- •Нестационарные процессы в электрических цепях
- •1. Основы теории сигналов
- •1.1 Сигналы и формы их представления
- •Классификация сигналов
- •Сигналы во временной области. Типовые сигналы, применяемые в радиотехнике
- •Сигналы в спектральной области
- •Свойства преобразований Фурье
- •1.2.1. Одиночные видеосигналы и их спектры
- •Спектр дельта-функции
- •Ширина спектра сигналов
- •1.2. Одиночные сигналы и их спектры
- •Спектр функции включения
- •Спектр одиночного прямоугольного видеоимпульса (опви)
- •Спектр видеоимпульса колоколообразной формы (окви)
- •Спектр треугольного видеоимпульса
- •1.2.2 Одиночный радиосигналы и их спектры. Одиночный прямоугольный радиоимпульс (опри)
- •Одиночный колокольный радиоимпульс (окри)
- •1.3. Периодические сигналы и их спектры Периодическая последовательность прямоугольных видеоимпульсов (пппви).
- •1.4. Переодические радиосигналы и их спектры
- •1.4.1. Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией
- •Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией с подавленной несущей
- •1.4.2. Периодическая последовательность прямоугольных радиоимпульсов (пппри)
- •1.4.3. Радиосигнал с однотональной угловой модуляцией
- •1.5. Сложные сигналы и их спектры
- •1.5.1. Пачки импульсов
- •Колокольная пачка прямоугольных видеоимпульсов
- •Прямоугольная пачка прямоугольных видеоимпульсов
- •Спектры пачек прямоугольных радиоимпульсов
- •1.5.2. Сигналы с внутриимпульсной модуляцией
- •Радиоимпульс с линейной частотной модуляцией
- •Фазо-кодо-манипулированные импульсы (фкм)
- •3. Общие сведения о спектральном методе анализа
- •3.1. Связь между спектрами сигналов на входе и на выходе линейной электрической цепи
- •3.1.1. Прохождение сигналов с дискретными спектрами
- •3.1.2. Если сигнал имеет сплошной спектр, то можно установить аналогичную связь между элементарными гармониками входного и выходного сигнала
- •3.2. Особенности передачи сигналов с дискретным спектром через линейные цепи
- •3.2.1. Прохождение сигнала с однотональной am через настроенный колебательный контур
- •3.2.2. Прохождение периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов через настроенный колебательный контур
- •3.3. Понятие о квазистационарном методе
- •3.3.1. Прохождение радиосигнала с однотональной угловой модуляцией через колебательный контур
- •3.3.2. Прохождение радиосигнала с лчм через электрические цепи
- •3.4. Особенности передачи сигналов со сплошными спектрами через линейные электрические цепи
- •3.4.1. Общие сведения о неискажающей цепи
- •3.4.2. Использование линейных цепей для задержки сигналов
- •3.4.3. Понятие о сжатии лчм и фм сигналов рэт
- •3.5. Влияние ограниченности полосы пропускания цепи и неравномерности ее ачх на форму выходных сигналов
- •3.5.1. Влияние ограниченности полосы пропускания цепи на форму передаваемых сигналов
- •3.5.2. Влияние неравномерности ачх цепи на форму передаваемых сигналов
- •Оглавление нестационарные процессы в электрических цепях
- •1. Основы теории сигналов.
- •1.1 Сигналы и формы их представления
- •3. Общие сведения о спектральном методе анализа.
1.4. Переодические радиосигналы и их спектры
1.4.1. Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией
При амплитудной модуляции (AM) амплитуда несущего синусоидального колебания подвергается воздействию модулирующей функции (рис. 1.46).
Рис. 1.46
Аналитическое выражение несущего колебания имеет вид:
где
,
.
Аналитическое выражение модулирующего колебания определяется выражением:
где
,
.
Мгновенное значение радиосигнала с однотональной AM определяется выражением:
,
где:
;
– "переменная амплитуда";
– модулирующий функции;
– коэффициент модуляции или коэффициент
глубины модуляции,
Для определения спектра однотонального АМ сигнала проведем тригонометрические преобразования:
Как видно из приведенного выражения
спектр сигнала состоит из трех
составляющих: одной – с частотой несущего
колебания
и двух других – с частотами
и
.
Графики АЧС и ФЧС приведены на рисунке
1.47. Сравнивая полученный спектр со
спектром несущего колебания, заметим,
что модуляция приводит к появлению двух
новых колебаний с боковыми частотами
.
Рис. 1.47
Амплитуды этих колебаний
зависят от коэффициента модуляции
.
Выражения для мгновенного значения амплитудно-модулированного сигнала при модуляции несколькими частотами имеет вид
.
Выполняя аналогичные тригонометрические преобразования получим спектр этого сигнала
Амплитудно-частотный спектр этого колебания изображен на рисунке 1.48
Рис. 1.48
Он состоит из несущего колебания и составляющих нижней и верхней боковых полос спектра.
Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией с подавленной несущей
Аналитическое выражение такого сигнала имеет вид
Графики сигнала (рис. 1.49) и спектра (рис. 1.50) приведены ниже
Рис. 1.49
Рис. 1.50
Если к приведенным графикам прибавить несущее колебания получим радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией, рассмотренный ранее (рис.1.46).
Рис. 1.51
Сложение колебаний на участках А
и С происходит в фазе, а на участках
В и Д – в противофазе, поэтому
имеет место пульсация амплитуды
колебаний от
до
,
а для АМ сигнала, а для AM
сигнала с подавленной несущей амплитуда
колеблется от 0 до
.
АМ сигналы с подавленной несущей находят
широкое применение в радиотехнике.
1.4.2. Периодическая последовательность прямоугольных радиоимпульсов (пппри)
Как отмечалось ранее, ПППРИ применяется в качестве зондирующих сигналов в РЛС для обнаружения и измерения координат целей; в качестве несущих функций в электросвязях.
Один из способов получения периодической
последовательности прямоугольных
радиоимпульсов является применения
амплитудной модуляции. При этом, в
качестве несущей функции используется
гармоническое колебание
,
модулирующей функцией является
периодическая последовательность
прямоугольных видеоимпульсов,
аналитическое выражение которой при
разложении ее в ряд Фурье имеет вид
.
Рис. 1.52
Модулирующая функция во временной области изображена на рисунке 1.52 б, а ПППРИ - на рисунке 1.52 в. Аналитическое выражение ПППРИ в данном случае определяется выражением
.
Произведя умножение модулирующей на
несущую функцию, и тригонометрические
преобразования (примем
)
аналитическое выражение u(t)
имеет вид:
,
где
– амплитуда k-ой гармоники
периодической последовательности
прямоугольных рассчитанная ранее, в
которой
заменено на
.
Из анализа поученного результата
следует, что АЧС ПППРИ имеет вид (рис.
1.53.а), ФЧС изображен на (рис. 1.53.б).
Рис. 1.53
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
Спектр дискретный и состоит из:
гармоники с и амплитудой
;верхней боковой полосы частот ( ВБП) гармоники
и амплитуды
;Нижней боковой полосы частот (НБП) гармоники, частоты которых
,
с амплитудами соответствующим
амплитудам ВБП частот (при одинаковом
значении k);
Распределение амплитуд гармоник по величине подчиняются закону . При этом амплитуды гармоник пропорциональны амплитуде импульсов и уменьшаются с ростом их скважности, что объясняется физически уменьшением энергии в импульсе.
В пределах каждого лепестка, кроме центрального, сосредоточено q-1 гармоник, в центральном 2q-1.
Ширина спектра сигнала на уровне 90% его энергии
.ФЧС гармоник в пределах центрального и четных лепестков равен , в пределах нечетных
.База сигнала при ширине спектра, определенного на уровне 90% его энергии,
.
