A = 7.6 podziałki i B = 3.8 podziałki a więc:
3
1
11.4
3.8
3.87.6
3.87.6===m
+
− - otrzymany wynik jest identyczny z wynikiem poprzednim
Uwaga: w niektórych publikacjach można spotkać się z oznaczeniami Emax i Emin, w
zamian za A i B, w równaniu na obliczenie indeksu modulacji. Ten sam wynik będzie
osiągnięty w obydwu przypadkach ponieważ A=2 Emax i B= 2Emax.
Istnieją dwie metody określenia indeksu modulacji sygnału zmodulowanego AM. W
pierwszej z nich, Oscyloskop ustawiany jest w trybie pracy X – Y.
Sygnał informacji podłączony jest do kanału 1 - x (ang. channel 1), a sygnał
modulowany do kanału 2 - Y (ang. channel 2). Rysunek 1.2 obrazuje otrzymany kształt
trapezoidalny.
A BBA
BAm
+
−=
Rysunek 1.2. Metoda trapezoidalna służąca do określenia indeksu modulacji.
Po wykonaniu pomiarów wartości A i B oblicza się indeks modulacji wykorzystując do
tego równanie (1).
W drugiej metodzie do określenia indeksu modulacji używany jest Analizator Widma.
W tej metodzie, różnica ∆∆∆∆ pomiędzy mocą fali nośnej i mocą wstęgi bocznej odpowiada
danemu indeksowi modulacji. Dla przykładu, na rysunku 1.3, ∆∆∆∆ wynosi 7,5 dB. Używającwykresu z rysunku 1.4, odczytujemy że odpowiada to indeksowi modulacji równemu m=0,84.
Indeks modulacji o wartości 1/3, jaki był używany we wcześniejszym przykładzie odpowiada
różnicy ∆∆∆∆ równej 15,5 dB.
dB5.7=∆
USBLSB NOŚNA
Rysunek 1.3. Różnica pomiędzy mocą nośnej a mocą wstęgi bocznej określona w dB.
Rysunek 1.4. Pomiar indeksu modulacji z wykorzystaniem Analizatora Widmowego.
Spośród metod przedstawionych w celu określenia indeksu modulacji, metoda
trapezoidalna jest prawdopodobnie najbardziej powszechną. Gdy sygnałem modelującym jest
głos lub muzyka, indeks modulacji jest ciągle zmieniany, ale kształt trapezoidalny dostarcza
jednakowych wskaźników i pozwala na dokonanie pomiaru indeksu modulacji .
Gdy wartość szczytowa sygnału wiadomości równa się wartości szczytowej
niezmodulowanego sygnału fali nośnej – uzyskiwane jest 100 % modulacji. Rysunek 1.5
przedstawia przebiegi sygnałów zmodulowanych AM i kształty trapezoidalne dla m równego
0,5 i 1,0. Przemodulowanie (m > 1) występuje gdy sygnał modulujący posiada większą
wartość szczytową niż amplituda sygnału niezmodulowanej fali nośnej. Przemodulowanie jest
niepożądanym stanem w transmisji sygnałów zmodulowanych AM.
Rysunek 1.5. Przebiegi sygnałów AM i kształty trapezoidalne dla m = 0,5 i m = 1,0.
Indeks modulacji jest wprost powiązany z mocą i sprawnością transmisji AM.
W przypadku stu procentowej modulacji każda wstęga boczna posiada amplitudę równą
połowie amplitudy sygnału fali nośnej. W momencie wystąpienia przemodulowania obydwie
strony obwiedni przechodzą poprzez zerową linię odniesienia. W takim przypadku w sygnale
odbiornika poza właściwymi wstęgami bocznymi pojawiają się inne niepożądane
częstotliwości, które znajdują się zwykle poza wyznaczonym dla stacji nadawczej pasmem
częstotliwości. Jest to przyczyną zniekształcenia w odbiorze sygnału i interferencji z innymi
stacjami. Rysunek 1.6 ilustruje przemodulowanie i pokazuje dodatkowo produkowane
częstotliwościowe wstęgi boczne.
częstotliwości niepożądaneuzyskane przezprzemodulowanie
nośna
pożądane wstęgiboczne
Rysunek 1.6. Produkty przemodulowania: zakłócenia i zniekształcenia.
Ten typ przemodulowania jest znany jako przemodulowanie nieliniowe ponieważ część
sygnału jest obcięta. Innym typem przemodulowania jest przemodulowanie liniowe, w
którym dodatkowe „płaty” sygnału nie są wycinane gdy strony modulacji kopertowej
przechodzą poprzez zerową linię odniesienia. Rysunek 1.7 ilustruje przemodulowanie
liniowe.
Rysunek 1.7. Przebieg otrzymywany w wyniku przemodulowania liniowego.
1.2. Część praktyczna
Opis ćwiczeniaCelem wykonania ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem przesunięcia
częstotliwości sygnału pasma podstawowego, poznanie metod określania procentu modulacji
oraz obserwacja efektów powodowanych poprzez jego zmiany.
Na rysunku 1.8 zostały pokazane elementy wykorzystywane w ćwiczeniu. Składają się
na nie:
- Zasilacz / Dwukanałowy wzmacniacz audio (ang. Power Supply / Dual Audio
Amplifier)
- Dwukanałowy generator funkcji (ang. Dual Function Generator)
- Licznik częstotliwości (ang. Frequency Counter)
- Analizator Widma (ang. Spectrum Analyzer)
- Generator AM / DSB / SSB (ang. AM / DSB / SSB Generator)
- Oscyloskop (ang. Oscilloscope)
Wejście
DwukanałowyGeneratorFunkcji
GeneratorAM/DSB/SSB
Wyjście
AM/DSB/SSB
Wyjście
kanału A
Wejście
audio
kanał 1
AnalizatorWidma
Oscyloskop
Rysunek 1.8. Schemat ideowy przedstawiający połączenia pomiędzy urządzeniami wykorzystywanymi w
ćwiczeniu.
top related