Билет 3. 1.Умножители аналоговых сигналов

1.Умножители аналоговых сигналов. Схема амплитудного модулятора.

Аналоговый перемножитель/делитель – это устройство, формирующее выходное напряжение или ток, которые пропорциональны произведению двух или более входных напряжений или токов. Кроме умножения и деления подобные устройства могут выполнять функции возведения в квадрат, извлечения квадратного корня и модуляции.

идеальный перемножитель. Основным элементом современного аналогового перемножителя является дифференциальный усилитель (ДУ), в состав которого включен управляемый источник тока в цепи эмиттеров.

Рис.1 Перемножитель на дифференциальном усилителе.

Дополнительный входной сигнал Y подается на базу транзистора источника тока. При этом изменяется ток источника тока, изменяются токи эмиттеров транзисторов ДУ. При изменении токов эмиттеров транзисторов ДУ пропорционально изменяется их крутизна, а следовательно и коэффициент передачи (усиления) ДУ по входу X. В итоге получим перемножение сигналов подаваемых на входы X и Y.

Напряжение на входе Y должно быть только положительным, в противном случае транзистор генератора стабильного тока закроется, и коэффициент передачи схемы по входу X будет равен нулю. Для обеспечения работы перемножителя при любом знаке напряжения на входе Y в схеме вводят дополнительные элементы, которые образуют дифференциальный усилитель из двух источников тока, поэтому на вход Y можно подавать напряжение любой полярности. Такие перемножители называются четырехквадрантными.

Наиболее часто аналоговый умножитель требуется в смесителях радиоприемника. В них при помощи операции умножения сигналов осуществляется перенос спектра принимаемого сигнала на более низкую частоту. Точно также в приемниках аналоговые умножители сигналов применяются для реализации синхронных амплитудных детекторов при приеме амплитудно-модулированных сигналов (АМ) и частотных детекторов при приеме частотно-модулированного сигнала (ЧМ, FM).

Еще одной областью применения аналоговых умножителей является электронное изменение уровня сигнала (регулировка громкости, яркости, контрастности, цветности). В этом случае регулируемый сигнал умножается на постоянное напряжение и в результате изменяется его амплитуда на выходе схемы умножителя, который в данном случае применяется в качестве регулятора уровня.

Амплитудным модулятором называется устройство, огибающая высокочастотного сигнала на выходе которого пропорциональна низкочастотному модулирующему колебанию.

СХЕМА НА СУММАТОРЕ, НА ОДИН ВХОД ВЧ-СИГНАЛ, НА ВТОРОЙ НЧ И ПОСТ НАПР ДЛЯ СМЕЩЕНИЯ

Процесс, при котором амплитуда высокочастотных колебаний изменяется по закону управляющего сигнала, носит название амплитудной модуляции (АМ). В простейшем случае выражение для АМ сигнала будет иметь вид ,

где - амплитуда высокочастотных колебаний в отсутствии модуляции,

- модулирующий сигнал.

Таким образом, для получения АМ колебаний с присутствием на выходе несущей необходимо сложить модулирующий сигнал с постоянным напряжением отличным от нуля и полученную сумму умножить на .

Таким образом, практическая реализация и модель будет иметь

вид: (рис 3)

Рис.3 Схема амплитудного модулятора.

На вход X перемножителя поступает модулирующее (гармоническое) низкочастотное напряжение и постоянное напряжение .

На второй вход Y перемножителя поступает напряжение несущей . Напряжение на выходе аналогового перемножителя имеет вид , где k – коэффициент перемножителя.

Раскрывая скобки и произведя тригонометрические преобразования, получим , где - ам-плитуда несущей, - коэффициент амплитудной модуляции, - комбинационные гармоники (боковые составляющие).

Таким образом, произошел перенос сигнала с частотой Ω в диапазоне частоты , что и является процессом амплитудной модуляции.

Если не производить тригонометрических преобразований, то , откуда видно, что m не может быть больше единицы, т. е. m≤1. Если m>1, то наступает режим перемодуляции, что приводит к искажениям.

2. Электрические параметры железнодорожных радиостанций. Значения этих параметров для используемых частот в приемнике и передатчике.

Как известно, в радиостанциях для технологической железнодорожной радиосвязи используется частотная модуляция.

Номинальная частотная девиация для радиостанции данного типа устанавливается на частоте 1000 Гц. При этом коэффициент нелинейных искажений передатчика не должен превышать 6 %. В данном случае этот сигнал называется нормальным испытательным сигналом передатчика.

Излучения передатчика делят на основные и неосновные. К основным относятся излучения на частотах, находящихся в полосе частот, необходимых для передачи данного вида сообщений. Необходимой полосой излучения называют ширину полосы частот при используемом классе излучения, достаточную для передачи сигналов с требуемыми скоростью и качеством. Так, для ЧМ-сигнала занимаемую полосу частот можно подсчитать по формуле

,

где – индекс частотной модуляции ( – максимальная девиация частоты), .

Неосновные излучения радиопередатчиков – это излучения на частоте (или частотах), находящихся за пределами необходимой полосы.

Основным параметром приемного устройства является чувствительность. Чувствительность определяется минимальным уровнем сигнала на входе, который обеспечивает нормальный уровень выходного сигнала при заданном отношении сигнала/шум.

Приемник имеет основной канал приема и неосновные. Неосновные каналы можно разделить на внеполосные и побочные.

Внеполосные каналы проявляются на соседних с основным каналом частотах.

Побочные каналы образуются в смесителях и определяются недостаточной избирательностью трактов (пример: зеркальный канал в супергетеродинном приемнике).

Свойство приемника подавлять эти каналы количественно оценивается избирательностью.

Один из способов оценки – это отношение чувствительности на зеркальном (т. е. подавляемом) канале к чувствительности на основном, выраженное в дБ.