• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Modulacja jednowstęgowa



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Mieszacz – układ elektroniczny służący do wytworzenia z dwóch wejściowych sygnałów zmiennych trzeciego sygnału zmiennego o częstotliwości będącej kombinacją częstotliwości sygnałów wejściowych.Selektywność odbiornika radiowego – zdolność do wyodrębnienia spośród różnych sygnałów wielkiej częstotliwości doprowadzonych do wejścia odbiornika tylko sygnału o takiej częstotliwości, na którą jest nastrojony.

    Modulacja jednowstęgowa, SSB (od ang. single sideband) – modulacja amplitudowa charakteryzująca się znaczną oszczędnością mocy i szerokości pasma. Polega na wysyłaniu tylko jednej wstęgi bocznej – górnej (USB, od ang. upper sideband) lub dolnej (LSB, od ang. lower sideband) – bez fali nośnej (praktycznie ze znacznym jej wytłumieniem).

    Radio programowalne, SDR (ang. Software Defined Radio, radio definiowane programowo) – system komunikacji radiowej, w którym działanie podstawowych elementów elektronicznych (takich jak mieszacze, filtry, modulatory i demodulatory, detektory) jest realizowane za pomocą programu komputerowego. Chociaż idea SDR nie jest nowa, to dopiero gwałtowny rozwój możliwości elektroniki cyfrowej umożliwił praktyczną realizacje wielu jej elementów, rozważanych dotąd jedynie w teorii.Modulator - układ elektroniczny lub optoelektroniczny, który realizuje proces modulacji. Modulator jest urządzeniem o dwóch wejściach: jedno dla sygnału, który nazywa się sygnałem nośnym lub falą nośną (najczęściej, choć niekoniecznie jest to sygnał o wielkiej częstotliwości) oraz drugie wejście dla sygnału modulującego (najczęściej sygnału malej częstotliwości), który bywa również nazywany sygnałem informacyjnym. Na wyjściu modulatora pojawia się sygnał zmodulowany.

    Modulacja amplitudowa generuje sygnał, który ma pasmo dwa razy szersze niż sygnał oryginalny. Modulacja jednowstęgowa unika podwajania pasma i utraty mocy potrzebnej do przesyłania fali nośnej kosztem niewielkiego skomplikowania urządzenia.

    Korzyści wynikające z zastosowania SSB:

  • cała moc nadajnika jest wykorzystywana do wyprodukowania tylko jednej wstęgi bocznej
  • nadawany sygnał zajmuje węższe pasmo częstotliwości, co pozwala na pracę większej liczby nadajników w pasmie o tej samej szerokości
  • zwężenie o około 50% pasma odbieranego przez odbiornik, co daje zysk w postaci poprawy stosunku odbieranego sygnału do szumu (zwężenie pasma o połowę to o 3 dB mniejsza moc szumów na wyjściu odbiornika)
  • brak fali nośnej powodującej wzajemne interferencje sygnałów o zbliżonych częstotliwościach utrudniające odbiór, co stwarza możliwość czytelnego odbioru sygnałów odległych o kilkaset Hz od innego sygnału SSB
  • Pierwszy raz modulacja SSB została komercyjnie wykorzystana 7 stycznia 1927 roku w komunikacji radiowej między Londynem a Nowym Jorkiem.

    Interferencja (łac. inter – między + ferre – nieść) – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się (superpozycji fal) dwóch lub więcej fal. Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz i częstotliwości.Aktualne oznaczenia emisji radiowych według ITU obowiązują od 1 stycznia 1982 r. Przyjęto oznaczenie za pomocą trzech znaków (do 1982 roku mogło być ono uzupełnione jeszcze dwoma symbolami).

    Modulacja SSB była również wykorzystywana w liniach telefonicznych jako część technologii multipleksowania z podziałem częstotliwości (FDM).

    Spis treści

  • 1 Modulacja
  • 1.1 Metoda filtrowa
  • 1.2 Metoda fazowa
  • 1.3 Wyprowadzenie
  • 2 Nadajnik
  • 2.1 Modulator DSB i filtr SSB
  • 2.2 Układ przemiany częstotliwości
  • 2.3 Wzmacniacz mocy
  • 3 Demodulator
  • 4 Odmiany modulacji jednowstęgowej
  • 5 Zobacz też
  • 6 Bibliografia
  • 7 Linki zewnętrzne
  • Modulacja[]

    Metoda filtrowa[]

    Modulacja amplitudy (AM) charakteryzuje się przesyłaniem sygnałów niepotrzebnych do odtworzenia fali modulującej, a przenoszących moc. W typowym sygnale AM na falę nośną przypada 50% mocy emitowanej przez nadajnik, a na każdą ze wstęg po 25%. Nośna nie przenosi informacji, a obie wstęgi niosą tę samą informację, więc bez straty informacji można usunąć falę nośną i jedną wstęgę boczną. Falę nośną oraz wstęgę boczną tłumi się, zwykle wykorzystując odpowiednio zestrojony filtr kwarcowy lub piezoceramiczny, mający pasmo przepustowe rzędu kilku kHz.

