Главная Обратная связь

Дисциплины:






КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Методические указания к лабораторной работе



ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО МОДУЛЯТОРА

 

Методические указания к лабораторной работе

 

САМАРА 2014

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА

(национальный исследовательский университет)»

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО МОДУЛЯТОРА

 

 

САМАРА 2014


УДК 621.376

 

 

Составитель: В.Н. Конюхов

 

Исследование широтно-импульсного модулятора. метод. указания к лабораторной работе/ самар. гос. аэрокосм. ун-т; Сост. В.Н. Конюхов, Самара, 2014. 10с.

 

В методических указаниях изложены основные теоретические сведения о принципах модуляции импульсной последовательности, спектральных характеристиках широтно-модулированного сигнала, принципах построения и схемотехнических решениях широтно-импульсных модуляторов и демодуляторов. Приведено описание лабораторного стенда и порядок выполнения работы.

 

Методические указания предназначены для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 201000.62 (Биотехнические системы и технологии) и выполняющих лабораторные работы по дисциплине «Узлы и элементы биотехнических систем» на кафедре лазерных и биотехнических систем.

 

 

Печатаются по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва

 

Рецензент: доц. Кудрявцев И.А.


 

Цель работы: изучение принципов построения, схемотехнических решений, характеристик широтно-импульсного модулятора и демодулятора.

 

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Общие положения

 

Передача информации о тех или иных характеристиках исследуемых процессов в электронных системах осуществляется в виде электрических сигналов, один или несколько параметров которых изменяются в зависимости от характеристик процесса. Изменение параметров сигнала (несущего колебания) осуществляется посредством процедуры модуляции его информационным сигналом. При этом спектр частот информационного сигнала переносится в требуемую область.

Процедура модуляции несущего колебания информационным сигналом необходима в следующих случаях:

- когда по выделенному каналу требуется передать несколько информационных сигналов спектры которых перекрываются; модуляция несущих сигналов позволяет разнести спектры сообщений;

- когда в канале, через которое передается сообщение, диапазон частот, занимаемый спектром сообщений, занят сильными помехами, а в области более высоких частот помехи слабее;



- когда среда, используемая для передачи информационного сигнала, физически не может переносить сигналы низких частот, соответствующих спектру информационного сигнала.

Преимуществами ШИМ, по сравнению с амплитудными методами модуляции, являются более высокая помехоустойчивость, простота перобразования сигнала в код, возможность использования элементов импульсной техники для построения модуляторов и демодуляторов. Недостатки ШИМ- более широкий, чем у амплитудных методов модуляции, спектр, что требует канал передачи сигнала с более широкой полосой пропускания, более сложные устройства модуляции и демодуляции.

 

1.2. Сигнал ШИМ и его спектр

 

При широтно-импульсной модуляции в качестве несущей используется последовательность прямоугольных импульсов. Длительность импульсов является функцией от амплитуды информационного сигнала. Различают одностороннюю и двухстороннюю ШИМ. Процесс односторонней ШИМ (ОШИМ) приведен на рис.1. Процесс ОШИМ представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, ширина которых изменяется в соответствии с передаваемым сообщением. При этом смещается только фронт или срез импульса на величину , которая определяется как

 

(1),

 

где m- коэффициент передачи модулятора (с/В).

 

 

Рис.1.

 

Зависимость U(t) при ОШИМ можно представить следующим образом:

 

(2),

 

Здесь - средняя длительность импульса ОШИМ.

Из (2) следует, что спектр ОШИМ состоит из гармоник частоты повторения с амплитудами , таких же гармоник модулированных по фазе сообщением с индексом модуляции , низкочастотной части, повторяющей сообщение , и постоянной составляющей .

При двусторонней широтно-импульсной модуляции (ШИМ) фронт и срез импульса смещаются в противоположные стороны в соответствии с передаваемым сообщением. Полная ширина k-ого импульса

 

(3),

 

где - ширина немодулированного импульса; и - моменты соответствующие фронту и срезу импульса ШИМ.

Спектр ШИМ включает в себя низкочастотную составляющую, повторяющую сообщение , постоянную составляющую , а также гармоники частоты повторения с амплитудой .

 

1.3. Демодуляция ШИМ.

 

Из анализа спектров ОШИМ и ШИМ следует, что для выделения сообщения необходимо пропустить импульсную поднесущую через фильтр нижних частот. На выходе такого фильтра будет присутствовать неинформационная постоянная составляющая и полезная составляющая напряжения пропорциональная сообщению . Уровень выходного напряжения можно оценить, если заметить, что отсутствие перемодуляции соответствует выполнению неравенства при ШИМ и при ОШИМ. Следовательно, в обоих случаях полезное напряжение на выходе демодулирующего фильтра ограничено величиной .

 

1.4. Построение широтно-импульсных модуляторов и демодуляторов.

 

Один из вариантов практической реализации широтно-импульсного модулятора приведен на рис.2. Диаграммы иллюстрирующие его работу даны на рис.3.

 

Рис.2.

 

Рис.3.

 

На выходе генератора развертки G создается линейно нарастающее напряжение UG с периодом T. Начало развертки задается импульсом start, переводящим триггер в состояние “1”. Блок сравнения (comp) сравнивает напряжение развертки с напряжением X(t). В момент равенства этих напряжений триггер переходит в состояние “0”. Таким образом, на выходе триггера формируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна X(t).

Демодуляция ШИМ может быть осуществлена с помощью последовательно включенных формирователя импульсов и фильтра нижних частот. Формирователь импульсов обеспечивает в данном случае постоянство амплитуды импульсов.

Другой вариант демодулятора можно построить, используя обратный развертывающий преобразователь.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...