Радиоприемные устройства - Баркан В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Остановимся коротко на общих сведениях о частотно-модулированных колебаниях. Частотно-модулированными (ЧМ) колебаниями называется колебания, амплитуда которых постоянна, а частота изменяется по закону, отображающему характер модулирующих низкочастотных сигналов.
Графики, поясняющие образование ЧМ колебаний, приведены на фиг. 11. 1. Колебания низкой частотой (график а) воздействуют на получаемые в генераторе колебания высокой частоты (график б). В результате этого частота высокочастотных колебании будет изменяться во времени по закону низкой частоты, а амплитуда колебаний будет оставаться неизменной (график в). При воздействии положительных полупериодов модулирующих колебаний частота высокочастотных колебаний возрастает, а при воздействии отрицательных полупериодов частота уменьшается.
На графике г показана абсолютная разность А/ между частотами немодулированного и модулированного колебаний. Эту разность
270
называют отклонением или девиацией частоты. Как видно, отклонение частоты происходит по закону модулирующего сигнала. Особенность частотной модуляции состоит в том, что отклонение частоты зависит от амплитуды модулирующего сигнала.
Колебания низкой частоты
в)
Отклонения по частоте
Фиг 11.1 Образование частотно-модулированных колебаний.
Уравнение ЧМ колебаний при модуляции одним тоном F можно представить следующим выражением:
и = Um s\n(uQt + Mf sin Qt), (11.1)
где о)0 —угловая частота колебаний высокой частоты:
2 = 2~F— угловая частота колебаний низкой частоты;
Mf=^™ax — называется индексом модуляции и характеризует
отношение наибольшего отклонения частоты (амплитуды отклонения) к частоте модулирующего сигнала.
Ширина спектра ЧМ колебаний зависит от индекса модуляции М/. При значениях Mf<^\ спектр частот состоит из колебаний частоты соо и двух колебаний боковых частот coo+Q. При увеличении
Мг в спектре частот появляются дополнительные боковые частоты и спектр частот расширяется. Практически можно считать, что при значениях спектр частот ЧМ колебаний в основном
определяется максимальным отклонением частоты Д/та* и равен 2Д/та*.
Максимальное значение девиации частоты Д/тах, соответствующее наибольшей амплитуде модулирующего сигнала, в радиовещании принято равным 75 кгц. Это значит, что полезный спектр,
излучаемый радиостанцией, занимает полосу 150 кгц. Практически для одной станции отво-помехи Дится канал с шириной полосы 250 кгц. Использование ЧМ колебаний при такой ширине канала возможно только в диапазоне УКВ.
Высокая помехоустойчивость приемников ЧМ колебаний объясняется главным образом тем, что амплитуда колеба-Чоовень н™ ПРИ частотн°й модуляции ± помехи сохраняется постоянной.
Сравним соотношение между сигналом и помехой на входе приемника при частотной модуляции и при амплитудной модуляции. Положим, что амплитуда частотно-модулированного сигнала равна амплитуде амплитудно-модулиро-ванного (АМ) сигнала в момент ее наибольшего значения (фиг. 11.2).
Интенсивность воздействия помехи на входе приемника в обоих случаях считаем одинаковой.
Как видно из фиг. 11. 2, а, соотношения между сигналом и помехой при АМ колебаниях беспрерывно изменяются. При больших амплитудах сигнал значительно превышает помеху и ее влияние на прием незначительно и, наоборот, при малых амплитудах сигнал может быть на уровне помехи и в этом случае помеха будет препятствовать нормальному приему. Следовательно, для обеспечения достаточной помехоустойчивости приемника при АМ колебаниях необходимо, чтобы минимальная амплитуда полезного сигнала превышала уровень помехи в достаточное число раз.
Совершенно иное положение наблюдается при приеме ЧМ колебаний. Из фиг. 11.2,6 видно, что соотношение между сигналом и помехой остается неизменным и по величине сохраняется таким же, как в случае амплитудной модуляции в момент ее наиболыь^й амплитуды.
Фиг. 11.2. Соотношения между сигналом и помехой при АМ и ЧМ колебаниях.
272
Все эти соображения не раскрывают полностью причин повышенной помехоустойчивости приемника ЧМ колебаний. В приемнике ЧМ колебаний для получения максимального соотношения между сигналом и помехой на выходе применяют специальное устройство для подавления помех и собственных внутриприемных шумов.
Дмппитудно - модули -рованный сигнал
Частотно- модулированный сигнал
Модулированные колебания
Сигналь/}модулированнь/е помехой Уровень
ограничения Сигналы после ограничения
Фиг. 11.3. Применение амплитудного ограничения для подавления помех при АМ и ЧМ колебаниях.
Действие помех и шумов на полезный сигнал вызывает в основном амплитудные изменения сигнала по закону помех, т. е. происходит амплитудная модуляция сигнала.
Подавление помех в радиоприемнике достигается путем ограничения сигнала по амплитуде. На фиг. 11.3 показан процесс подавления помех в приемниках АМ и ЧМ колебаний.
Применение ограничения при АМ колебаниях наряду с частичным устранением амплитудных изменений сигнала, вызванных помехами, нарушает закон модуляции и в конечном счете приводит к нелинейным искажениям сигнала по низкой частоте.
