Обобщенная структурная схема системы связи, назначение элементов структурной схемы. Ответ Источник сообщения
 Скачать 7.06 Mb.
|
|
Обобщенная структурная схема системы связи, назначение элементов структурной схемы. Ответ:  Источник сообщения – человек, автомат, ЭВМ, датчик. Сообщениями могут быть: речь; текст; неподвижное изображение; подвижные изображения и тд Кодирующее устройство (кодер) в общем случае осуществляет: 1) преобразование сообщения, поступающего от источника сообщений, в первичный электрический сигнал; 2) преобразование в случае необходимости, непрерывного сигнала в дискретный; 3) статистическое (эффективное) кодирование с целью увеличения скорости передачи информации (устранение избыточности в сообщении); 4) помехоустойчивое кодирование (введение избыточных символов) с целью повышения помехоустойчивости системы связи. Генератор несущего колебания – формирует электрические колебания, которые являются переносчиком сообщения. Сигналом – переносчиком обычно служит либо гармоническое колебание, либо периодическая последовательность импульсов, либо шумоподобный сигнал. Модулятор – изменяет один (или несколько) параметров сигнала переносчика в соответствии с модулирующим сообщением, поступающим от кодера. В процессе модуляции могут изменяться амплитуда, частота или фаза гармонической несущей; амплитуда, длительность импульсов, частота следования, фаза импульсного переносчика; тип использования шумоподобного сигнала. Выходное устройство - ограничивает спектр частот передаваемого сигнала для устранения помех от соседних по частоте сигналов и увеличения эффективности использования полосы частот; обычно увеличивает мощность сигнала для обеспечения требуемой помехоустойчивости приема информации, передает сигнал в среду распространения Линия связи – совокупность технических средств (физическая цепь, волновод, кабель и т.п.), либо окружающая среда, через которые сигнал поступает от передатчика к приемнику. В линии связи сигнал претерпевает изменения из-за воздействия помех и искажений. Помехи – это всякое постороннее воздействие на сигнал, препятствующее правильному приему (флуктуационный тепловой шум, атмосферные помехи, помехи от других передатчиков и т.п.). Входное устройство – выделяет из линии связи сигнал нужного (требуемого) передатчика и усиливает его до необходимого уровня. Таким образом, входное устройство содержит полосовые фильтры и усилители. Демодулятор (детектор) – преобразует принятый модулированный сигнал в сообщение, которым осуществлялась модуляция, и содержащее переданную информацию. Декодер – производит обратное преобразование принятых сигналов (кодовых комбинаций) в исходное сообщение. Получатель сообщения – человек, автомат, ЭВМ, реле и т. п. Регулярные сигналы и их классификация. Временные функции и спектры периодических, непериодических и почти периодических сигналов. Применение регулярных сигналов. Ответ: Детерминированные (регулярные) сигналы описываются известными функциями времени Детерминированные сигналы применяются: 1. При возможных измерениях и испытаниях систем связи. 2. В технике связи случайные сигналы обычно являются отрезками (отдельными реализациями) регулярных сигналов. Детерминированные сигналы делятся на: 1. Периодические.  Сверху временная функция, снизу спектр 2. Непериодические(описываются непериодическими функциями времени и имеют сплошной спектр)  Слева временные функции, справа спектр 3. Почти периодические.  Слева временная, справа спектр 3.Методы гармонического анализа нелинейных цепей. Выбор метода анализа в зависимости от вида входного сигнала и способа аппроксимации характеристики нелинейного элемента. Ответ: Про Методы гармонического анализа нелинейных цепей. Выбор метода анализа в зависимости от вида входного сигнала я не нашел инфу, а про аппроксимацию дальше(ее кст тоже в лекциях не было, пошла нахуй это преезентация, эт пиздец) Вид аппроксимирующей функции(способ аппроксимации) зависит от формы ВАХ на рабочем участке.    