Преобразование частоты. Модуляция и детектирование

Преобразование частоты

Под преобразованием частоты понимают процесс переноса без каких-либо искажений спектра сигнала в другую область частот.

Преобразование частоты применяют для размещения спектра сигнала в заданном участке диапазона частот канала связи, а также для повышения чувствительности и избирательности приемников супергетеродинного типа.

Принцип преобразования поясняется рис. 3.9, 3.10.

Сигнал на входе преобразователя зависит от времени и первичного сигнала:

В умножителе он умножается на сигнал гетеродина

а затем фильтруется полосовым фильтром.

Входной сигнал может быть модулированным (непрерывно или дискретно) по амплитуде, фазе, несущей частоте. Пусть спектральная плотность любого модулированного сигнала состоит из спектральных компонент, сконцентрированных около частот +со0 (рис. 3.10, а):

Рис. 3.9. Структурная схема преобразователя частоты:

1 — умножитель; 2 — полосовой фильтр

Спектральные диаграммы, поясняющие работу преобразователя

Рис. 3.10. Спектральные диаграммы, поясняющие работу преобразователя

Спектральная плотность характеризуется спектральной плотностью амплитуд и фазовой характеристикой. Если эти характеристики необходимы для соответствующих расчетов, нужно рассчитать их по формулам и представить в виде графиков.

В других случаях точные данные не требуются и спектральные плотности можно изображать произвольно: например, в виде колоколообразных спектров или треугольников для непрерывных спектральных плотностей или стрелками — для дискретных, как это делается в данной книге.

Вычислим спектральную плотность сигнала гетеродина, используя выражение (П.1.3) дельта-функции:

Полагая получим

Спектральная плотность гармонического косинусоидального колебания с нулевой начальной фазой (рис. 3.10, б) определяется произведением амплитуды этого колебания, увеличенной в л раз, и суммы двух дельта-функций, расположенных в точках частотной оси со = +сог. Вычислим также спектральную плотность произведения входного сигнала и гетеродина по формуле (2.51):

где — промежуточная частота; ?ВХ(/Ъ), 5г(/со) — спектральные плотности входного сигнала и гетеродина соответственно.

В спектральной плотности произведения, показанной на рис. 3.10, в, содержится полезный продукт преобразования (спектральные компоненты вблизи значений промежуточной частоты

108

со = +(Опр), а также мешающие компоненты вблизи частот -со0 - сог, СОо + Wp

Полезные компоненты (см. рис. 3.10, в, г) проходят на выход полосового фильтра, а мешающие существенно им ослабляются. Спектральные компоненты па выходе полосового фильтра (рис. 3.10, д) определяются выражением

если коэффициент передачи полосового фильтра /С(/со) = 1 в заданной полосе частот. Они с точностью до постоянного множителя, равного А/2, совпадают со спектральными компонентами сигнала на его входе, а спектр преобразованного сигнала группируется около новых значений частот, равных со = +сопр.

Преобразование частоты используется при модуляции и детектировании сигналов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >