|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Що таке SSB? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Різні електронні пристрої Скорочена назва односмугової модуляції (SSB), прийнята в радіоаматорському коді, походить від англійської Single Side Band, що в перекладі означає одна бічна смуга. Перш ніж приступити до розгляду односмугової модуляції, пригадаємо, що є модуляцією взагалі. При цьому ми поки що не стосуватимемося методів її здійснення. Модуляцією називається процес зміни одного чи кількох параметрів даного сигналу під впливом іншого сигналу. Модульований сигнал зазвичай є найпростішими коливаннями, які описуються виразом: u=Ucos(wot+fo), де U - амплітуда; wo=2pfo - кутова частота; fo – початкова фаза; t – час. Параметрами такого сигналу є амплітуда U, частота wо (або fo) та фаза fo. Низькочастотний сигнал X(t), який впливає однією з цих параметрів, називається модулирующим сигналом. Залежно від цього, який із параметрів впливає такий сигнал, розрізняють три виду модуляції: амплітудну, частотну і фазову. Для аналізу модульованих коливань користуватимемося трьома різними уявленнями про сигнал: тимчасовим, спектральним (частотним) та векторним. Відповідно до цих уявлень косинусоїдальне (або синусоїдальне) коливання. На рис. 1 а по осі абсцис відкладено час t, а по осі ординат - миттєве значення амплітуди U. На рис. 1,б по осі абсцис відкладено частота f = w/2p, по осі ординат - амплітуда. На цьому графіку синусоїдальне коливання зображується у вигляді відрізка прямої лінії, паралельної осі ординат. Довжина відрізка відповідає амплітуді коливання U, яке положення на осі абсцис- частоті fo. На рис.1, у синусоїдальне коливання представлено у вигляді вектора, що обертається проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю wo=2pfo=2p/To, де Тo – період коливання. Довжина вектора відповідає амплітуді U, а кут fo - початковій фазі, коли розпочато відлік часу. Слід зазначити, що всі три уявлення про сигнал, що модулює, абсолютно рівносильні. Ми будемо користуватися кожним з них або декількома уявленнями паралельно, коли це виявиться найбільш підходящим. Розглянемо амплітудну модуляцію. У цьому випадку амплітуда U високочастотних коливань змінюється в часі відповідно до низькочастотного сигналу Um=U+dUx(t), де dU-постійна величина, що характеризує інтенсивність впливу модулюючого сигналу на амплітуду. Підставивши в перший вираз значення амплітуди Um, отримаємо
Відношення dU/U=m, що характеризує глибину модуляції, називається коефіцієнтом модуляції. Якщо модулюючий сигнал змінюється згідно із законом X(t)=cosWt, де W=2pF, F - частота модулюючого сигналу, то, вважаючи початкову фазу fo дорівнює нулю, можна записати u=U(1+m cosWt)coswot. Розкривши дужки та провівши перетворення, отримаємо
Остання рівність є сумою трьох косинусоїдальних коливань, а саме, початкове коливання (без урахування фази fo) з частотою fo, або так звана несуча коливання з частотою fo+F, верхня бічна частота і коливання з частотою fo-F, нижня бічна частота. Амплітуди бічних коливань рівні між собою і пропорційні амплітуді несучої та коефіцієнту модуляції. На рис. 2, а показані часові, спектральні та векторні діаграми модулюючого та модульованого сигналів, як видно з рис. 2 б обгинальна модульованого коливання повністю повторює початковий сигнал.
Векторну діаграму рис.2.е зручніше уявити трохи інакше. Якщо спостерігач буде обертатися в площині креслення зі швидкістю вектора несучої, цей вектор здаватиметься йому нерухомим, а вектори, відповідні верхнім і нижнім бічним частотам, будуть обертатися в протилежні сторони з кутовою швидкістю W. Амплітуда результуючого вектора змінюється в часі за законом низької частоти а фаза збігається з фазою несучого коливання (рис. 3).