4.Метод, основанный на применении тригонометрических формул. Сущность и применимость метода. Гармоники и комбинационные частоты, их номер и порядок в зависимости от степени полинома. Графики спектров. Спектры на входе и на выходе нелинейной системы. Любая радиотехническая или электрическая цепь описывается дифференциальным Уравнением:  Исходя из этого уравнения, получим все виды цепей: 1)Линейные электрические цепи. 2)Нелинейные электрические цепи. 3)Параметрические электрические цепи. Пример степенного полинома:  характеристика НЭ возмущение воздействияТогда получим:  так как       Амплитуда 1-й гармоники постоянная составляющая амплитуда 2гармоники    5.Метод угла отсечки. Сущность и применимость метода. Графическое построение формы тока при подаче входного сигнала на нелинейный элемент. Формулы для нахождения гармоник тока. Зависимость угла отсечки от напряжения смещения и амплитуды входного сигнала. Графики спектров на входе и на выходе нелинейного элемента. Применяется при анализе модуляторов, детекторов, ограничителей, умножителей частоты и т.д. Только при гармонических колебаний.    6Метод трех ординат. Сущность и применимость метода. Графическое построение формы тока нелинейного элемента. Расчетные формулы и графики спектров на входе и выходе. При определении нелинейных искажений в усилителях, модуляторах и т.д. При этом аппроксимация не требуется. Метод основанный на использование формул пяти ординат, позволят просто и быстро определить среднее значение тока и амплитуды его первых четырех гармоник, т.е. получить ток в виде:   7. Нелинейное усиление, КПД усилителя. Сущность и применение метода. Принципиальная схема. Классы усиления. Форма сигналов и их спектры на входе схемы, тока транзистора, выходного напряжения. Вывод формулы для КПД усилителя. Обобщающие выводы. Определение коэффициента нелинейных искажений. Ответ: Задача усиления колебаний в общем виде формулируется следующим образом. На вход некоторого преобразователя поступает сигнал S1(t). На выходе необходимо получить сигнал S2(t) = kS1(t — τ) при k > 1, который повторяет форму входного сигнала, но усиливается за счет энергии местного источника. Время запаздывания τ при этом не должно искажать форму сигнала.  Коэффициент полезного действия усилителя являются важным показателем экономичности усилителя. Различают два значения КПД : электрический КПД выходной цепи усилителя и полный КПД усилителя (промышленный). Электрический КПД выходной цепи усилителя - это отношение номинальной выходной мощности Рмакс к мощности, потребляемой выходной цепью усилителя источника питания Ро: ήэ= Рмакс./Ро, Полный КПД усилителя определяется отношением номинальной выходной мощности Р вых к мощности, потребляемой всеми цепями усилителя от источника питания. η=Рвых/∑Ро Коэффициент гармонических искажений — величина, выражающая степень нелинейных искажений устройства (усилителя и др.), равная отношению среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники при воздействии на вход устройства синусоидального сигнала. 8 Умножение частоты. Сущность умножения частоты. Принципиальная схема. Оптимальные углы отсечки. Форма сигналов и их спектры на входе схемы, тока нелинейного элемента, выходного напряжения. Определение коэффициента нелинейных искажений. Ответ: Умножение частоты, то есть умножение частоты в целое число раз.   Для получения большей амплитуды выходного напряжения выбирают оптимальный угол отсечки. С увеличением коэффициента умножения величина бопт уменьшается, также уменьшаются наибольшие значения коэффициентов гармоник и амплитуды полезных гармоник По этой причине подобные умножители используются лишь для умножения в 2—3 раза. Для умножения частоты в большое число раз используется иной подход: с помощью нелинейного устройства входной гармонический сигнал периода преобразуется в последовательность коротких видеоимпульсов прямоугольной формы длительностью той же частоты с последующим выделением гармоники с помощью фильтра. Спектры прямоугольных импульсов для двух значений приведены на рис. 3.14. Чем меньше тем меньше амплитуды первых гармоник и тем медленнее убывают их величины с ростом  В квадратичном детекторе кроме полезного продукта есть вредная составляющая. Это приводит к искажению сигнала на выходе детектора по отношению к модулирующему. Количественной мерой искажений является Коэффициент нелинейных искажений:  9Двухтактные схемы умножения частоты. Принципиальные и эквивалентные схемы для умножения частоты в четное и нечетное число раз. Математический анализ. Преимущество двухтактных схем. Преимущества двухтактной схемы следующие. Она дает увеличение мощности почти вдвое. Междуэлектродеые емкости ламп соединены последовательно. Общая их емкость становится вдвое меньше. Поэтому они меньше влияют на частоту контура и вообще на работу схемы, делая ее особенно пригодной для весьма коротких волн, например для укв. Все эти преимущества проявляются только при хорошей симметрии схемы.  10.Преобразование частоты. Сущность преобразования частоты. Электрическая схема и ее анализ. Спектры на входе схемы, тока нелинейного элемента, входного напряжения. Ответ:    11. 12.   13.Спектр АМ – сигнала при модуляции сигналом сложной формы. Сигнал периодический  – периодический сигнал = S(t) – модулирующий сигналS(t) можно разложить в ряд Фурье  Количество гармоник по теореме Котельникова:  Основная частота (первая гармоника)  АМ колебание с учетом S(t):  Пропорциональные коэффициенты глубины модуляции:   Сигнал непериодический – непериодический сигнал (т.е Т )Спектр непериодического сигнала сплошной, т.е. нет спектральных лини.  Спектр АМ колебания получается из спектра НЧ путем переноса модулирующего сигнала по оси частот вправо, на величину  – ВБПЧНБПЧ достраивается как зеркальное отображение ВБПЧ относительно , при этом амплитуды боковых уменьшаются в 2 раза по отношению к модулирующему сигналу.14. Мощность АМ – сигнала.  определяет мощность   Где Т-период наблюдения  Из равенства Парсеваля для периодического сигнала:  Средняя мощность на сопротивлении R :   Суммарная мощность АМ:  Мощность боковых=половине мощности несущей (при m=1) Подавление несущей дает большой энергетический выигрыш. Сэкономленную мощность можно направить на увеличение мощности боковых полос, что дает улучшение качества связи. 15. Балансная модуляция. Информация заложена только в боковые полосы, а несущее колебание информации не несет  1.-Форма АМ сигнала с подавленной несущей  Во временной области:  Модулированное Б.М. колебание получается перемножением Н.Ч. сигнала и В.Ч. сигнала.  Огибающая сигнала Б.М. не повторяет форму модулирующего сигнала Замечание: при детектировании Б.М. сигнала на приеме необходимо восстановить для нормальной работы детектора. определяет мощность Где Т-период наблюдения Из равенства Парсеваля для периодического сигнала: Средняя мощность на сопротивлении R : Однополосная модуляция Поскольку боковые полосы несут одну и ту же информацию, возникает желание подавить одну из боковых, что дает экономию мощности или увеличение мощности боковой. Также уменьшается полоса частот, это положительный момент.  Полностью подавлять несущие нельзя, т.к. возникают трудности при детектировании. Схема амплитудного модулятора на диоде. Обоснование выбора вольтамперной характеристики диода для получения амплитудной модуляции. Схема модулятора и ее анализ. Временные и спектральные диаграммы сигналов в разных точках схемы. Обобщающие выводы. Однополосная модуляция. Схема амплитудного модулятора на транзисторе. Принципиальная схема. Назначение элементов схемы. Временные и спектральные диаграммы напряжений (токов) в разных точках схемы. Статическая модуляционная характеристика. Сущность статической модуляционной характеристики, схема для снятия СМХ. Вывод формулы для СМХ при квадратичной характеристике нелинейного элемента. Реальная СМХ и ее использование для выбора режима работы модулятора. Определение коэффициента глубины неискаженной модуляции по СМХ и подводимому сигналу. 