double arrow

Виды радиосигналов и их основные характеристики


Радиосигналами называют электромагнитные волны или электрические высокочастотные колебания, которые заключают в себе передаваемое сообщение. Для образования сигнала параметры высокочастотных колебаний изменяются (модулируются) с помощью управляющих сигналов, которые представляют собой напряжение, изменяющееся по заданному закону. В качестве модулируемых обычно используются гармонические высокочастотные колебания:

где w0=2πf0 – высокая несущая частота;

U0 – амплитуда высокочастотных колебаний.

К наиболее простым и часто используемым управляющим сигналам относятся гармоническое колебание

,

где Ω – низкая частота, много меньшая w0; ψ – начальная фаза; Um – амплитуда, а также прямоугольные импульсные сигналы, которые характеризуются тем, что значение напряжения Uупр(t)=U в течение интервалов времени τи, называемых длительностью импульсов, и равно нулю в течение интервала между импульсами (рис.1.13). Величина Tи называется периодом повторения импульсов; Fи=1/Tи – частота их повторения. Отношение периода повторения импульсов Tи к длительности τи называется скважностью Q импульсного процесса: Q=Tии.




Рис.1.13. Последовательность прямоугольных импульсов

В зависимости от того, какой параметр высокочастотного колебания изменяется (модулируется) с помощью управляющего сигнала, различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию.

При амплитудной модуляции (АМ) высокочастотных колебаний низкочастотным синусоидальным напряжением частотой Ωмод образуется сигнал, амплитуда которого изменяется во времени (рис.1.14):

Параметр m=Um/U0 называют коэффициентом амплитудной модуляции. Его значения заключены в интервале от единицы до нуля: 1≥m≥0. Коэффициент модуляции, выраженный в процентах (т.е. m×100%), называется глубиной амплитудной модуляции.

Рис. 1.14. Амплитудно-модулированный радиосигнал

При фазовой модуляции (ФМ) высокочастотного колебания синусоидальным напряжением амплитуда сигнала остается постоянной, а его фаза получает дополнительное приращение Δy под воздействием модулирующего напряжения: Δy=kФМUм sinWмод t, где kФМ – коэффициент пропорциональности. Высокочастотный сигнал с фазовой модуляцией по синусоидальному закону имеет вид

.

При частотной модуляции (ЧМ) управляющий сигнал изменяет частоту высокочастотных колебаний. Если модулирующее напряжение изменяется по синусоидальному закону, то мгновенное значение частоты модулированных колебаний w=w0+ kЧМUм sinWмодt, где kЧМ – коэффициент пропорциональности. Наибольшее изменение частоты w по отношению к ее среднему значению w0, равное ΔwМ= kЧМUм, называется девиацией частоты. Частотно-модулированный сигнал может быть записан следующим образом:



Величина, равная отношению девиации частоты к частоте модуляции (Δwм/Wмод = mЧМ), называется коэффициентом частотной модуляции.

На рис.1.14 изображены высокочастотные сигналы при АМ, ФМ и ЧМ. Во всех трех случаях используется одинаковое модулирующее напряжение Uмод, изменяющееся по симметричному пилообразному закону Uмод(t)= kмодt, где kмод>0 на отрезке времени 0t1 и kмод<0 на отрезке t1t2 (рис.1.15,а).

При АМ частота сигнала остается постоянной (w0), а амплитуда изменяется по закону модулирующего напряжения UАМ(t) = U0kмодt (рис.1.15,б).

Частотномодулированный сигнал (рис.1.15,в) характеризуется постоянством амплитуды и плавным изменением частоты: w(t) = w0+kЧМ t. На отрезке времени от t=0 до t1 частота колебаний увеличивается от значения w0 до значения w0+kЧМ t1, а на отрезке от t1 до t2 частота уменьшается опять до значения w0.

Фазомодулированный сигнал (рис.1.15,г) имеет постоянную амплитуду и скачкообразное изменение частоты. Поясним это аналитически. При ФМ под воздействием модулирующего напряжения

Рис.1.15. Сравнительный вид модулированных колебаний при АМ, ЧМ и ФМ:
а – модулирующее напряжение; б – амплитудно-модулированный сигнал;
в – частотно-модулированный сигнал; г – фазомодулированный сигнал

фаза сигнала получает дополнительное приращение Δy=kФМ t, следовательно высокочастотный сигнал с фазовой модуляцией по пилообразному закону имеет вид

.

Таким образом, на отрезке 0t1 частота равна w1>w0, а на отрезке t1t2 она равна w2<w0.



При передаче последовательности импульсов, например, двоичного цифрового кода (рис.1.16,а), также может использоваться АМ, ЧМ и ФМ. Такой вид модуляции называется манипуляцией или телеграфией (АТ, ЧТ и ФТ).

Рис.1.16. Сравнительный вид манипулированных колебании при АТ, ЧТ и ФТ

При амплитудной телеграфии образуется последовательность высокочастотных радиоимпульсов, амплитуда которых постоянна в течение длительности модулирующих импульсов τи, и равна нулю все остальное время (рис.1.16,б).

При частотной телеграфии образуется высокочастотный сигнал с постоянной амплитудой, и частотой, принимающей два возможных значения (рис.1.16,в).

При фазовой телеграфии образуется высокочастотный сигнал с постоянной амплитудой и частотой, фаза которого изменяется на 180° по закону модулирующего сигнала (рис.1.16,г).







Сейчас читают про: