|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Co to jest SSB? Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Różne urządzenia elektroniczne Skrócona nazwa modulacji pojedynczej wstęgi bocznej (SSB), przyjęta w kodzie radioamatorskim, pochodzi od angielskiego Single Side Band, co oznacza jedną wstęgę boczną. Zanim przejdziemy do rozważań na temat modulacji pojedynczej wstęgi bocznej, przypomnijmy sobie, czym jest modulacja w ogóle. Jednocześnie nie będziemy na razie dotykać sposobów jego realizacji. Modulacja to proces zmiany jednego lub więcej parametrów danego sygnału pod wpływem innego sygnału. Zmodulowany sygnał zwykle reprezentuje najprostsze oscylacje, które opisuje wyrażenie: u=Ucos(wot+fo), gdzie U jest amplitudą; wo=2pfo - częstotliwość kątowa; fo - faza początkowa; t - czas. Parametrami takiego sygnału są amplituda U, częstotliwość wо (lub fo) i faza fo. Sygnał o niskiej częstotliwości X(t) wpływający na jeden z tych parametrów nazywany jest sygnałem modulującym. W zależności od tego, na który z parametrów wpływa taki sygnał, istnieją trzy rodzaje modulacji: amplituda, częstotliwość i faza. Aby przeanalizować modulowane oscylacje, użyjemy trzech różnych pomysłów dotyczących sygnału: czasowego, widmowego (częstotliwości) i wektorowego. Zgodnie z tymi reprezentacjami oscylacja cosinusoidalna (lub sinusoidalna). Na ryc. 1, a czas t kreślony jest wzdłuż odciętej, a wartość chwilowa amplitudy U kreślona jest wzdłuż rzędnej. 1b, odcięta pokazuje częstotliwość f=w/2p, rzędna pokazuje amplitudę. Na tym wykresie oscylacja sinusoidalna jest przedstawiona jako odcinek linii prostej równoległej do osi y. Długość odcinka odpowiada amplitudzie drgań U, a jego położenie na odciętej częstotliwości fo. Na rys. 1 oscylacja sinusoidalna jest reprezentowana jako wektor obracający się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara z prędkością kątową wo=2pfo=2p/do, gdzie To jest okresem oscylacji. Długość wektora odpowiada amplitudzie U, a kąt fo odpowiada fazie początkowej, w której rozpoczęło się odliczanie czasu. Należy zauważyć, że wszystkie trzy koncepcje dotyczące sygnału modulującego są całkowicie równoważne. Użyjemy każdego z tych lub kilku widoków równolegle, kiedy będzie to najbardziej odpowiednie. Rozważ modulację amplitudy. W tym przypadku amplituda U oscylacji wysokoczęstotliwościowych zmienia się w czasie zgodnie z transmitowanym sygnałem niskoczęstotliwościowym Um=U+dUx(t), gdzie dU jest stałą wartością charakteryzującą intensywność oddziaływania sygnału modulującego na amplituda. Podstawiając wartość amplitudy Um do pierwszego wyrażenia, otrzymujemy
Współczynnik dU/U=m charakteryzujący głębokość modulacji nazywamy współczynnikiem modulacji. Jeśli sygnał modulujący zmienia się zgodnie z prawem X(t)=cosWt, gdzie W=2pF, F jest częstotliwością sygnału modulującego, to biorąc pod uwagę początkową fazę fo równą zero, możemy zapisać u=U(1+m cosWt)koswot. Rozwijając nawiasy i przeprowadzając transformację, otrzymujemy
Ostatnie równanie jest sumą trzech przebiegów cosinusoidalnych, a mianowicie oryginalnego przebiegu (z wyłączeniem fazy fo) o częstotliwości fo lub tzw. częstotliwość. Amplitudy oscylacji bocznych są sobie równe i są proporcjonalne do amplitudy nośnej i współczynnika modulacji. Na ryc. 2, a pokazuje wykresy czasowe, spektralne i wektorowe sygnałów modulujących i modulowanych, jak widać na ryc. 2b, obwiednia modulowanej oscylacji całkowicie powtarza oryginalny sygnał.
Diagram wektorowy na ryc. 2.e wygodniej jest przedstawić w nieco inny sposób. Jeżeli obserwator obraca się w płaszczyźnie rysunku z prędkością wektora nośnego, to wektor ten będzie mu się wydawał nieruchomy, a wektory odpowiadające częstotliwościom górnej i dolnej strony będą obracać się w przeciwnych kierunkach z prędkością kątową W. amplituda wektora wynikowego zmienia się w czasie zgodnie z prawem niskiej częstotliwości , a faza pokrywa się z fazą oscylacji nośnej (rys. 3).
Przy modulacji częstotliwości i fazy długość wektora U pozostaje stała. Jego pozycja w samolocie zmienia się z czasem. Wektor wydaje się oscylować w stosunku do swojej pierwotnej pozycji. Kąt odchylenia df nazywany jest odchyleniem fazy. Odchyłka częstotliwości df od jej wartości nominalnej fo nazywana jest odchyłką częstotliwości. Różnica między modulacją częstotliwościową i fazową polega na tym, że w przypadku modulacji fazowej natychmiastowa zmiana kąta fazowego następuje zgodnie z prawem zmiany sygnału o niskiej częstotliwości, a przy modulacji częstotliwości chwilowa częstotliwość zmienia się zgodnie z tym prawem. Można określić, czy dany sygnał jest modulowany częstotliwościowo, czy modulowany fazowo tylko wtedy, gdy znane jest prawo zmiany sygnału o niskiej częstotliwości. Pomiędzy obydwoma rodzajami modulacji istnieje dobrze zdefiniowana zależność matematyczna. W obu przypadkach wektor odpowiadający modulowanemu sygnałowi nie obraca się wokół swojego początku równomiernie, ale z pewną zmienną prędkością kątową. Rozważaliśmy modulację z jednym sygnałem o niskiej częstotliwości (jednym tonem). Interesujący jest przypadek, gdy sygnał modulujący nie jest prostą harmoniczną, ale bardziej złożonym, na przykład zawierającym trzy lub więcej częstotliwości. W tym przypadku nie mówi się o częstotliwościach bocznych, ale o pasmach bocznych modulacji. Gdy jest modulowany przez sygnał mowy reprezentujący złożoną oscylację o szerokim spektrum częstotliwości, tworzone są dolne i górne wstęgi boczne. Jeżeli najniższą częstotliwością modulacji jest Fmin, a najwyższą Fmax, to całe widmo zajmowane przez sygnał modulowany amplitudowo (AM) będzie równe 2Fmax (rys. 4).
Badanie sygnałów oscylacyjnych AM pokazuje, że użyteczna informacja znajduje się w jednym z dwóch wstęg bocznych modulacji, a nośna nie ma użytecznych informacji. W nadajniku znaczna część mocy jest wydawana na nośnik, co sprawia, że modulacja AM jest nieskuteczna. Oczywiście, aby przesłać niezbędne informacje, możemy ograniczyć się do transmisji tylko jednej z wstęg bocznych. Nośną można odzyskać w odbiorniku za pomocą lokalnego lokalnego oscylatora małej mocy. W takim przypadku zaoszczędzona zostanie nie tylko energia zużywana na zasilanie nadajnika, ale również zawęzi się pasmo częstotliwości zajmowane przez sygnał. Istnieje również zainteresowanie transmisją dwóch wstęg bocznych bez nośnika (DSB) i jednej wstęgi bocznej z nośnikiem. Dlatego rozważając modulację jednowstęgową (SWM), poruszymy również te rodzaje modulacji. Na ryc. 5 jest wykresem częstotliwości oryginalnego widma ponownie śpiewanego sygnału AM, DSB, SSB z nośną i SSB bez nośnej. Sygnał jednowstęgowy może być utworzony przy zachowaniu względnego położenia składowych częstotliwości widma, jak pokazano na rys. 5f i 5d lub z odwróceniem widma (odwróceniem) (rys. 5e i 5g). W pierwszym przypadku widmo sygnału wstęgi bocznej jest nazywane górną wstęgą boczną lub widmem normalnym, w drugim przypadku dolną wstęgą boczną lub widmem odwróconym.
Rysunek 6 przedstawia wykresy wektorowe AM, DSB, SSB z nośną i SSB bez nośnej po modulacji widmem składającym się z dwóch składowych częstotliwości W1 i W2. Wektor nośnikowy jest hamowany. Dla AM (rys. 6a) mamy wektor nośny i dwie pary wektorów odpowiadające dwóm górnym i dwóm dolnym częstotliwościom bocznym. Powstały wektor jest w fazie z wektorem nośnym.
W przypadku DSB (rys. 6b) nie ma wektora nośnego. Dlatego powstały wektor albo pokrywa się z wektorem tłumionego nośnika, albo jest skierowany w przeciwnym kierunku, tj. jest przesunięty w fazie o 180 °. Rysunek pokazuje przypadek, w którym wektor wynikowy jest skierowany w przeciwnym kierunku. na ryc. 6c przedstawia schemat sygnału jednowstęgowego z nośną. Obie składowe górnej wstęgi bocznej są reprezentowane przez dwa wektory obracające się w tym samym kierunku z prędkościami kątowymi W1 i W2. Całkowity wektor z prędkością kątową (W1+W2)/2, dodany do wektora nośnego, tworzy wektor wynikowy v. Jak widać na wykresie, wektor ten „waha się” względem swojej pierwotnej pozycji i zmienia swoją długość. Tak więc w przypadku modulacji jednowstęgowej z nośną występuje połączona modulacja amplitudowo-częstotliwościowa. Rysunek 6d przedstawia diagram wektorowy sygnału dwutonowego z pojedynczą wstęgą boczną. Wynikowy wektor w tym przypadku jest wektorem obracającym się o (W1+W2)/2 przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Ponieważ jeden z wektorów cały czas „dogania” drugi, zmienia się amplituda wynikowego wektora. Z tego możemy również wywnioskować, że modulacja z pojedynczą wstęgą boczną jest połączoną modulacją amplitudowo-częstotliwościową. Badania pokazują, że przy modulacji jednowstęgowej amplituda zmienia się zgodnie z prawem zmiany chwilowych amplitud sygnału modulującego, a częstotliwość - zgodnie z prawem zmiany jego częstotliwości chwilowej. Bardzo ważną rolę praktyczną odgrywają charakterystyki czasowe omówionych powyżej sygnałów, ponieważ należy się z nimi spotkać podczas ustawiania wzbudników SSB za pomocą oscyloskopu. Dlatego najpierw szczegółowo rozważymy charakterystykę czasową podczas modulacji jednym tonem (ryc. 7), a następnie dwoma tonami (ryc. 8).
Oryginalny sinusoidalny sygnał o niskiej częstotliwości pokazano na rys. 7a. Diagram sygnału AM (rys. 7b) jest łatwy do zbudowania przy użyciu diagramu wektorowego z rys.3. Faza obwiedni sygnału AM pokrywa się z fazą oryginalnego sygnału podczas całego okresu modulacji. Na rysunku 7c przedstawiono schemat sygnału dwukierunkowego, skonstruowanego zgodnie z rys. 2, ale z wektorem nośnej równym zero. Wektory obracające się w przeciwnych kierunkach dwa razy w jednym obrocie (w okresie T=1/F) są dodawane arytmetycznie i dwukrotnie kompensowane. Dlatego moduł wynikowego wektora zmienia się sinusoidalnie, a faza w połowie okresu sygnału modulującego pokrywa się z fazą tłumionej nośnej, w drugiej połowie jest odwrócona. Ponieważ amplituda jest wartością dodatnią, obwiednią sygnału dwukierunkowego bez nośnika jest sinusoida, której ujemna połowa jest obrócona o 180° wokół osi czasu. Wypełnieniem oscylogramu o wysokiej częstotliwości jest oscylacja o częstotliwości fo, której faza jest odwrócona, gdy napięcie modulujące przechodzi przez zero. Korzystając z tego samego diagramu wektorowego przebiegu AM, ale odrzucając jeden z wektorów odpowiadających wstędze bocznej, można łatwo zbudować przebieg sygnału jednowstęgowego z nośną. Obwiednia w tym przypadku również nie odpowiada oryginalnemu sygnałowi, a zniekształcenie obwiedni będzie tym większe, im głębsza modulacja. Linia przerywana na rysunku pokazuje obwiednię przy XNUMX% modulacji. Cykl pracy zmienia się w okresie niskiej częstotliwości. Rysunek 7e przedstawia schemat sygnału jednowstęgowego bez nośnej. Wykres jest zwykłym sygnałem sinusoidalnym (obwiednia linii prostej), o stałej amplitudzie, o częstotliwości wo+F lub wo-F. Im głębsza modulacja, tym większa amplituda sygnału. Rozważ wykresy czasowe sygnału o dwóch częstotliwościach. Aby uprościć konstrukcję, bierzemy dwa sygnały o tej samej amplitudzie i wielu częstotliwościach F1 i F2=3F1. Na rys. 8a linia ciągła pokazuje sygnał modulujący, który zawiera oscylacje o wskazanych częstotliwościach. Figura 8b przedstawia schemat sygnału modulowanego amplitudą. Jego obwiednia odpowiada sygnałowi modulującemu.
Wykres sygnału dwuwstęgowego bez nośnika (rys. 8c) można skonstruować rozumując w taki sam sposób, jak w przypadku sygnału jednoczęstotliwościowego. W tych czasach, gdy napięcie modulujące jest dodatnie, faza obwiedni odpowiada fazie napięcia modulującego, a faza wypełnienia wysokiej częstotliwości pokrywa się z fazą tłumionego nośnika. Przy ujemnym napięciu modulującym fazy obwiedni i wypełnienia o wysokiej częstotliwości są odwrócone. Częstotliwość wypełniania w obu przypadkach jest równa częstotliwości nośnej f0. Wykres czasowy dwutonowego sygnału jednowstęgowego można skonstruować i przeanalizować, odnosząc się do odpowiedniego wykresu na ryc. 6. W naszym przypadku wektory wirujące z prędkością W1=2pF1 i W2=2p(3F1)=3W1 mają taką samą amplitudę, więc wektor wynikowy będzie się obracał jednostajnie z prędkością W2=(W1+3W1)/2=2W W początkowej chwili, gdy oba wektory się pokrywają, długość wynikowego wektora będzie maksymalna. Dlatego amplituda obwiedni będzie dwukrotnie większa od amplitudy każdej ze składowych o wysokiej częstotliwości. Podczas jednego obrotu wektora, którego prędkość kątowa wynosi W1, wektor o prędkości kątowej W2=W3 dwukrotnie "dogoni" pierwszy wektor i dwukrotnie okaże się skierowany w przeciwnym kierunku. Zgodnie z tym długość wynikowego wektora dla okresu T1=1/F będzie trzykrotnie równa podwójnej amplitudzie oscylacji o wysokiej częstotliwości i dwukrotnie równa zeru. Schemat czasowy dla tego przypadku pokazano na ryc. 8d. Częstotliwość wypełnienia o wysokiej częstotliwości jest równa fo+F3=fo+2F1. Należy zauważyć, że w widmie oscylacji pokazanym na rys. 8 nie występują oscylacje o częstotliwości „wypełniającej”, czyli o częstotliwości nośnej. Nie ma również złożonej oscylacji w widmie, którego wykres czasowy pokazano na ryc. 8d, składowej częstotliwości fo + 2F. Przy wykrywaniu amplitudy sygnałów omówionych powyżej, na wyjściu detektora będzie napięcie odpowiadające obwiedni oscylacji o wysokiej częstotliwości. W przypadku AM obwiednia powtarza oryginalny sygnał, więc wyjściem detektora będzie modulujący oryginalny sygnał o niskiej częstotliwości. Wykrycie sygnału nośnego z jedną wstęgą boczną spowoduje również wygenerowanie sygnału wyjściowego detektora napięcia odpowiadającego obwiedni. Ale ponieważ sama obwiednia nie odtwarza dokładnie sygnału modulującego, wykrywany produkt będzie również sygnałem zniekształconym, a im głębsza modulacja, tym większe zniekształcenie. Oczywiste jest, że konwencjonalna detekcja DSB lub SSB da tylko zniekształcenia. Na przykład, gdy jest modulowany pojedynczym tonem F, detekcja DSB da sygnał 2F1 i jego harmoniczne, podczas gdy detekcja SSB da tylko składową DC. Wykrywanie DSB i SSB, jak wspomniano powyżej, odbywa się za pomocą lokalnego oscylatora, który przywraca nośną. Warto zauważyć, że odtworzenie częstotliwości nośnej w przypadku DSB musi odbywać się z dokładnością fazy (oczywiście chyba, że odbiornik mija obie strony). W przeciwnym razie pojawiają się niepożądane zjawiska. Proces detekcji ilustruje wykres wektorowy (rys. 9), na którym przywrócona nośna różni się fazą od nośnej wytłumionej o pewien kąt f. Jednocześnie zmiana długości wektora całkowitego staje się mniejsza, w wyniku czego zmniejsza się efekt detekcji. Gdy faza jest przesunięta o kąt f=90°, detekcja amplitudy nie da na wyjściu napięcia o niskiej częstotliwości.
Wykrywanie SSB z nośną odzyskaną w odbiorniku w zasadzie nie różni się od wykrywania sygnału wstęgi bocznej z nietłumioną nośną. Jednak na kształt sygnału wyjściowego (obwiedni) w tym przypadku, jak stwierdzono powyżej, ma wpływ stosunek amplitudy sygnału lokalnego oscylatora do amplitudy sygnału wykrytego. Oczywiście zniekształcenia będą nieznaczne, gdy amplituda napięcia lokalnego oscylatora będzie wielokrotnie większa niż amplituda wykrytego sygnału. Można to zobaczyć, rozważając schemat taktowania sygnału jednowstęgowego z niewytłumioną nośną (ryc. 7d). Autor: L. Labutin (UA3CR); Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Do nieba na ogniwie paliwowym ▪ MAX17061 - 8-liniowe białe sterowniki LED ▪ Wszechświatowi zagraża ciemna energia
▪ część witryny Standardowe instrukcje bezpieczeństwa i higieny pracy (TOI). Wybór artykułów ▪ artykuł Jak wyposażamy Rosję? Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego żółw skórzasty nie jest żółwiem morskim? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł sekretarza. Opis pracy ▪ Artykuł z serem. Proste przepisy i porady
Komentarze do artykułu: George W jaki sposób sygnał o niskiej częstotliwości bez nośnika przejdzie przez powietrze? W końcu sygnał o niskiej częstotliwości nie przechodzi przez powietrze
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony