Gradniki TK sistemov

Prenos signalov v višji frekvenčni legi

2

Vsebina

Modulacija in demodulacija

Vrste analognih modulacijAM

PM

FM

Primerjava spektrov analognih moduliranih

signalov

Mešalniki

3

Kdaj uporabimo modulacijo ?

Frekvenčni pas, ki ga zaseda signal informacijskega izvora imenujemo osnovni frekvenčni pas. Signali analognih in digitalnih izvorov imajo navzgor omejen frekvenčni spekter, spodnja mejna frekvenca pa je lahko tudi 0 Hz. Če želimo prenašati signale v njihovem osnovnem pasu, moramo imeti na razpolago prenosni medij, ki to omogoča !Kdaj potrebujemo modulacijo ?

Fizični medij ni primeren za prenos v osnovnem pasu Več uporabnikov uporablja isti prenosni medij

Modulacija je postopek prestavitve informacijskih signalov v izbrano višjo frekvenčno lego:

?

4

Kaj je modulacija ?

Modulacija je postopek, pri katerem modulacijski (informacijski) signal spreminja lastnosti pomožnega signala (nosilca).modulacijski signal je signal ki nosi informacijonosilec je pomožni signal harmonične oblikemodulirani signal na izhodu modulatorja nosi vso informacijo signala na vhodu modulatorjamodulator je gradnik (HW ali SW), ki izvaja modulacijo:

5

Kaj je demodulacija ?

Demodulacija je obratni postopek modulaciji. demodulator je gradnik (HW ali SW), ki izvaja demodulacijodemodulirani signal v sprejemniku je v idealnem primeru enak modulacijskemu signalu v oddajniku.

6

Zgledi moduliranih signalov: AM, FM in PM

nosilec:

analogniinformacijski

signal:

AM

FM

PM

7

Amplitudna modulacija - AM

Amplituda nosilca je sorazmerna modulacijskemu signaluLočimo več vrst analognih AM, ki se razlikujejo po širini spektra in po zahtevnosti prenosne opreme

AM-DSB-LC (Double Side Band , Large Carrier): + enostavna demodulacija , - večina moči je namenjena prenosu nosilca,AM-DSB-SC (Double Side Band, Suppressed Carrier)AM-SSB (Single side band) + potrebuje najožji frekvenčni pas !

AM ++ Frekvenčni pas, ki ga potrebujemo za prenos je pri AM najožji ! AM - - Na kvaliteto zveze močno vplivata šum in nelinearno popačenje!

8

xn2

Ovn2

n2 dt.0.25 0.38 0.5 0.63 0.75

4

2

0

2

4OSCILOSKOP

LogSAz

z df.90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

Spekter AM

dvobodvoboččni AM z nosilcem: AMni AM z nosilcem: AM--LC LC

f f

P P

f1 f2 f0+f1 f0+f2f0-f1f0-f2 f0

zgled: f1=2, f2=7, f0=100 [Hz, kHz, MHz]

9

xn2

Ovn2

n2 dt.0.25 0.38 0.5 0.63 0.75

4

2

0

2

4OSCILOSKOP

LogSAz

z df.90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

Spekter AM

dvobodvoboččni AM brez nosilca: AMni AM brez nosilca: AM--SC SC

f f

P P

f1 f2 f0+f1 f0+f2f0-f1f0-f2

zgled: f1=2, f2=7, f0=100 [Hz, kHz, MHz]

f0

10

xn2

n2 dt.0.25 0.38 0.5 0.63 0.75

4

2

0

2

4OSCILOSKOP

LogSAz

z df.90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

Spekter AM

enoboenoboččnini AM : AMAM : AM--SSB SSB

f f

P P

f1 f2 f0+f1 f0+f2

zgled: f1=2, f2=7, f0=100 [Hz, kHz, MHz]

f0

11

Demodulacija AM signala

demodulator za KAM

12

Demodulacija AM signala

demodulator za AM-LC (KAM), AM-SC in AM-SSB

13

Frekvenčna modulacija - FM

Trenutna frekvenca FM signala je sorazmerna amplitudi informacijskega signalaAmplituda FM signala se ne spreminja !FM signal ni občutljiv na nelinearna popačenja !

14

Načrtovanje spektra FM

Ločimo širokopasovni FM in ozkopasovni FM: pri širokopasovnem FM so spremembe trenutne frekvence FM signala mnogo večje od frekvenc informacijskega signala, širino spektra FM določa maksimalna sprememba trenutne frekvence;pri ozkopasovnem FM so spremembe trenutne frekvence FM signala manjše ali enake frekvencam informacijskega signala, širina spektra FM signala je primerljiva s pasovno širino informacijskega signala;

Širokopasovni frekvenčno modulirani signal je mnogo manj občutljiv na amplitudne motnje kot amplitudno modulirani signal, cena za boljšo kvaliteto pa je povečana pasovna širina

15

Analiza spektra FM

testni signal je sinusne oblike:

beta=modulacijski indeks

16

Analiza spektra FM

17

Spekter FM

šširokopasovni FM irokopasovni FM

f f

P P

fm f0-n fm f0

Zgled 1: fm=5, β=5, f0=100

REF

REF 10 Δ.

LogSAz

2000 z df.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

REF

REF 10 Δ.

LogSAz

2000 z df.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

Zgled 2: fm=5, β=10, f0=100

f0+n fm

18

Spekter FM

ozkopasovni FM ozkopasovni FM

f f

P P

fm f0- fm f0

Zgled 1: fm=5, β=1, f0=100 Zgled 2: fm=5, β=0.1, f0=100

f0+ fm

REF

REF 10 Δ.

LogSAz

2000 z df.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

REF

REF 10 Δ.

LogSAz

2000 z df.0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

48

42

36

30

24

18

12

6

0

6

12SPEKTRALNI ANALIZATOR

MHz

dB

19

Fazna modulacija - PM

Trenutna faza PM signala je sorazmerna informacijskemu signaluAmplituda PM signala se ne spreminja !PM signal ni občutljiv na nelinearna popačenja !

Postopek fazne modulacije je zelo podoben postopku frekvenčne modulacije, spektra sta primerljiva, obstaja preprosta matematična povezava med signali:

20

Spektri analognih moduliranih signalov

Širina spektra moduliranega signala določa potrebno frekvenčno širinoprenosnega kanala !Pasovna širina moduliranega signala ne more biti manjša od pasovne širine modulacijskega signala !

21

Prenos v višji frekvenčni legi

osnovni model:

sprejemnik z mešalnikom = heterodinski sprejemnik

22

Mešalnik

mešalnik z množilnikom

23

Mešalnik

mešalnik z nelinearnim elementom

24

Mešalnik

MOTILNI VPLIVI :

ZRCALNA FREKVENCA

MEŠALNI PRODUKTI (ADD.M.)

INTERMODULACIJSKO POPAČENJE

KRIŽNA MODULACIJA