Файл: Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 273

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В. Частотная модуляция

О б щ и е с в е д е н и я о ч а с т о т н о-м о д у л и р о в а н н ы х (4 M ) и ф а з о м о д у л и р о в а н н ы х (Ф М )

к о л е б а н и я х .

При частотной модуляции амплитуда высокочастотных (в. ч.) колебаний остается постоянной, а в соответствии с пе­ редаваемым сигналом изменяется частота в. ч. колебаний со.

Изменение частоты (Аю) при неискаженной модуляции должно быть пропорционально амплитуде модулирующего сигнала.

Если модулирующий сигнал изменяется по косинусои­ дальному закону с частотой П, то угловая частота модули­

руемого колебания

ш = сй0 f

Аюмакс-cos fit ,

(4-8)

где Mo — несущая

частота

модулированного

колебания, то

есть среднее значение частоты;

 

Аомакс — максимальное отклонение частоты в процессе моду­ ляции от своего среднего значения, называемое де­ виацией частоты.

Угловая частота представляет собой скорость изменения фазы во времени:

Отсюда фаза колебаний в момент t (так называемое текущеезначение фазы):

Ф

= j ü)dt\

 

 

о

 

Используя (4—8),t получим:t

(4-9)'

Ф = J w0dt -f

[ A(oMaKC-cosnt-dt.

о6

После интегрирования

T =

<°ot.+

?o + — -*y - - •sin f i t .

(4-10)

Из (4— 10) видно,

что,

когда модуляции нет

(Ди = 0), теку­

щая фаза изменяется по линейному закону:

 

 

 

Т = “ о* + То •

 

216

При частотной модуляции, когда А а ф О , текущая фаза вы­ сокочастотного колебания непрерывно изменяется относи­ тельно значения Wot-f-фо по синусоидальному закону с амп­

литудой ^макс и частотой модулирующего сигнала.

Q

Рис. 4. 52. Принцип частотной модуляции.

Из рис. 4. 52 видно, что в положительный полупериод мо­ дулирующего сигнала частота, а следовательно, и фаза 4 M колебаний увеличиваются. Поэтому в положительный полу-

период 4 M колебания опережают по фазе

колебания

несу­

щей частоты

(колебания при отсутствии модуляции), а в от­

рицательный — отстают

от них. Амплитуда

изменения

фазы

(девиация фазы)

при частотной модуляции

Асрмакс называет­

ся и н д е к с о м

частотной модуляции (гщ).

Он прямо

про­

порционален

девиации

частоты и обратно

пропорционален

величине модулирующей

частоты:

 

 

217

 

— Д?макс

Аймаке _

Аймаке

(4-П>

Ш {

Q

—

F

где

^макс ~

Аймаке

.р _

^

 

2я

’

2я ‘

 

Отсюда ясно, что частотная модуляция всегда сопровождает­ ся фазовой модуляцией.

Ч а с т о т н ы й с п е к т р ч а с т о т н о-м о д у л и р о в а н н ы х

 

 

к о л е б а н и й

 

При частотной модуляции ток в антенне

(4-12)

іа =

Im-coss

= Im-cos(o)0t + m fSin fit) .

Преобразовав

(4— 12), получим:

(4-13)

іА = Im [cos wot-cos (mf •sinfit)

—sin o)0tsin (nif •sin fit)] .

Последнее показывает,

что

спектр 4 M сигнала содержит-

бесконечный ряд колебаний боковых частот, амплитуды ко­ торых являются функциями индекса модуляции. Н а практике при определении ширины спектра принято учитывать только боковые частоты, амплитуды колебаний которых составляют более 5% амплитуды несущей частоты.

Спектр 4 M колебаний при различных индексах модуля­ ции показан на рис. 4.53.

Д о с т о и н с т в а ч а с т о т н о й м о д у л я ц и и по с р а в н е н и ю с а м п л и т у д н о й

1.Большая помехоустойчивость.

2.Выше чувствительность приемника.

3.Больше к. п. д., так как работа осуществляется при посто­ янной амплитуде несущего напряжения.

4'. Меньше нелинейные искажения.

Г. Общие принципы импульсной модуляции

При импульсном методе работы передатчика антенной излучаются кратковременные радиоимпульсы, следующие друг за другом через определенное время. В этом случае позакону изменения сигналов информации меняется какой-либо

из

параметров излучаемых радиоимпульсов (амплитуда,

т„,

Fn).

218

■ Г)

Рис. 4. 53. Спектры частотно-модулированных колебаний при различных индексах модуляции.

Ucи пппппппппп

 

ЦшМ"

I

!

I

 

1

1

I

 

I

J

I

I

 

 

аШИНI.

ппПППп^„пП

 

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

 

 

й'ФИМ

п п п п п п rtппп

 

 

 

 

 

 

+At

 

 

'-Ail

 

 

 

 

 

П П Г І П П IÜ П П П П ■ ,

 

 

Рис. 4. 54. Виды импульсной модуляции.

 

 

В зависимости от изменяемого параметра различают сле­

дующие виды импульсной

модуляции

(рис. 4.54):

 

 

а)

амплитудно-импульсную — А И М

 

(рис.

4. 54 в);.

 

б)

широтно-импульсную — Ш И М

(изменяется ширина им­

в)

пульсов,

рис. 4.

54

г);

 

 

(изменяется

частота

ра­

частотно-импульсную — Ч И М

г)

диоимпульсов) ;

 

 

 

модуляцию — В И М

(изменяет­

временную импульсную

 

ся время излучения импульсов)

и так далее.

 

В радиолокации используют простейший вид импульсной

модуляции, при которой

 

формируются

модулирующие

им­

пульсы постоянной

амплитуды,

длительности и

скважности

(рис. 4. э4о). Длительность импульсов имеет порядок микро­ секунд при скважности Q порядка сотен или тысяч.

Известно, что частотный спектр радиоимпульсов состоит из большого числа составляющих, так как огибающая радио­

импульсов (модулирующее напряжение) является видеоим­ пульсом (рис. 4. 55) .

220

 

U m

 

 

 

 

 

Ря группа

 

 

 

 

гармоник

 

 

 

5

Г ь

\ 2-я группа

3-я группа

 

 

\ гармоник гармоник

 

 

А'СІ

П ТТкг-гт fc.

г

 

 

L

 

 

 

 

г

а

 

Рис. 4. 55. Частотный спектр

прямоугольных импульсов:'

а — для радиоимпульсов;

б — для видеоимпульсов.

Каждая из гармоник спектра видеоимпульсов создает в спектре радиоимпульсов две боковые частоты. Практически можно считать, что для удовлетворительного воспроизведе­ ния формы импульсов при генерировании и усилении необхо­ димо иметь полосу пропускания не уже, чем ширина первой группы составляющих спектра радиоимпульса. Поэтому при определении ширины частотного спектра радиолокационного сигнала используют формулу

Так как длительность импульсов ти имеет порядок микросе­ кунд, ширина спектра радиолокационных сигналов велика и достигает нескольких мегагерц.

Из формулы видно: чем меньше ти, тем более широкополос­ ные устройства необходимы для его неискаженного генери­ рования и усиления, тем более сложным становится радио­ электронное устройство. Для подавления работы такого устройства потребуется более сложный передатчик помех, ге­ нерирующий эффективную помеху в широком спектре частот.

221

Смотрите также файлы