    Moc czynna (P) – w układach prądu przemiennego (również prądu zmiennego) część mocy, którą odbiornik pobiera ze źródła i zamienia na pracę lub ciepło. W układach prądu stałego cała moc jest mocą czynną. Jednostką mocy czynnej jest wat.Szerokość pasma (przepustowość) - 1. W elektronicznej komunikacji, przepustowość jest szerokością zasięgu (bądź zakresu) częstotliwości, który elektroniczny sygnał wykorzystuje na danym medium transmisyjnym. W tym zastosowaniu, szerokość pasma jest wyrażana w różnicach pomiędzy najwyższą częstotliwością sygnału składnika, a najniższą częstotliwością sygnału składnika. Odkąd częstotliwość sygnału jest mierzona w hercach (liczba cykli zmian na sekundę),dana przepustowość jest różnicą w hercach pomiędzy najwyższą częstotliwością wykorzystania sygnału i najniższą której używa. Charakterystyczny sygnał dźwięku ma pasmo około trzech kiloherców (3 kHz); telewizja analogowa nadaje sygnał video o przepustowości sześciu megaherców (6 MHz) - ok. 2 000 razy rozleglejszy niż sygnał dźwięku.

    Pierwszym stopniem jest generator fali nośnej, drugim z kolei modulator zrównoważony, w którym poza procesem modulacji odbywa się znaczne (o 30–50 dB) stłumienie fali nośnej. Do modulatora doprowadzony jest sygnał m.cz. z mikrofonu wzmocniony we wzmacniaczu korekcyjnym z charakterystyką ograniczoną do pasma 300–3000 Hz i wzmocnieniem wzrastającym z częstotliwością. Produktem pracy modulatora jest sygnał DSB.

    Herc (Hz) – jednostka miary częstotliwości w układzie SI (jednostka pochodna układu SI) i w wielu innych, np. CGS, MKS i MKSA. Definiuje się ją jako liczbę cykli na sekundę.Generator drgań (także: oscylator) – układ elektryczny, którego celem jest wytworzenie drgań elektrycznych. Składa się z dwóch podstawowych elementów: wzmacniacza i obwodu dodatniego sprzężenia zwrotnego podającego sygnał z wyjścia wzmacniacza z powrotem na jego wejście. O częstotliwości drgań decyduje obwód sprzężenia zwrotnego, o ich amplitudzie – parametry wzmacniacza.

    Następnym stopniem w torze p.cz. jest filtr o stromej charakterystyce. Obcina on zbędną wstęgę boczną, a jednocześnie powiększa tłumienie fali nośnej o kolejne 10–20 dB.

    Metoda fazowa[]

    Wymaga stosowania filtru kwadraturowego (filtr Hilberta, transformata Hilberta). Sygnał wejściowy dzielimy na dwie części: sygnał , oraz sygnał przechodzący przez filtr Hilberta . Pierwszy z nich mnożymy przez sygnał cos(ω0t), drugi przez sin(ω0t). Poprzez dodanie lub odjęcie od siebie powstałych sygnałów otrzymuje się wstęgę dolna lub górną. Duża przejrzystość tej metody pozwala zrozumieć wiele efektów związanych z modulacją SSB np. detekcja synchroniczna SSB.

    Wzór Eulera – wzór analizy zespolonej wiążący funkcje trygonometryczne z zespoloną funkcją wykładniczą określany nazwiskiem Leonharda Eulera.Wzmacniacz – układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału analogowego, będącego wzmocnionym sygnałem wejściowym, kosztem zużycia energii pobieranej ze źródła prądu.

    Metoda ta, choć czasami stosowana, okazywała się dosyć trudna w praktyce, ponieważ wymaga stosowania szerokopasmowych przesuwników fazowych w postaci nierealizowalnych fizycznie filtrów Hilberta, które trzeba aproksymować dość dokładnie w szerokim zakresie zmian pulsacji filtrem rzeczywistym (wymagane są dokładne przesuwniki fazy o 90 stopni dla każdej z częstotliwości składowych sygnału).

    Zniekształcenia nieliniowe to efekt przetwarzania sygnału przez układ lub system o nieliniowej charakterystyce przejściowej. Typowo objawiają się obecnością dodatkowych składowych harmonicznych w widmie sygnału. Te dodatkowe składowe są zazwyczaj klasyfikowane jako zniekształcenia harmoniczne lub zniekształcenia intermodulacyjne.Zbiór liczb rzeczywistych – uzupełnienie zbioru liczb wymiernych. Zbiór liczb rzeczywistych zawiera m.in. liczby naturalne, ujemne, całkowite, pierwiastki liczb dodatnich, wymierne, niewymierne, przestępne, itd. Z drugiej strony na liczby rzeczywiste można też patrzeć jak na szczególne przypadki liczb zespolonych.

    Obecnie problem przesuwnika fazy został rozwiązany dzięki użyciu układów DSP karty dźwiękowej komputera. W układach opartych na SDR funkcję przesuwników fazy dla m.cz. pełni odpowiedni algorytm zaimplementowany na karcie dźwiękowej.