16)   Анализ схемы: имеется катушки(4 штуки), ток в которых течет друг против груга, диод(нелинейный элемент), полосовой фильтр( катушка, конденсатор), а так же Основание для выбора ВАХ, это напряжение диода, напряжении должно не превышать максимального напряжения диода или он перегорит.  Спектральная диаграмма  Временная диаграмма  так же здесь показана несущая частота.Однополосная модуляция: Поскольку боковые полосы несут одну и ту же информацию, возникает желание подавить одну из них, что даёт экономию мощности или увеличение мощности боковой. Также уменьшается полоса частот, это положительный момент 17)  Нагрузкой транзистора является колебательный контур С2 L1, который используется в качестве полосового фильтра и настраивается на частоту первой гармоники несущего колебания w0. Также модулятор содержит делитель напряжения R1 R2 подающий напряжение смещения для выбора положения рабочей точки транзистора, резистор R3 обеспечивающий температурную стабилизацию рабочей точки, разделительные конденсаторы С1, С3, С4 разделяющие ток питания от тока сигнала. Модулирующий сигнал подается на эмиттер транзистора. Несущее колебание вместе с напряжением смещения поступают на базу VT. Модулированный сигнал снимается с коллектора.  Временные и спектральные диаграммы напряжений (токов) в разных точках схемы Я не нашел сами схемы, но думаю что это графики которые мы чертили на практике U(t), i(t), S(w) 18) Статическая модуляционная характеристика (СМХ) – это зависимость амплитуды выходного напряжения модулятора от напряжения смещения при постоянной амплитуде напряжения несущей частоты на входе.   Вывод формулы для СМХ при квадратичной характеристике нелинейного элемента Не нашел Реальная СМХ и ее использование для выбора режима работы модулятора На СМХ задается рабочая точка, и именно она задает работу модулятору. Постоянное напряжение смещения U0, определяющее рабочую точку Как видим на рисунке, смешение рабочей точки, с центра линейного участка, приводит к изменению выходного сигнала.  Отношение амплитуды модулирующего сигнала к амплитуде несущей называется глубиной или коэффициентом модуляции. Она определяет меру изменения уровня несущей при модуляции. Глубина модуляции всегда выражается в процентах, и поэтому о ней говорят как о «процентной» модуляции. Амплитуда сигнала Глубина модуляции = ——————————— • 100% Амплитуда несущей Нашел более понятную запись  19) Искажения огибающей АМ – сигнала. Различные случаи искажений АМ – сигнала при неправильном выборе режима модулятора (пояснить с помощью СМХ). Для правильного выбора режима работы строится Статическая модуляционная характеристика (СМХ) СМХ – зависимость первой гармоники выходного тока Im от напряжения смещения Eсм, при Uɷ0(t)=const и при UΩ(t)=0 Два типа искажения огибающей при неправильном выборе рабочей точки на СМХ: ограничение огибающей сверху (по  ) – Р.Т. смещена вправо;искажение огибающей снизу (по  – отсечка) – Р.Т. смещена влево. Рисунок 4.32. а) Р.Т. смещена вправо (  ); б) Р.Т. смещена влево ( )20) Балансный модулятор. Принципиальная и эквивалентная схема балансного модулятора. Анализ схемы. Применение для получения балансной и амплитудной модуляции. Спектры на входе и выходе для обоих случаев использования схемы. Для получения колебаний боковых частот без несущей применяют так называемую балансную модуляцию, основанную на том, что складывают два АМ колебания, у которых колебания боковых частот находятся в фазе, а несущих - в пративофазе (или берут разность двух АМ колебаний, у которых боковые частоты в противофазе, а несущие - в фазе). Замечания: Такая схема называется двухтактной(т.к 2 контура) Балансный модулятор может быть реализован только в двухтактной схеме  Рисунок 4.33. Схема балансного модулятора на диодах В этой схеме  состоит из  и  . ;где  – ВАХ,  Подставим (2) и (3) в (1), получим:   Из  вычтем  и получим ток нагрузки  :  Вывод: В двухтактной схеме ток нагрузки пропорционален  и  .Рассмотрим 2 варианта включения двухтактной схемы – в зависимости от того, чем являются  и  (ВЧ или НЧ колебания).1-ый случай:
