Лекция: Методы формированияоднополосного сигнала

Учебные вопросы:

1 Особенности формирования однополосного сигнала

2 Фильтровой метод формирования однополосного сигнала

1 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИОДНОПОЛОСНОГО СИГНАЛА

Полученные на выходе балансного модулятора колебания содержат две боковые полосы. Одну из них — нерабочую — надо подавить, а другую — рабочую — выделить. В большинстве случаев для подавления нерабочей боковой полосы используется фильтровое устройство с большой крутизной спадов его амплитудно-частотной характеристики. ГОСТ предусматривает ослабление нерабочей боковой полосы не менее чем на 60 дБ.Трудность фильтрации, т. е. выделения одной и подавления другой боковой полосы, возникает из-за небольшого частотного интервала между внутренними боковыми частотами ωнес Ω, образовавшимися от низшей частоты модуляцииΩн. Так, для телефонной связи стандартная полоса частот составляет 300... 3400 Гц. При этом частотный интервал между внутренними боковыми 600 Гц. Создать фильтр, разделяющий так близко расположенные частоты, в диапазоне коротких волн (3... 30 МГц) невозможно.

Фильтрующие свойства фильтра оценивают крутизной ската его амплитудно-частотной характеристики Sф=bф/σ(%). гдеbф — затухание в децибелах, аσ- значение частотного интервала между боковыми полосами. Например, для обеспечения требуемой фильтрации (bф = 60дБ) на несущей частоте 1 МГц крутизна ската амплитудно-частотной характеристики фильтрового устройства должна иметь значение 1000 дБ на каждый процент изменения частоты. А фильтры типа LC имеют наибольшую крутизну ската амплитудно-частотной характеристики 100 дБ (%),электромеханические 600 дБ (%), кварцевые 1000 дБ (%). Следовательно, начастоте 1 МГцнадлежащую фильтрацию могут обеспечивать только кварцевые фильтры. Другие фильтры можно применять на более низких частотах. Опыт показывает, что многозвенные LC-фильтры могут обеспечивать требуемую фильтрацию на частотах ниже 60 кГц, кварцевые— до 300 кГц... 5 МГц, электромеханические — до 1 МГц. Кварцевые фильтры имеют высокую стоимость, и поэтому их используют только в наиболее ответственной аппаратуре. Например, для магистральной радиосвязи на частотах около 100 кГц. Электромеханические фильтры дешевле, но амплитудно-частотная характеристика их неравномерна и менее стабильна, чем у кварцевых. Их применяют в низовой радиосвязи на частотах до 500 кГц, а фильтры LC — в системах дальней связи с большим числом телефонных каналов. Они более просты и дешевле.Таким образом, для выделения одной боковой полосы необходимо понижать несущую. Поэтому первоначальную модуляцию непосредственно модулирующим сигналом осуществляют как можно на более низкой частоте. А затем для переноса информации в диапазон рабочих частот (излучаемых антенной рабочих волн) применяют повторную, а при необходимости и многократную балансную модуляцию с использованием вспомогательных, так называемых поднесущих колебаний. В передатчиках магистральной связи применяют три преобразования и более. Первый фильтр — неперестраиваемый кварцевый, второй — электромеханический, третий—LC-фильтр. В передатчиках низовой связи обычно два преобразования.

Принцип повторной балансной модуляции состоит в следующем. В коротковолновых передатчиках диапазона 3... 30 МГц для трех последовательных преобразований используют поднесущиеf1 = 80... 100 кГц, f2 = 1...3 МГц, f3=10... 30 МГц (рис. 6.5).

Первое преобразование осуществляется балансным модулятором, в котором поднесущаяf1 = 100 кГц модулируется звуковым колебанием канала телефонной связи 300... 3400 Гц. На выходе этого модулятора получаются две боковые полосы. Нерабочая {нижняя) боковая полоса подавляется кварцевым фильтром Ф-1. На выходе фильтра имеется верхняя боковая полоса 100,3... 103,4 кГц. Относительный разнос боковых полос (2300)/100000*100=0,6%.

Второе преобразование происходит во втором балансном модуляторе, на вход которого подается поднесущая 2,7 МГц, а в качестве модулирующего сигнала используется уже не низкая — звуковая— частота, а высокая— 100,3... 103,4 кГц. На выходе второго балансного модулятора получим две боковые полосы: верхнюю (2700+ 100,3) =2800,3... (2700+103,4) =2803,4 кГц и нижнюю 2599,7... 2596,6 кГц. Расстояние между боковыми полосами по частоте уже составляет 2100,3 кГц. А в самом начале модуляции было 600 Гц. Относительный интервал частот (2*100,2)/2700*100 = 7,5%. Этозначительноупрощаетфильтрацию. ПослефильтраФ-2 имеетсяверхняябоковаяполосаf2=(f+ΔΩ) =2800,3...... 2803,4 кГц.

На третий балансный модулятор подается от задающего генератора несущая частота fз = 10 МГц, являющаяся рабочей частотой передатчика. Модулирующей служит полоса 2800,3... 2803,4 кГц. На выходе третьего балансного модулятора расстояние между нижней и верхней боковыми полосами равно 2*2800,3= 5600,6 кГц. Относительный интервал частот (2*2800,3)/10000* 100 = 56%. Выделение одной боковой в этом случае легко осуществить LC-фильтрами и последующими каскадами передатчика.

Таким образом, устройство формирования однополосного сигнала является многокаскадным, большинство каскадов в нем с низким КПД. Поэтому формирование однополосного сигнала осуществляют в маломощных каскадах (доли ватта), частообъединяя их с возбудителем. Последующие каскады передатчика работают в режиме усиления мощности однополосного сигнала.