Bez tytulu slajdu

1
14. Modulatory
14.1. Modulatory
14.1.1.Uwagi wstepne Proces przekazywania
informacji wymaga na ogól przetworzenia tzw.
sygnalów pierwotnych , to znaczy sygnalów
zawierajacych informacje, na sygnaly wtórne ,
bardziej dogodne do emisji w postaci fal
elektromagnetycznych, mniej wrazliwe na
zaklócenia, czy tez lepiej dostosowane do
mozliwosci lacza telekomunikacyjnego. Sygnaly
wtórne musza byc oczywiscie odpowiednio
nacechowane informacja sygnalów pierwotnych, co
uzyskuje sie w procesie modulacji.
2
Fala nosna
Sygnal zmodulowany (Sygnal wtórny)
Sygnal odebrany
Nadajnik
Kanal
Odbiornik
Informacja odzyskana
Informacja (Sygnal pierwotny)
Rys.14.1.1.1. System komunikacyjny
3
Rozrózniamy nastepujace typy modulacji 1)
Modulacja analogowa - wartosci chwilowe sygnalu
zmodulowanego sa w sposób ciagly i bezposredni
uzaleznione od wartosci chwilowych sygnalów
pierwotnych (modulujacych), 2) Modulacja cyfrowa
- sygnal pierwotny jest przetwarzany na
nieciagly sygnal kodowy w kolejnych procesach
próbkowania sygnalu pierwotnego, kwantowania
otrzymanych próbek oraz kodowania.
Wyróznia sie dwa podstawowe systemy modulacji
- modulacja kodowo - impulsowa (PCM), -
modulacja delta ( ) 3) Modulacja zlozona -
sygnal zmodulowany cyfrowo (sygnal
kodowy) jest sygnalem modulujacym w ukladzie
modulatora analogowego.
4
14.2. Modulacja analogowa
Sygnal modulowany
(14.2.1)
Sygnal zmodulowany
(14.2.2)
Modulacja amplitudy
Modulacja kata
5
14.2.1. Modulacja amplitudy (AM)
Sygnal modulowany
(14.2.1.1)
Sygnal modulujacy
(14.2.1.2)
Amplituda sygnalu zmodulowanego
(14.2.1.3)

- wspólczynnik glebokosci modulacji
- faza sygnalu zmodulowanego
6
Sygnalu zmodulowany
(14.2.1.4)
7
Dla fos 0 i ? 0 sygnal zmodulowany ma
postac
(14.2.1.5)
8
Amplituda
f
f
FS
a)
Amplituda
f
FS
FS f
FS - f
b)
Rys.14.2.1.1. Widma sygnalów
a) przed modulacja amplitudy b) po
modulacji amplitudy
9
Rys.14.2.1.2. Modulacja amplitudy
a) sygnal pierwotny, b) fala
nosna, c) sygnal zmodulowany
10
Sygnal modulujacy
US
Sygnal zmodulowany
D D- Um
Rys.14.2.1.3. Modulacja amplitudy wspólczynnik
glebokosci modulacji m
11
US
FS
Dolna wstega boczna
Górna wstega boczna
Rys.14.2.1.4. Modulacja amplitudy sygnalem
niesinusoidalnym a) akustyczny sygnal
modulujacy, b) sygnal zmodulowany,
c) widmo sygnalu zmodulowanego.
12
14.2.2. Modulacja kata
(14.2.2.1)
Modulacja pulsacji (czestotliwosci)
Modulacja fazy
13
14.2.2.1. Modulacja pulsacji (czestotliwosci)
(14.2.2.1.1)
- sygnal modulujacy
Dewiacja czestotliwosci
(14.2.2.1.2)
Wskaznik modulacji czestotliwosciowej
(14.2.2.1.3)
14
Szerokosc pasma zajmowanego przez sygnal z
modulacja czestotliwosciowa. Sygnal z modulacja
czestotliwosciowa daje sie rozlozyc na
nieskonczenie wiele skladowych o
czestotliwosciach Fs nf . Sygnal taki zajmuje
zatem teoretycznie pasmo o nieskonczenie wielkiej
szerokosci. W rzeczywistosci jest ono ograniczone
wskutek szybkiego zmniejszenia sie dalszych
skladowych bocznych i tlumienia ich w obwodach.
Szerokosc pasma zajmowanego przez sygnal
modulowany czestotliwosciowo mozna okreslic
wzorem przyblizonym B 2(?FS
fmax) Szerokosc pasma jest zatem prawie stala.

