Практическое занятие №2 расчет и построение временных и спектральных диаграмм амплитудно-модулированных сигналов

Цель занятия: формирование навыков по расчету параметров модулированных сигналов.

Теоретический материал

Модуляция - это процесс медленного изменения во времени значений одного или нескольких параметров несущего колебания - амплитуды, частоты или фазы в соответствии с изменениями передаваемого сигнала (сообщения).

Модуляция необходима для обеспечения излучения радиоволны, так как низкочастотный сигнал, несущий в себе информацию не излучает электромагнитные волны. При передаче сообщений от источника к получателю с помощью радиоволн необходимо передаваемое сообщение или соответствующий ему электрический сигнал ввести в излучаемую электромагнитную волну. Этот процесс осуществляется путем модуляции несущего колебания модулирующим электрическим сигналом. Различают несколько способов модуляции: амплитудную, частотную, фазовую и импульсную модуляцию. При амплитудной модуляции амплитуда несущего колебания должна изменяться пропорционально изменению мгновенного значения модулирующего сигнала (рис.2.1)

Рисунок 2.1 - Амплитудная модуляция

а) модулирующий сигнал; б) несущее высокочастотное колебание;

г) амплитудно-модулированный сигнал

Алгоритм выполнения

1 Для построения временной диаграммы вычисляем периоды колебаний:

2.1; 2.2

т.е. в одном периоде модулирующего колебания укладывается периодов несущих колебаний.

2 Для построения спектральной диаграммы находим амплитуды боковых колебаний, при однотональной модуляции амплитуды боковых колебаний равны:

2.3

3 Частоты боковых колебаний: 2.4

4 Ширина спектра АМ сигнала при однотональной модуляции

Δf=f₁-f₂=2F_мод 2.5

Задание: На вход простейшего амплитудного модулятора подаются два гармонических колебания: несущее u_нес = U_{m нес}sinώ_нес t и модулирующее

u_мод = U_{m мод} sinΩ_мод t.

Начертите временные и спектральные диаграммы модулирующего сигнала и несущего колебания, используя исходные данные (таб.2.1). Дайте понятие коэффициента амплитудной модуляции. Приведите математическую модель (форму) АМ сигнала с параметрами, взятыми из исходных данных своего варианта. Постройте в масштабе временную и спектральную диаграммы АМ сигнала. Рассчитайте ширину спектра АМ сигнала, вычислите максимальную, минимальную и среднюю мощности АМ сигнала.

Таблица 2.1

Исходные данные для расчета амплитудно-модулированных сигналов

№ Варианта	Амплитуда несущего колебания Um нес,В	Частота несущего колебания fнес..,кГц	Частота модулирующего сигнала Fмод,кГц	Коэффициент амплитудной модуляции m
1	20	300	30	0,5
2	24	380	38	0,4
3	60	450	450	0,4
4	80	600	60	0,8
5	100	720	72	0,75
6	40	360	36	0,5
7	30	520	52	0,6
8	25	800	80	0,3
9	12	340	34	0,4
10	36	980	98	0,5
11	50	900	90	0,8
12	55	650	65	0,8
13	70	770	77	0,9
14	85	870	87	0,6
15	120	850	85	0,75
16	90	450	45	0,5
17	65	660	66	0,4
18	75	770	77	0,4
19	95	880	88	0,8
20	45	360	36	0,5
21	35	440	44	0,4
22	68	560	56	0,5
23	92	870	87	0,55
24	44	640	64	0,9
25	55	440	44	0,3
26	68	390	39	0,8
27	15	590	59	0,5
28	22	920	92	0,6
29	105	720	72	0,8
30	88	640	64	0.9

Контрольные вопросы

1. С какой целью осуществляется процесс модуляции несущего колебания?

2. Какие параметры несущего колебания могут изменяться в процессе модуляции?

3. Сколько составляющих содержит спектр АМ сигнала при модуляции управляющим гармоническим сигналом?

4. Каков физический смысл коэффициента амплитудной модуляции?

5. Как определить коэффициент модуляции амплитудно-модулированного сигнала по его временной диаграмме?