При частотній та фазовій модуляції довжина вектора U залишається постійною. Змінюється у часі його становище на площині. Вектор ніби хитається щодо початкового положення. Кут відхилення dф називається девіацією фази. Відхилення частоти df від номінального значення fo називається девіацією частоти. Різниця між частотною та фазовою модуляцією полягає в тому, що при фазовій модуляції миттєва зміна фазового кута відбувається за законом зміни низькочастотного сигналу, а при частотній модуляції за таким законом змінюється миттєва частота. Визначити, чи даний сигнал є частотномодульованим або фазо-модульованим, можна тільки в тому випадку, якщо відомий закон зміни низькочастотного сигналу. Між обома видами модуляції існує певна математична залежність. В обох випадках вектор, відповідний модульованого сигналу, обертається навколо свого початку не рівномірно, а з деякою змінною кутовою швидкістю. Ми розглянули модуляцію одним низькочастотним сигналом (одним тоном). Цікавим є випадок, коли модулюючий сигнал є не простим гармонійним, а більш складним, наприклад, що містить три або більше частот. У цьому випадку говорять не про бічні частоти, а про бічні смуги модуляції. При модуляції мовним сигналом, що представляє складне коливання, що має широкий частотний спектр, утворюються нижня і верхня бічні смуги. Якщо нижчою частотою модуляції є Fмін, а вищою Fмакс., весь спектр, займаний амплітудно-модульованим сигналом (AM), буде дорівнює 2Fмакс (рис. 4).
Дослідження сигналів AM коливань показує, що корисна інформація полягає у будь-якій з двох бічних смуг модуляції, а несе ніякої корисної інформації не має. У передавачі на несучу витрачається значна частина потужності, що робить AM модуляцію малоефективною. Очевидно, для передачі потрібної інформації можна обмежитись передачею лише однієї з бічних смуг. Несучу можна відновлювати у приймачі за допомогою місцевого малопотужного гетеродину. При цьому заощаджуватиметься не тільки енергія, що витрачається на живлення передавача, а й звузиться смуга частот, яку займає сигнал. Деякий інтерес є також передача двох бічних смуг без несучої (DSB) і однієї бічної з несучою. Тому, розглядаючи односмугову модуляцію (ОМ), торкнемося також і ці види модуляції. На рис. 5 представлена частотна діаграма початкового спектра сигналу, що переспівується, AM, DSB, SSB з несучою і SSB без несучої. Односмуговий сигнал може бути утворений із збереженням взаємного розташування частотних складових спектру, як показано на рис. 5,е та 5, г або з перевертанням (інверсією) спектру (рис. 5,д і 5,ж). У першому випадку односмуговий спектр сигналу називають верхньою бічною смугою або нормальним спектром, у другому випадку - нижньою бічною або інвертованим спектром.
На рис.6 наведені векторні діаграми AM, DSB, SSB з несучою та SSB без несучої при модуляції спектром, що складається з двох частотних складових W1 та W2. Вектор гальмується. При AM (рис. 6,а) маємо вектор несучої та дві пари векторів, що відповідають двом верхнім і двом нижнім бічним частотам. Результуючий вектор збігається по фазі з несучою вектором.
При DSB (рис. 6 б) відсутня вектор несучої. Тому результуючий вектор або збігається з вектором пригніченої несучої, або направлений у протилежний бік, тобто зрушений по фазі на 180 °. На малюнку показаний випадок, коли результуючий вектор спрямований у протилежний бік. На рис. 6 показана діаграма односмугового сигналу з несучою. Обидві складові верхньої бічної смуги представлені двома векторами, що обертаються в ту саму сторону з кутовими швидкостями W1 і W2. Сумарний вектор з кутовою швидкістю (W1+W2)/2, складаючись з несучою вектор, утворює результуючий вектор v. Як видно з графіка, цей вектор "хитається" щодо початкового положення та змінює свою довжину. Таким чином, у разі односмугової модуляції з несучою має місце комбінована амплітудно-частотна модуляція. На рис.6,г дана векторна діаграма односмугового двотонального сигналу. Результуючий вектор у цьому випадку являє собою вектор, що обертається зі швидкістю (W1+W2)/2 проти годинникової стрілки. Оскільки один із векторів постійно "наздоганяє" інший, то амплітуда результуючого вектора змінюється. Звідси можна зробити висновок, що односмугова модуляція являє собою комбіновану амплітудно-частотну модуляцію. Дослідження показують, що за односмугової модуляції амплітуда змінюється за законом зміни миттєвих амплітуд модулюючого сигналу, а частота - за законом зміни миттєвої частоти. Дуже важливу практичну роль грають часові характеристики розглянутих вище сигналів, оскільки з ними доводиться стикатися при налагодженні SSB збудників за допомогою осцилографа. Тому докладно розглянемо спочатку тимчасові характеристики при модуляції одним тоном (рис. 7), а потім двома тонами (рис. 8).
Вихідний синусоїдальний сигнал низької частоти показано на рис.7,а. Діаграму AM сигналу (рис. 7,б) легко побудувати, користуючись векторною діаграмою. Фаза огинаючої AM сигналу збігається з фазою вихідного сигналу протягом усього періоду модуляції. На рис.7, наведена діаграма двосмугового сигналу, побудована відповідно до рис.2, але при векторі несучому, що дорівнює нулю. Вектори, що обертаються в протилежні сторони двічі за один оборот (за період Т=1/F) складаються арифметично і двічі компенсують один одного. Тому модуль результуючого вектора змінюється синусоїдально, а фаза протягом однієї половини періоду модулюючого сигналу збігається з фазою пригніченої несучої, протягом іншої половини - перекидається. Так як амплітуда - величина позитивна, то огинаюча двосмугового сигналу без несучої є синусоїду, негативна половина якої повернена на 180° навколо осі часу. Високочастотне заповнення осцилограми є коливанням з частотою fo, фаза якого перекидається при переході модулюючої напруги через нуль. Користуючись тією ж векторною діаграмою AM коливання, але відкинувши один із векторів, що відповідає бічній частоті, можна легко побудувати осцилограму односмугового сигналу з несучою. Огинає в цьому випадку так само не відповідає початковому сигналу, причому спотворення огинаючої будуть тим більше, чим глибше модуляція. На малюнку пунктиром показано огинаючу при стовідсотковій модуляції. Частота заповнення змінюється протягом періоду низької частоти. На рис.7, зображена діаграма односмугового сигналу без несучої. Діаграма являє собою звичайний синусоїдальний сигнал, (пряма лінія, що обгинає), з постійною амплітудою, з частотою wo+F або wo-F. Чим глибша модуляція, тим більша амплітуда сигналу. Розглянемо часові діаграми двочастотного сигналу. Для спрощення побудови візьмемо два сигнали з однаковою амплітудою та кратними частотами F1 та F2=3F1. На рис.8,а суцільною лінією представлений модулюючий сигнал, до складу якого входять коливання із зазначеними частотами. На рис.8 б показана діаграма амплітудно-модульованого сигналу. Його огинаюча відповідає модулюючого сигналу.
Діаграму двосмугового сигналу без несучої (рис. 8, в) можна побудувати розмірковуючи так само, як у випадку одночастотного сигналу. Протягом тих проміжків часу, коли модулююча напруга позитивно, фаза огинаючої відповідає фазі модулюючої напруги, а фаза високочастотного заповнення збігається з подавленою фазою несучої. При негативній модулюючій напрузі фази огинаючої та високочастотного заповнення перекидаються. Частота заповнення в обох випадках дорівнює частоті несучої f0. Тимчасову діаграму двотонального односмугового сигналу можна побудувати та проаналізувати, звернувшись до відповідної діаграми рис.6. У нашому випадку вектори, що обертаються зі швидкістю W1=2pF1, і W2=2p(3F1)=3W1 мають однакову амплітуду, тому результуючий вектор обертатиметься рівномірно зі швидкістю W2=(W1+3W1)/2=2W У початковий момент, коли обидва вектори збігаються, довжина результуючого вектора буде максимальною. Отже, амплітуда огинаючої матиме подвоєну величину щодо амплітуд кожної з високочастотних складових. Протягом одного обороту вектора, кутова швидкість якого W1, вектор з кутовою швидкістю W2=W3, двічі "наздожене" перший вектор і двічі виявиться спрямованим у протилежний бік. Відповідно до цього довжина результуючого вектора за період T1=1/F три рази виявиться рівною подвоєною амплітуді високочастотних коливань і двічі дорівнює нулю. Тимчасова діаграма даного випадку показано на рис.8,г. Частота високочастотного заповнення дорівнює fo+F3=fo+2F1. Необхідно відзначити, що в спектрі коливань, показаних на рис.8, коливання з частотою "заповнення", тобто з частотою несучої, відсутні. Також немає у складі спектру складного коливання, часова діаграма якого зображена на рис.8,г, що становить частоти fo+2F. При амплітудному детектуванні розглянутих вище сигналів на виході детектора буде напруга, що відповідає огинаючої високочастотних коливань. У випадку AM огинаюча повторює вихідний сигнал, тому на виході детектора з'явиться початковий сигнал, що модулює, низької частоти. Детектування односмугового сигналу з несучою також призведе до появи на виході детектора напруги, що відповідає огинаючої. Але, оскільки сама огинаюча не точно відтворює модулюючий сигнал, то і продуктом детектування буде сигнал спотворений, причому чим глибше модуляція, тим більше спотворення. Зрозуміло, що звичайне детектування DSB або SSB дасть одні спотворення. Наприклад, при модуляції одним тоном F детектування DSB призведе до появи сигналу з подвоєною частотою 2F1 і його гармонік, а детектування SSB дасть тільки постійну складову. Детектування DSB та SSB, як було зазначено вище, проводиться за допомогою місцевого гетеродина, що відновлює несучу. Цікаво відзначити, що відновлення частоти несучої у разі DSB має виконуватися з точністю до фази (якщо звичайно приймач пропускає обидві бічні). Інакше виникають небажані явища. Процес детектування ілюструється векторною діаграмою (рис. 9), на якій відновлена несуча відрізняється по фазі від пригніченої несучої на деякий кут f. При цьому зміна довжини сумарного вектора стає меншою, внаслідок чого ефект детектування зменшується. При зрушенні фази на кут f=90° амплітудне детектування ніякої напруги низької частоти на виході не дасть.
Детектування SSB з відновленою в приймачі несучою в принципі не відрізняється від детектування односмугового сигналу з непридушеною несучою. Однак на форму вихідного сигналу (огинальної) в цьому випадку, як було з'ясовано вище, впливає співвідношення між амплітудою сигналу гетеродина і амплітудою сигналу, що детектується. Очевидно, спотворення будуть незначні, коли амплітуда напруги гетеродина в багато разів буде більше амплітуди сигналу, що детектується. У цьому можна переконатися, розглядаючи часову діаграму односмугового сигналу з непридушеною несучою (рис.7, г). Автор: Л.Лабутін (UA3CR); Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Керування мозком на відстані ▪ Висококласна пасивна АС від YAMAHA ▪ Квантовий генератор випадкових чисел
▪ розділ сайту Складання кубика Рубіка. Добірка статей ▪ стаття Пульверизатор моделіста. Поради моделісту ▪ стаття Що таке радіохвилі? Детальна відповідь ▪ стаття Машиніст холодильника. Посадова інструкція ▪ стаття Зелена протрава для цинкових речей. Прості рецепти та поради ▪ стаття Три варіанти саморобних Анти-АОН. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Коментарі до статті: Георгій Як НЧ сигнал без несучої проходитиме ефір? Адже низькочастотний сигнал через ефір не проходить.
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page