Модуляция и детектирование. Простейший детекторный приёмник.

Модуляция и детектирование. Простейший детекторный приёмник.

«Счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи» А.С.Попов

1. Радиотелефонная связь – передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн.

2. Колебания звуковой

частоты(звук) представляют собой сравнительно медленные колебания (17 – 20000Гц). Электромагнитные волны такой частоты почти не излучаются.

3. Для передачи звука на большие расстояния необходимо использовать высокочастотные электромагнитные колебания. Для этого используется генератор высокой частоты (ГВЧ). Генератор выдаёт электромагнитную волну с частотой более 200000 Гц .

Радиотелефонная связь – передача речи или музыки с помощью ЭМВ.

• При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы. Но колебания звуковой частоты представляют собой сравнительно медленные колебания, а ЭМВ низкой (звуковой) частоты почти не излучаются. Чтобы осуществить радиотелефонную связь необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной (используют генератор).
• Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют (модулируют ) с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
• Для приёма из модулированных колебаний высокой частоты выделяют низкочастотные колебания – детектируют .

Амплитудная модуляция (amplitude modulation, АМ) исторически была первым видом модуляции, освоенным на практике. В настоящее время АМ применяется в основном только для радиовещания на сравнительно низких частотах (не выше коротких волн) и для передачи изображения в телевизионном вещании. Это обусловлено низким КПД использования энергии модулированных сигналов.

Первый опыт передачи речи и музыки по радио методом амплитудной модуляции произвёл в 1906 году американский инженер Р. Фессенден . Несущая частота 50 кГц радиопередатчика вырабатывалась машинным генератором ( альтернатором ), для её модуляции между генератором и антенной включался угольный микрофон, изменяющий затухание сигнала в цепи. С 1920 года вместо альтернаторов стали использоваться генераторы на электронных лампах. Во второй половине 1930 -х годов, по мере освоения ультракоротких волн , амплитудная модуляция постепенно начала вытесняться из радиовещания и радиосвязи на УКВ частотной модуляцией . С середины XX века в служебной и любительской радиосвязи на всех частотах внедряется модуляция с одной боковой полосой (ОБП) , которая имеет ряд важных преимуществ перед АМ. Поднимался вопрос о переводе на ОБП и радиовещания, однако это потребовало бы замены всех радиовещательных приёмников на более сложные и дорогие, поэтому не было осуществлено.

В конце XX века начался переход к цифровому радиовещанию с использованием сигналов с амплитудной манипуляц ией

Амплитудная модуляция высокочастотных колебаний достигается специальным воздействием на генератор высокочастотных незатухающих колебаний. В частности, модуляцию можно осуществить, изменяя на колебательном контуре напряжение, создаваемое источником.

( Чем больше напряжение на контуре генератора, тем больше энергии поступает за период от источника в контур. Это приводит к увеличению амплитуды колебаний в контуре.)

В самом простом устройстве для осуществления амплитудной модуляции включают последовательно с источником постоянного напряжения дополнительный источник переменного напряжения низкой частоты. Этим источником может быть, например, вторичная обмотка трансформатора , если по его первичной обмотке проходит ток звуковой частоты.

В результате амплитуда колебаний в колебательном контуре генератора будет изменяться в такт с изменениями напряжения на транзисторе. Это и означает, что высокочастотные колебания модулируются по амплитуде низкочастотным сигналом.

Временную развертку модулированных колебаний можно непосредственно наблюдать на экране осциллографа, если подать на него напряжение с колебательного контура.

Детектирование

(от лат. detectio — открытие, обнаружение)

• (от лат. detectio — открытие, обнаружение)

         преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Д. — демодуляция — состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний (см. Модуляция колебаний ). Д. применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении — сигналов изображения и т.д.

•          преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Д. — демодуляция — состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний (см. Модуляция колебаний ). Д. применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении — сигналов изображения и т.д.

Детектирование

(от лат. detectio — открытие, обнаружение)

• (от лат. detectio — открытие, обнаружение)

преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай д етектирование

— демодуляция — состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний. Детектирование применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении — сигналов изображения.

• преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай д етектирование — демодуляция — состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний. Детектирование применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении — сигналов изображения.

Детектирование. Принятый приемником модулированный высокочастотный сигнал даже после усиления не способен непосредственно вызвать колебания мембраны телефона или рупора громкоговорителя со звуковой частотой.

Поэтому в приемнике необходимо сначала из высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал звуковой частоты, т. е. провести детектирование .

Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью — детектор. Таким элементом может быть полупроводниковый диод (диод обладает односторонней проводимостью ).

Ток в цепи будет течь преимущественно в одном направлении. В цепи будет течь пульсирующий ток. Пульсирующий ток сглаживается с помощью фильтра . Простейший фильтр представляет собой конденсатор , присоединенный к нагрузке.

Фильтр, работает так. В те моменты времени, когда диод пропускает ток, часть его проходит через нагрузку, а другая часть тока ответвляется в конденсатор, заряжая его. Разветвление тока уменьшает пульсации тока, проходящего через нагрузку. Зато в промежутке между импульсами, когда диод заперт, конденсатор частично разряжается через нагрузку. Поэтому в интервале между импульсами ток через нагрузку идет в ту же сторону. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор.

В результате этого через нагрузку идет ток звуковой частоты, форма колебаний которого почти точно воспроизводит форму низкочастотного сигнала на передающей станции.

Детектирование.

1. Принятый приемником модулированный высокочастотный сигнал даже после усиления не способен непосредственно вызвать колебания мембраны телефона или рупора громкоговорителя со звуковой частотой.

Он может вызвать только высокочастотные колебания, не воспринимаемые нашим ухом.

2. В приемнике необходимо сначала из высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал звуковой частоты, т. е. провести детектирование .

Детектирование – процесс выделения из амплитудно-модулированных колебаний низкочастотных колебаний.

Блок-схема «Принципы радиосвязи»

Радиоприемник – это устройств, осуществляющее преобразование радиоволн в звуковые колебания.

Радиоволны – один из диапазонов бесконечного спектра электромагнитных волн, которая характеризуется двумя параметрами – длина волны и частота волны.

Основные характеристики радиоприемников: диапозон принимаемых частот, чувствительность, выходная мощность.

Современные радиоприемника, как и все изделия электроники, стремительно уменьшаются в размерах, которые ограничиваются удобствами использования. Для конструирования простейшего радиоприемника нам понадобится всего несколько деталей - резисторы и диод, конденсаторы (обычный и переменный), усилитель низкой частоты на транзисторе, динамик, катушка индуктивности и источник тока (батарея).

Простейший радиоприемник. Простейший радиоприемник состоит из колебательного контура, связанного с антенной, и подключенной к нему цепи, состоящей из детектора, конденсатора и телефона.

В колебательном контуре радиоволной возбуждаются модулированные колебания. Катушки телефонов выполняют роль нагрузки. Через них идет ток звуковой частоты. Небольшие пульсации высокой частоты не сказываются заметно на колебаниях мембраны и не воспринимаются на слух.

Модулировать можно амплитуду или частоту колебаний. Проще всего осуществляется амплитудная модуляция.

При детектировании переменный ток выпрямляется и высокочастотные пульсации сглаживаются фильтром.

Радиоприемник – это устройств, осуществляющее преобразование радиоволн в звуковые колебания. Радиоволны – один из диапазонов бесконечного спектра электромагнитных волн, которая характеризуется двумя параметрами – длина волны и частота волны. Основные характеристики радиоприемников: диапозон принимаемых частот, чувствительность, выходная мощность. Современные радиоприемника, как и все изделия электроники, стремительно уменьшаются в размерах, которые ограничиваются удобствами использования. Для конструирования простейшего радиоприемника нам понадобится всего несколько деталей - резисторы и диод, конденсаторы (обычный и переменный), усилитель низкой частоты на транзисторе, динамик, катушка индуктивности и источник тока (батарея).

Простейший радиоприёмник

1 . Приёмная антенна – для улавливания ЭМВ.

2. Заземление - для увеличения дальности приёма.

3. Колебательный контур – для настройки на частоту определённой радиостанции.

4. Детектор- полупроводниковый диод.

5. Громкоговоритель – превращает колебания тока низкой частоты в колебания воздуха той же частоты.

6. Конденсатор – фильтр, для сглаживания пульсации тока.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: § 5.10-5.12