LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

grupa EAB

Temat: Jak wpływa sygnał modulujący m.cz. na falę nośną w.cz. przy modulacji PAM?

Przy impulsowej modulacji amplitudy następuje uzależnienie wysokości impulsów fali nośnej n(t) od wartości sygnału modulującego x(t).

Podczas modulacji następuje przetwarzanie sygnałów analogowych na sygnały dyskretne w czasie (zmodulowane w czasie dyskretnym). Czas dyskretny to ściśle określony okres, w którym następuje przesył sygnałów zawierających informację.

Modulacji można poddawać wiele parametrów charakteryzujących impuls, np. amplitudę lub położenie przedniego albo tylnego zbocza. Możliwa jest jednoczesna modulacja kilku parametrów, ale w praktyce stosuje się modulację tylko jednego z wybranych.

Rys. Przebiegi sygnału modulującego x(t), fali nośnej n(t) oraz sygnału zmodulowanego PAM.

Falę nośną, tworzy ciąg impulsów prostokątnych.

Na rysunku przedstawiono graficzną interpretację odtwarzania sygnału dolnopasmowego uzyskanego z próbek. Sygnał oryginalny x(t) może być odtworzony przez filtrację dolnopasmową za pomocą filtru idealnego.

Przy zastosowaniu idealnej filtracji pasmowej za pomocą filtru można otrzymać sygnał AM o dwu wstęgach bocznych scentrowanych wokół częstotliwości 2f, 4f, 6f, itp.

Przy próbkowaniu o większej gęstości próbek, czyli T_i<l/2f, w widmie tworzą się luki pokazane na rysunku. Luki te są niezbędne, jeśli do odtworzenia przebiegu x(t) miałby służyć filtr realizowany fizycznie.

Przy próbkowaniu o mniejszej gęstości próbek, czyli T; > l/2f, występuje efekt nachodzenia na siebie wstęg bocznych widm (rys 2.6.b). Filtracja dolnopasmowa odtwarza wówczas przebieg oryginalny ze zniekształceniami nieliniowymi.

Rys. Widmo ciągu próbek xs(t) przy próbkowaniu

a) gęstym, czyli T<l/2f, b) rzadkim, czyli T >l/2f

Modulatory impulsowe modulacji PAM

Z uwagi na wielką różnorodność sposobów i układów modulatorów impulsowych ograniczymy się tylko do podania prostego przykładu wyjaśniającego istotę modulacji impulsowej PAM.

Modulację amplitudy impulsów można uzyskać za pomocą modulatora diodowego.

Do diody przykłada się sumę napięcia przebiegu nośnego impulsowego n(t) i napięcia modulującego x(t) oraz składową stałą z baterii lub zasilacza stabilizowanego. Dzięki temu na wyjściu modulatora uzyskuje się sygnał PAM.

W impulsowej modulacji amplitudy PAM nośnikiem sygnału jest fala prostokątna wielkiej częstotliwości, która modulowana jest sygnałem małej częstotliwości o dowolnym kształcie.

Modulacja PAM to operacja zamiany sygnału m.cz. na falę impulsową w.cz., która może być przesłana w kanale na znaczne odległości. Kanał to ośrodek, w którym rozchodzą się fale elektryczne lub elektromagnetyczne. Demodulacja jest procesem odwrotnym do modulacji polegający na odtworzeniu informacji zawartej w sygnale zmodulowanym w.cz.

W omawianym ćwiczeniu podstawowym sygnałem impulsowej modulacji amplitudowej jest fala impulsów prostokątnych, która za pomocą transformatora separującego 1:1 jest modulowana amplitudowo. Modulowana jest tylko górna część fali, która w procesie demodulacji jest oddzielona od fali nośnej.

W rozpatrywanym ćwiczeniu użyto prostego rodzaju próbkowania, a mianowicie próbkowania .naturalnego. Charakteryzuje się to próbkowanie zmiennym nachyleniem wierzchołka impulsu, który odtwarza nachylenie sygnału modulującego w chwili próbkowania tego sygnału. Rys.3. l dostatecznie czytelnie wyjaśnia proces próbkowania naturalnego.

Rys. Sposób powstawania sygnału PAM za pomocą próbkowania natural­nego; x(t) - sygnał modulujący, n(t) - sygnał zmodulowany

Zwielokrotnienie przesyłanych sygnałów m.cz. jest możliwe dzięki zastosowaniu modulacji PAM. W tym celu należy skrócić do minimum czas trwania impulsu prostokątnego.

Pojedynczy impuls zmodulowanej fali prostokątnej jest wysyłany w ściśle określonej chwili t1. Następne impulsy innej fali nośnej, ale o tej samej częstotliwości muszą być wtedy wysyłane w odstępach czasu Δt liczone od pierwszego impulsu, ti. W procesie demodulacji układ logiczny jest zsynchronizowany z częstotliwością zależną od częstotliwości fali nośnej, musi odróżnić, który impuls powstałego przebiegu należy przyporządkować do odpowiedniego kanału. Powyższą zasadę ilustruje rys.3.2.

Rys.3.2. Zależności czasowe przy przesyłaniu trzech sygnałów zmodulowanych PAM

W omawianym ćwiczeniu modulacja PAM realizowana jest na transformatorze separującym pełniącym funkcję mieszacza iloczynowego.

Źródłem prostokątnej fali nośnej jest moduł PLL - MOD pełniący funkcję generatora w.cz. Napięcie wyjściowe U2 to zmodulowany sygnał PAM.

Demodulator składa się z tranzystora w układzie wtórnika emiterowego oddzielając modulator PAM i filtr pasmowy dużą impedancją. Tranzystor T₁ pracuje w układzie wspólnego emitera, który daje małe wzmocnienie

napięciowe k=l, ale duże wzmocnienie prądowe. Dzięki temu można zastosować prosty demodulator składający się z C2,C3 oraz R9. Ten prosty układ tworzy filtr dolnoprzepustowy.

Sygnał PAM modulowany a) falą trójkątną, b) falą prostokątną

---