    Wyprowadzenie[]

    Niech będzie sygnałem informacyjnym. Jego transformata Fouriera, , jest symetryczna względem punktu na osi częstotliwości, ponieważ wartości należą do zbioru liczb rzeczywistych. W przypadku modulacji DSB (dwuwstęgowej) widmo powstałego sygnału składa się z następujących elementów: widma fali nośnej i leżących po obu jej stronach symetrycznie odbitych dwóch wstęg bocznych.

    Fala nośna (inaczej nośna) to fala elektromagnetyczna o stałej częstotliwości, wytwarzana przez nadajnik fal elektromagnetycznych. Fala nośna podlega modulacji w celu przesłania sygnału informacyjnego, natomiast sama nie zawiera informacji.Wzmacniacz mocy – wzmacniacz, który dostarcza do obciążenia wymaganą dużą moc wyjściową. Zazwyczaj określenie wzmacniacz mocy odnosi się do zastosowań w elektroakustyce. Sygnał elektroakustyczny jest wzmacniany napięciowo najpierw w przedwzmacniaczu, natomiast wzmacniacz mocy jest końcowym ogniwem toru wzmacniającego i podłączony jest do obciążenia np. zestawu głośnikowego.

    Niech oznacza transformatę Hilberta sygnału .   Wówczas

    Multipleksowanie (multipleksacja, pol. zwielokrotnianie, ang. multiplexing) – w telekomunikacji metody realizacji dwóch lub większej liczby kanałów komunikacyjnych (np. telefonicznych) w jednym medium transmisyjnym (np. para przewodów światłowód, powietrze itp.). Użytkownicy tych kanałów nie powinni odczuwać, że współdzielą medium transmisyjne. Multipleksowanie pozwala ograniczyć liczbę stosowanych mediów transmisyjnych, zwłaszcza kabli. Multipleksowanie jako pierwsze zostało wprowadzone w 1910 roku do przesyłania sygnałów telefonicznych.Modulacja amplitudy (AM z ang. Amplitude Modulation) – jeden z trzech podstawowych rodzajów modulacji, polegający na kodowaniu sygnału informacyjnego (szerokopasmowego o małej częstotliwości) w chwilowych zmianach amplitudy sygnału nośnego (inaczej nazywanej falą nośną). Uzyskany w wyniku sygnał zmodulowany jest sygnałem wąskopasmowym, który nadaje się np. do transmisji drogą radiową. Rysunek po prawej stronie pokazuje wygląd sygnału zmodulowanego AM tonem sinusoidalnym.

    jest postacią analityczną sygnału. Transformata Fouriera sygnału wynosi , dla oraz w widmie tego sygnału nie ma składowych o ujemnych częstotliwościach. Dlatego też w wyniku modulacji takiego sygnału do częstotliwości radiowych powstaje tylko jedna wstęga boczna. Postać analityczna sygnału to:

    Szum elektryczny - każdy niepożądany sygnał, który występuje na wyjściu lub w jakiejś części układu elektronicznego. Szum ogranicza minimalną wartość sygnału użytecznego, który będzie do rozróżnienia na wyjściu układu, ogranicza zatem czułość na wejściu układu. Oprócz szumów powstających wewnątrz układu może szum dostawać się też z zewnątrz w postaci zakłóceń.Filtr selektywny – układ elektroniczny, bądź algorytm przepuszczający składowe sygnału tylko w bardzo bliskim otoczeniu ustalonej częstotliwości. Jest to rodzaj filtru środkowoprzepustowego zwykle o bardzo wąskiej i stromej charakterystyce częstotliwościowej.
      (jest to wzór Eulera)

    a jego transformata Fouriera wynosi .

    Procesor sygnałowy (DSP z ang. Digital Signal Processor, procesor DSP) – oznacza klasę specjalizowanych procesorów do cyfrowej obróbki sygnałów. Charakteryzują się rozdzielonymi pamięciami programu i danych (architektura harwardzka), możliwością równoczesnego odczytu instrukcji i danych, sprzętowym dostosowaniem do wykonywania operacji najczęściej występujących przy przetwarzaniu sygnałów (filtracji FIR i IIR, transformacji Fouriera, korelacji wzajemnej) i potokowym przetwarzaniem instrukcji.Beat Frequency Oscillator (BFO, generator zdudnieniowy) – generator drgań o regulowanej częstotliwości wykorzystywany w technice radiowej (głównie w krótkofalarstwie) do odbioru emisji telegraficznej (CW) i jednowstęgowej (SSB).

    Kiedy jest modulowany (innymi słowy mnożony) przez , jego widmo zostaje przesunięte o i ciągle nie ma w nim składowych o ujemnych częstotliwościach. Stąd postać analityczna sygnału zmodulowanego wynosi:

    Punkt pracy – punkt na charakterystyce danego urządzenia lub elementu, w którym zachodzi jego działanie i w którym mogą zostać określone chwilowe parametry pracy takiego urządzenia lub elementu.

    gdzie jest sygnałem zmodulowanym SSB. Dlatego:

    Podstrony: 1 [2] [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.066 sek.