VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory

Podobné dokumenty
4.2. Modulátory a směšovače

9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST

VY_32_INOVACE_E 15 03

Analogové modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

PSK1-5. Frekvenční modulace. Úvod. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. Název školy: Vzdělávací oblast:

Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné

Přenosová technika 1

Osnova. Idea ASK/FSK/PSK ASK Amplitudové... Strana 1 z 16. Celá obrazovka. Konec Základy radiotechniky

1. Základy teorie přenosu informací

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_06_Demodulace a Demodulátory

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Modulace analogových a číslicových signálů

Základy a aplikace digitálních. Katedra radioelektroniky (13137), blok B2, místnost 722

íta ové sít baseband narrowband broadband

Pulzní (diskrétní) modulace

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Modulací se rozumí ovlivňování některého parametru nosné vlny modulačním signálem.

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

Měření vlastností datového kanálu

Základní principy přeměny analogového signálu na digitální

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_02_Jednofázové, třífázové a řízené usměrňovače Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

Otázka 22(42) Přístroje pro měření signálů, metody pro měření v časové a frekvenční doméně. Přístroje

Modulační parametry. Obr.1

PB169 Operační systémy a sítě

ednáška a metody digitalizace telefonního signálu Ing. Bc. Ivan Pravda

Počítačové sítě. Lekce 5: Základy datových komunikací

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

Předmět A3B31TES/Př. 13

Zvyšování kvality výuky technických oborů

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_04_Zesilovače a Oscilátory

VY_32_INOVACE_AUT-2.N-06-DRUHY AUTOMATICKEHO RIZENI. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Digitální modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

Měřící přístroje a měření veličin

11. Jaké principy jsou uplatněny při modulaci nosné vlny analogovým signálem? 12. Čím je charakteristické feromagnetikum?

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Základní komunikační řetězec

Experiment s FM přijímačem TDA7000

TESTY K ODBORNÉ PŘIJÍMACÍ ZKOUŠCE MN - KIS

ochranným obvodem, který chrání útlumové články před vnějším náhodným přetížením.

VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_01_Děliče napětí frekvenčně nezávislé Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

Direct Digital Synthesis (DDS)

Účinky měničů na elektrickou síť

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Článek 1 Úvodní ustanovení

Rozprostřené spektrum. Multiplex a mnohonásobný přístup

DRUHY PROVOZU A ŠÍŘENÍ VLN

Modulační metody, datové měniče telefonní modemy

UNIVERZITA PARDUBICE. Fakulta elektrotechniky a informatiky. Analýza vybraných pulzních modulačních metod Patrik Mišenčík

Modulace a šum signálu

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

VY_32_INOVACE_CTE_2.MA_18_Čítače asynchronní, synchronní. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

HLAVA 2 - LETECKÁ POHYBLIVÁ SLUŽBA

31SCS Speciální číslicové systémy Antialiasing

Datum tvorby

MATLAB PRO PODPORU VÝUKY KOMUNIKAČNÍCH SYSTÉMŮ

Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních

25 - Základy sdělovací techniky

Učební osnova předmětu ELEKTRONICKÁ ZAŘÍZENÍ

ZDROJE MĚŘÍCÍHO SIGNÁLU MĚŘÍCÍ GENERÁTORY

Moderní technologie linek. Zvyšování přenosové kapacity Zvyšování přenosové spolehlivosti xdsl Technologie TDMA Technologie FDMA

Pracovní třídy zesilovačů

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE

Příloha č. 3 k cenovému rozhodnutí č. 01/2005

Mějme obvod podle obrázku. Jaké napětí bude v bodech 1, 2, 3 (proti zemní svorce)? Jaké mezi uzly 1 a 2? Jaké mezi uzly 2 a 3?

Kapitola 1. Signály a systémy. 1.1 Klasifikace signálů

TDA7000. Cílem tohoto experimentu je zkonstruovat FM přijímač s integrovaným obvodem TDA7000 a

A12) převod proudu na napětí pomocí OZ. B1) Nakreslete blok. schéma Vf kompenzačního mv-metru

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

Modulované signály. Protokol 1

PCM30U-ROK 2 048/256 kbit/s rozhlasový kodek stručný přehled

Test RF generátoru 0,5-470MHz

Signál v čase a jeho spektrum

ATENTOVY SPIS. Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. č. 34/1957 Sb. Přihlášeno 28. VÍL 1970 [PV )

filtry FIR zpracování signálů FIR & IIR Tomáš Novák

Výkon komunik. systémů

Světlo jako elektromagnetické záření

Seznam témat z předmětu ELEKTRONIKA. povinná zkouška pro obor: L/01 Mechanik elektrotechnik. školní rok 2018/2019

Modulace 2. Obrázek 1: Model klíčování amplitudovým posuvem v programu MATLAB

Rozdíl mezi ISDN a IDSL Ú ústředna K koncentrátor pro agregaci a pro připojení k datové síti. Pozn.: Je možné pomocí IDSL vytvořit přípojku ISDN.

Úloha č. 7 Disperzní vlastnosti optických vlnovodů

Nová řada UHF bezdrátových mikrofonů s frekvenční syntézou UWP Series

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Přenos dat v počítačových sítích

MULTIGENERÁTOR TEORIE

Vzorkovací zesilovač základní princip všech digitálních osciloskopů, záznamníků, převodníků,

PB169 Operační systémy a sítě

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.


Počítačové sítě I. 3. Přenos informace. Miroslav Spousta, 2004

Rozsah měřené veličiny

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Rádiové rozhraní GSM fáze 1

Úvod do zpracování signálů

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

Oscilátory. Oscilátory s pevným kmitočtem Oscilátory s proměnným kmitočtem (laditelné)

3.cvičen. ení. Ing. Bc. Ivan Pravda

Transkript:

Číslo projektu Číslo materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0581 VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Autor Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA Ročník druhý Datum tvorby 16.6.2012 Anotace Tematický celek je zaměřen na problematiku základů elektroniky. Prezentace je určena žákům 2.ročníku, slouží jako doplněk učiva. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Modulace

Základní druhy modulace Pro bezdrátový přenos informace na větší vzdálenosti je nutné přenášenou nízkofrekvenční informaci vtisknout (namodulovat) na nosnou vysokofrekvenční elektromagnetickou vlnu. Základní druhy modulace vyplývají z používaného signálu nosné vlny, který může být: a) sinusový b) impulsový

Základní druhy modulace s nosným sinusovým signálem Základní parametry sinusového signálu jsou : - amplituda U n - frekvence (kmitočet) W - fázový posuv u n U n sin( Wt ) Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un a kmity se nepřerušují, nastává Amplitudová modulace AM Frekvenční modulace FM Fázová modulace PhM (FáM) U n proměnná; W = konst.; = konst.; W proměnná; U n = konst.; = konst.; - proměnná; U n = konst; W = konst.;

Základní druhy modulace s nosným impulsovým signálem Základní parametry impulsového signálu jsou : - amplituda U n - šířka impulsu - š - posunutí náběžné hrany (čela) impulsu od základní polohy - p U (V) U n p š t (s) Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un nastává : Impulsová (pulsní) amplitudová modulace PAM Impulsová (pulsní) šířková modulace PŠM Impulsová (pulsní) polohová modulace PPM U n proměnná; š = konst.; p = konst.; š proměnná; U n = konst.; p = konst.; p - proměnná; U n = konst; š = konst.; Jednotlivé parametry impulsového signálu lze zakódovat číslicovým dvojkovým kódem, pak se jedná o impulsovou kódovou modulaci PCM.

Amplitudová modulace AM

Amplitudová modulace AM Při amplitudové modulaci se amplituda U n vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy U m nízkofrekvenčního modulačního signálu. Kmitočet f (W) i fáze vf nosné vlny zůstávají konstantní. Podmínky amplitudové modulace AM: U n proměnná; W = konst.; = konst.; Obr. 1

Amplitudová modulace AM Měřítkem působení modulačního signálu na nosnou je tzv. hloubka modulace m U U m n.100% - U m je amplituda modulačního signálu - U n je amplituda vf nosné vlny Z hlediska účinnosti není vhodné volit hloubku modulace 100 %, neboť pak případný vysílač musí dodávat okamžitý špičkový výkon 4 krát větší než výkon nosné vlny P š =(1+m) 2 P 0. Realizovatelná je i modulace s hloubkou přes 100 % - dochází k tzv. přemodulování. Realizace takové modulace je nesmyslná. Praktická hodnota hloubky modulace se volí 75 85 %. Obr. 2