где  – спектр тока, протекающего через нагрузку. Рисунок 1 а) спектр тока на входе; б) спектр тока, протекающего в нагрузке; в) спектр тока, создающего напряжение на колебательном контуре 2-ой случай:
 Рисунок 4.35. а) спектр тока на входе; б) спектр тока на выходе (на нагрузке) Контур на выходе не нужен, получаем классическую АМ. 21) Кольцевой преобразователь (модулятор). Принципиальная и эквивалентная схемы. Анализ схемы. Спектры на входе и выходе. Преимущества кольцевого модуляторов перед балансным модулятором.   Рисунок 4.36. Функциональная схема кольцевого модулятора Рисунок 4.37. Эквивалентная схема для тока  Найдем ток нагрузки , решив систему: Получим:   Выводы: 1. В спектре тока будут только комбинационные частоты. 2. Не нужен колебательный контур. 3. Данная схема инвариантна по отношению к и  .Применения кольцевого модулятора: Для получения балансной модуляции (БМ). Для получения БМ с одной боковой полосой (ОБМ).  Рисунок 4.38. Структурная схема получения ОБП Для преобразования частот  и  в суммарную ( ) или разностную ( ).Для измерения разности фаз сигналов одной частоты. Пусть:      НЧ ВЧ Элементарный ФНЧ:  Рисунок 4.39. Реализация измерения разности фаз сигналов и С помощью ФНЧ избавляемся от ВЧ. В качестве синхронного детектора – фазовый детектор. 22. Применение кольцевого модулятора Применяется для: Получения балансной модуляции Получение одной боковой полосы (ОБП)  Используется для преобразования частот (w1 и w2) следовательно w1+w2 или w1-w2 Для измерения разности фаз.  Элементарный ФНЧ флтр.низк.част (С его помощью избавляемся от ВЧ)  В качестве синхронного фазового детектора. 23. Детектирование АМ-сигналов, схема Детектирование(Демодуляция)- – это процесс выделения огибающей из модулированного сигнала, для этого нужен НЭ. Схема:  Детектор класса «B»:  Детектор класса «С»:  Т.к емкость заряжается через диод во время импульса и не успевает разрядиться в интервале между импульсами, на диоде создается смещение. Может работать в режиме выпрямления и в режиме детектирования. Диаграммы: Детектирование:  Выпрямление:  24.Характеристика детектирования. Качество работы детектора определяется характеристикой детектирования (ХД):  Графики характеристики:  График хар-ки делится на рабочие участки:  25. Квадратичный детектор  Анализ квадратичного детектора Коэффициент нелинейных искажений является численной мерой нелинейных искажений модулирующего сообщения x(t) при гармонической модуляции с частотой W = 2pF:   спектр входного амплитудно-модулированного сигнала -На 1 и 2 рис. Представлены спектры напряжения и тока соответственно. Перемножая амплитуды спектральных компонент на соответствующие Zн, получаем спектр выходного напряжения (рис.3). -спектр выходного сигналагде UnW– амплитуда колебания с частотой nW на выходе амплитудного детектора 26. Линейный детектор класса C.  С  хема детектора класса “C”. Анализ схемы  Временная диаграмма в режиме выпрямления (как я понимаю она справа в вверху, а все остальное это для ее постройки)  Определение угла отсечки  Временная диаграмма в режиме детектирования (также как и с прошлым режимом) Сравнение с детектором класса «B». Главное различие между детекторами класса «B» и «C» заключается в размере угла отсечки. У детектора класса «B» угол отсечки:  А у детектора класса «C» угол отсечки равняется:  27. Линейный детектор класса «B».   Временная диаграмма (справа снизу)  Коэффициент передачи Сравнение с детектором класса «C». Главное различие между детекторами класса «B» и «C» заключается в размере угла отсечки. У детектора класса «B» угол отсечки: А у детектора класса «C» угол отсечки равняется: |