(14.2.2.1.4)
15
Rys.14.2.2.1.1. Korekcja charakterystyk
czestotliwosciowych sygnalów modulowanych
czestotliwosciowo a) deemfaza (odbiornik
systemu FM) \ b) preemfaza (nadajnik systemu
FM)
16
usm
fS
fS
fS
fS
Um
um
Rys.14.2.2.1.1. Modulacja czestotliwosci
17
14.2.2.2. Modulacja fazy
(14.2.2.2.1)
- sygnal modulujacy
Dewiacja fazy
(14.2.2.2.2)
Wskaznik modulacji fazy
(14.2.2.2.3)
18
Szerokosc pasma zajmowanego przez sygnal z
modulacja fazowa. Sygnal z modulacja fazowa,
podobnie jak sygnal z modulacja czestotliwosciowa,
daje sie rozlozyc na nieskonczenie wiele
skladowych o czestotliwosciach Fs nf . Sygnal
taki zajmuje zatem teoretycznie pasmo o
nieskonczenie wielkiej szerokosci. W
rzeczywistosci jest ono ograniczone
wskutek szybkiego zmniejszenia sie dalszych
skladowych bocznych i tlumienia ich w obwodach.
Szerokosc pasma zajmowanego przez sygnal
modulowany fazowo mozna okreslic, podobnie jak
sygnal modulowany czestotliwosciowo , wzorem
przyblizonym B 2(?FS fmax) z tym, ze
szerokosc pasma nie jest stala, poniewaz ?FS
f ?f,
(14.2.2.2.4)
(14.2.2.2.5)
19
Sygnal z modulacja fazowa
Sygnal o fazie zerowej
Rys.14.2.2.2.1. Modulacja fazy
20
14.3. Modulatory fazy
FS
t
um(t)
uS(t)
DF
A
FDp
VCO
usm(t)
Rys.14.3.1. Modulator fazy z sumatorem przed
filtrem
21
FS
t
um(t)
uS(t)
DF
A
FDp
VCO
usm(t)
14.3.2. Modulator fazy z sumatorem za filtrem
22
14.4. Modulatory czestotliwosci
14.4. 1. Posrednie modulatory czestotliwosci
W posrednich metodach modulacji wykorzystuje sie
podobienstwo modulacji fazowej i
czestotliwosciowej, które róznia sie
tylko zaleznoscia wskaznika modulacji od
czestotliwosci sygnalu.
Definicje obu wskazników podano w (14.2.2.1.3) i
(14.2.2.2.3). Wynika stad mozliwosc uzyskania
modulatora czestotliwosci z modulatora fazy (rys.
14.4.1.1)
23
Sygnal zmodulowany FM
Modulator fazy
Korektor 1/?
Sygnal modulujacy
Rys. 14.4.1.1. Posrednia metoda modulacji
czestotliwosciowej
24
14.4. 2. Bezposrednie modulatory czestotliwosci
14.4.2. Uklad bezposredniego modulatora
czestotliwosci
25
14.5. Uklady modulacji amplitudy
vout A0vCA1vCvm
Fala nosna
Sygnal modulujacy
14.5.1. Schemat blokowy ukladu modulacji amplitudy
26
14.5.2. Prosty uklad modulacji amplitudy
27
14.5.3. Uklad modulacji amplitudy z
wykorzystaniem obwodu scalonego
(np.. MC1496/1596)
28
15. Demodulatory
15.1. Uwagi wstepne Demodulatorami nazywamy
takie uklady elektroniczne, które sterowane
sygnalem zmodulowanym (wtórnym) wytwarzaja
na wyjsciu sygnal dostatecznie zblizony do
sygnalu modulujacego (pierwotnego). W odróznieniu
od modulatorów sygnaly wejsciowe demodulatorów
maja czesto poziomy zblizone do poziomu szumów i
zaklócen, co wymaga rozwazenia ich optymalizacji
takze z punktu widzenia stosunku sygnalu do szumu.
29
15.2. Demodulatory amplitudy
Z uwagi na zasade dzialania demodulatory
amplitudy dzieli sie na - asynchroniczne
(glównie demodulacja sygnalów AM), -
synchroniczne (demodulacja sygnalów wszystkich
rodzajów modulacji amplitudy AM, AM-SC,
AM-SSB-SC, AM-SSB, AM-VSB, AM-QAM).
30
15.2.1. Asynchroniczne demodulatory AM
D
C1
R
C
u0(t)
iG(t)
u1(t)
L1
Rys. 15.2.1.1. Uklad z detektorem wartosci
szczytowej
31
Rys. 15.2.1.2. Przebiegi napiecia w detektorze
wartosci szczytowej
32
(15.2.1.1)
(15.2.1.2)
(15.2.1.3)
W praktyce stosujemy warunek lagodniejszy
(15.2.1.4)
33
15.2.2. Demodulatory synchroniczne
Uklad mnozacy
km
um(t)
Usm(t)
u0(t)
Filtr
Us(t)
Rys. 15.2.2.1. Uklad demodulatora synchronicznego
34
15.2.2.1. Synchroniczne demodulatory AM
(15.2.2.1.1)
(15.2.2.1.2)
35
(15.2.2.1.3)
(15.2.2.1.4)
(15.2.2.1.5)
36
km
Usm(t)
um(t)
Filtr
us(t)
(f 0o)
A
B
(f 90o)
?s
2
VCO
DF
FDp
2?s
fGn f1
Rys. 15.2.2.2. Demodulator amplitudy z ukladem
mnozacym
37
15.3. Demodulatory czestotliwosci
Metody demodulacji - dwuetapowa ( sygnal FM
AM i demodulacja AM, - demodulacja ze
zliczaniem impulsów, - demodulator z ukladem
mnozacym, - demodulatory z petla PLL
38
Rys. 15.3.1. Zamiana modulacji FM na modulacje AM
39
Rys. 15.3.2. Demodulator FM (Foster Seeley)
40
usm(t)
um(t)
DF
A
FDp
VCO
Rys. 15.3.3. Demodulator z petla PLL