Amplitudová modulace AM Pokud bychom modulovali nosnou vlnu jedním modulačním kmitočtem, pak by se symetricky kolem kmitočtu nosné v kmitočtovém spektru objevily dva postranní kmitočty (W w) a (W - w). V praxi ovšem obvykle modulujeme určitým kmitočtovým pásmem, pak vzniknou kolem kmitočtu nosné dvě postranní pásma [(W w 1 ) až (W w 2 )] a [(W - w 1 ) až (W - w 2 )]. Každé z postranních pásem nese celou nf informaci. U n Obr. 3 Obr. 4 U n U n m 2 W-w W W w kmitočet W-w 2 W-w 1 W 2w 2 W w 1 W w 2 kmitočet Potřebné kmitočtové pásmo, které vznikne při této modulaci na vysílači je dvojnásobkem nejvyššího modulačního kmitočtu. Moduluje-li se nf akustické pásmo pak platí: w 1 = 20 Hz; w 2 = 20 khz Je- li hodnota frekvence vf signálu např. 1 MHz, pak je šířka kmitočtového pásma 2w 2 40 khz (0,998 1,002 MHz). Podle mezinárodních úmluv je šířka kanálu pro jednotlivý amplitudově modulovaný vysílač 9 khz. Proto je třeba omezit nf pásmo na 4,5 khz. Tato šířka pásma nevyhovuje pro kvalitní přenos hudby. Výhody AM: Nevýhody AM: - snadná realizace, přijímače jsou provozně i výrobně málo nákladné. - malá účinnost, malá šířka pásma, citlivost na rušení amplitudového charakteru.

Frekvenční modulace FM

Frekvenční (kmitočtová) modulace FM Podmínky frekvenční modulace FM W proměnná; U n = konst.; = konst.; Při frekvenční modulaci se kmitočet vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy U m nízkofrekvenčního modulačního signálu. Amplituda U n a fáze vf nosné vlny zůstávají konstantní. Zvyšuje-li se v kladné půlperiodě amplituda U m, zvyšuje se frekvence vf nosné vlny. Zvyšuje-li se v záporné půlperiodě amplituda U m, snižuje se frekvence vf nosné vlny. Obr. 5

Frekvenční (kmitočtová) modulace FM Měřítkem působení modulačního signálu je index kmitočtové modulace M M F f - F je kmitočtový zdvih - f je kmitočet modulačního signálu Pro FM modulaci je stanoven kmitočtový zdvih F 50 khz; kmitočet modulačního signálu 15 khz. Pro tyto hodnoty je index kmitočtové modulace M = 3,33. Určení šířky pásma, které je potřeba při kmitočtové modulaci přenést se zjišťuje pomocí Besselových funkcí, proto se hodnota M zaokrouhluje na celé vyšší číslo => M = 4. Kmitočtově modulovaný signál má nekonečně široké spektrum postranních kmitočtů rozložených symetricky kolem kmitočtu nosné, vzájemně vzdálených o modulační kmitočet. Amplitudy těchto postranních kmitočtů, které jsou dány Besselovými funkcemi, nalezneme v matematických tabulkách. Šířku pásma, kterou je potřeba při frekvenční modulaci přenést určujeme tak, aby se obsáhly všechny postranní kmitočty s amplitudou větší než 1 nebo 2 % nosné vlny bez modulace. Z důvodu potřebné šířky pásma je přípustné použití kmitočtové modulace jen na velmi krátkých vlnách. Obr. 6 Výhody FM oproti AM: - Kmitočtově modulovaný signál není citlivý na rušení amplitudového charakteru. Amplituda nenese žádnou informaci, v přijímači je možno zařadit na vstup omezovač amplitudy. - Vysílač je lépe výkonově využit než u AM. - FM modulátor je jednodušší. - Vysílače ležící na blízkých kmitočtech se méně ruší. - FM signál má lepší odstup signál:šum. Optimálního odstupu se dosahuje optimálním využitím kmitočtového zdvihu. Nevýhody FM: -Složitější demodulátor. - Větší šířka přenášeného pásma => použití FM jen v oblasti velmi krátkých vln (VKV)

Fázová modulace PhM

Fázová modulace PhM Podmínky fázové modulace PhM proměnná; U n = konst.; W = konst.; Při fázové modulaci se fáze vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy U m nízkofrekvenčního modulačního signálu. Amplituda U n a kmitočet W vf nosné vlny zůstávají konstantní. Modulující vlnou se mění fáze nosné vlny. Změna fáze může být při kladné okamžité hodnotě modulačního signálu kladná a při záporné změně záporná, popř. naopak. Nejstrmější změna fáze nastává vždy při změně modulující vlny. Tam, kde změna modulující vlny nenastává, nemění se ani fáze nosné vlny. U fázové modulace se obvykle udává fázový zdvih Δφ. Obr. 7

Impulsová modulace

Základní druhy modulace s nosným impulsovým signálem Základní parametry impulsového signálu jsou : - amplituda U n - šířka impulsu - š - posunutí náběžné hrany (čela) impulsu od základní polohy - p U (V) U n p š t (s) Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un nastává : Impulsová (pulsní) amplitudová modulace PAM Impulsová (pulsní) šířková modulace PŠM Impulsová (pulsní) polohová modulace PPM U n proměnná; š = konst.; p = konst.; š proměnná; U n = konst.; p = konst.; p - proměnná; U n = konst; š = konst.; Jednotlivé parametry impulsového signálu lze zakódovat číslicovým dvojkovým kódem, pak se jedná o impulsovou kódovou modulaci PCM.

PAM - impulsově amplitudová modulace Signál získaný impulsovou amplitudovou modulací (PAM) je tvořen impulsy se stejnou šířkou a periodou, amplituda impulsu sleduje okamžitou hodnotu spojitého vzorkovaného signálu v okamžiku vzorkování. Systém PAM lze použít pouze na kratších přenosových trasách s nízkou hladinou šumu. Obr. 8 vzorkování PAM modulace

PŠM - impulsově šířková modulace Při impulsové šířkové modulaci (PŠM) je Informace o amplitudě signálu v okamžiku vzorkování zachycena šířkou impulsů. Amplituda impulsů získaných touto modulací je konstantní a nenese žádnou informaci. Na přijímací straně je proto možno amplitudovým omezením omezit zašumění signálu v tom je přednost PŠM před PAM. Obr. 9 vzorkování PŠM modulace

PPM - impulsově polohová modulace Při vytvoření signálu impulsovou polohovou modulací (PPM) je informace o amplitudě vzorků vyjádřena okamžitou polohou (fází) impulsů. Amplituda i šířka impulsů zůstávají stejné a nenesou žádnou informaci. Obr. 10 vzorkování PPM modulace

PCM - impulsově kódová modulace Při impulsové kódové modulaci (PCM) odpovídá každé kódové slovo na výstupu kvantizované amplitudě vzorku vstupního signálu. Přínos PCM spočívá v tom, že dvojková soustava PCM signálu má univerzální použití při zpracování i při přenosu informace, a jediným podstatným faktorem z hlediska dekódování PCM signálu je přítomnost či nepřítomnost kódového impulsu v přijatém kódovém slovu. Na příkladu jsou pro názornost použita 2 řádová místa tedy 2 2 = 4 kvantizační hladiny. Jednotlivým vzorkům PAM se přiřadí hodnota vyjádřená v dvojkové soustavě podle příslušné kvantizační hladiny. Předností je tedy především malá citlivost na šum, rušení a snadná regenerace kódovaného signálu jeho tvarováním. Nevýhodou je potřeba vysokých přenosových rychlostí PCM signál vyžaduje několikanásobně širší frekvenční pásmo než vzorkovaný spojitý signál. Zpracování a přenos může být v sériovém nebo paralelním kódu. Paralelní kód umožňuje vysokou přenosovou rychlost snížit. Obr. 11

U (V) PCM - impulsově kódová modulace (16 kvantizačních úrovní) 5 1 1 1 1 1 1 1 0 4 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 3 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 2 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 t (s)

Použité zdroje: Kesl, Jan. Elektronika I Analogová technika. Praha :BEN, 2003. 118 s. ISBN 80-7300-074-1. Obr. 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10;11: Ing. Hojka, Jiří.; Ing. Vomela,Ladislav. Radioelektronická zařízení II. Praha :SNTL, 1988. 356 s. ISBN L26-C2-IV-31/56702. Ilustrace: archiv autora