модулятор и демодулятор что образуют

Модем — «модулятор-демодулятор» (ликбез).

Модем — «модулятор-демодулятор» (ликбез).

Чтобы передающее и принимающее устройства «понимали» друг друга, они должны использовать один и тот же метод модуляции. Как правило, при различных скоростях передачи данных используются разные методы модуляции, но иногда передача данных с одной и той, же скоростью тоже может осуществляться с помощью различных методов модуляции.

К основным характеристикам модема относятся:

максимальная скорость передачи данных, измеряемая в Кбит /сек или бод:

поддерживаемые протоколы работы:

возможность работы модема как факса:

наличие голосовых функций.

протоколы взаимодействия и модуляции ;

протоколы сжатия данных;

протоколы коррекции ошибок.

В протоколах взаимодействия описан порядок взаимодействия модемов между собой. В них указывается, что должен сообщить о себе вызывающий модем, и что должен ответить вызываемый модем. Согласно протоколу взаимодействия оба модема вступают в диалог и обмениваются параметрами, необходимыми для создания надежного и максимально производительного соединения.

Средства удаленного доступа широко используются при осуществлении связей между удаленными компьютерами и при обеспечении телекоммуникаций в вычислительных сетях. К числу простых телекоммуникационных устройств, которые к тому же характеризуются невысокой стоимостью, относятся модемы. Программное обеспечение модема ( firmware ) хранится в ПЗУ ( EPROM ) или флэш-памяти. Такое построение позволяет относительно легко наращивать функциональные возможности модема перезаписью его программного кода. Некоторые модемы имеют в своем составе оперативную память значительного размера, позволяя в автономном режиме принимать факсимильные и голосовые сообщения, которые сохраняются для дальнейшей обработки.

Физическое соединение модема с телефонной коммутируемой линией обеспечивается через разъем RJ 11, в современных модемах также можно найти реализацию много линейных телефонных систем ( Key Telephone System ) через разъемы RJ 12, RJ 13, а также поддержку работы на четырехпроводных выделенных линиях RJ 45, JM 8. На входе линии защищаются от перенапряжения варистором, который резко уменьшает свое сопротивление при напряжении 400. 500В. Второй каскад быстродействующей защиты, которые устанавливается во вторичную обмотку трансформатора, реализован на встречно включенных стабилитронах (рис. 1). Во входных цепях интерфейса предусмотрена, зашита линии от радиопомех, излучаемых модемом. Эта зашита, выполняется на обычных LC фильтрах. Для коммутируемых линий поддерживаются функции импульсного набора номера, «отбоя» (постоянный ток менее 0,5 мА и «Удержания линии» постоянный ток более 8 мА). Наиболее универсальна реализация, в которой набор номера выполняет реле, а постоянный ток протекает через трансформатор.

Рис. 1.

Узел фиксации телефонных звонков реализован на высоковольтной емкости, резисторе, стабилитроне и светодиодной оптронной развязке. Важным требованием к интерфейсу с линией является обеспечение симметричности входа и его гальваническая развязка. Для уменьшения зависимости импеданса от частоты используются трансформаторы с емкостной развязкой по переменному току, а параллельно вторичной обмотке трансформатора устанавливают дополнительную емкость. Входное сопротивление в 600 Ом обеспечивается нагрузочным резистором.

Источник

Модулятор. Демодулятор

Лекция 4. Усилители

Управление исполнительным органом в САР может осуществляться с помо­щью различных усилительных элементов. В качестве усилителей могут применяться электронные, магнитные, пневматические, гидравлические усилители и их сочетание. Выбор типа усилителя определяется типом измерительного преобразователя, типом и мощностью исполнительного органа.

Применение модулятора необходимо для согласования входа системы (измерительный преобразователь постоянного тока) с ее выходом (двигатель переменного тока). Модулятор включается в систему до усилителя напряжения.

В усилителях, предназначенных для управления двигателем постоянного или переменного тока, конечной ступенью является усилитель мощности. Если маломощная система, то применяется усилитель мощности электронный, для получения большой мощности используются магнитные усилители, электромагнитные усилители.

Для согласования усилителя напряжения и усилителя мощности необходим демодулятор, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, необходимое для питания обмоток управления, допустим, магнитного усилителя.

То есть усилительное устройство, предназначенное для управления исполнительным органом, не только усиливает сигнал, но и преобразует его. В общем случае, в усилитель входят усилитель напряжения, усилитель мощности, модулятор, демодулятор.

Модулятор. Демодулятор

По принципу действия различают коммутационные и балансные модуляторы. В коммутационных модуляторах модуляция осуществляется коммутатором вибрационного типа.

В балансных модуляторах используется принцип нарушения баланса схемы при подаче на вход постоянного напряжения.

Но применяемым элементам различают модуляторы электромеханические (использую реле), электронные (на полупроводниках), магнитные (на основе магнитных усилителей).

Модулятор обычно характеризуют зависимостью напряжения на выходе от напряжения постоянного тока на входе, величиной постоянной времени, наличием высших гармоник в выходном напряжении. Выходной сигнал модулятора равен:

(4.1)

Из (4.1) следует, что модулятор умножает сигнал f(t) на гармоническую функцию (sin ω_оt). Но это в идеальном случае. Реально же сигнал f(t) умножается на некоторую периодическую функцию m(t), период которой определяется несущей частотой, форма волны отличается от гармонической. Реальный выходной сигнал равен:

(4.2)

Периодическую функцию m(t) можно представить рядом Фурье:

(4.3)

Тогда выходной сигнал равен:

(4.4)

Из (4.4) следует, что на входе модулятора присутствуют составляющие высоких и низких частот; составляющие высших гармоник, составляющие частоты сигнала информации. Для выделения сигнала (4.1) используют полосовые фильтры, полоса пропускания которых зависит от максимально возможной частоты сигнала f(t).

Демодулятор выполняет функции, обратные модулятору, то есть преобразует переменный сигнал в постоянный, причем напряжение постоянного тока пропорционально по величине входному сигналу, полярность определяется фазой входного напряжения переменного тока.

Демодулировать cигнал можно, умножив на sint, то есть если на вход демо­дулятора поступает сигнал

то на выходе демодулятора имеем

(4.5)

Восстановленный сигнал содержит информацию и гармоники несущей часто­ты. Для выделения сигнала информации и подавления гармоник на выходе демодулятора ставится фильтр низких частот.

Магнитные усилители

Основными характеристиками магнитного усилителя являются зависимость амплитуды выходного тока (тока нагрузки) от величины подмагничивающего (управляющего) тока; коэффициент усиления по току, коэффициент усиления по мощности.

Зависимость тока нагрузки от тока в подмагничивающей обмотке называется нагрузочной характеристикой магнитного усилителя (рис. 4.1). При отсутствии тока в обмотке управления ток нагрузки минимален и называется током холостого хода.

(4.6)

(4.7)

Рис. 4.1. Нагрузочная характеристика магнитного усилителя

Для увеличения коэффициента усиления используют магнитные материалы, у которых магнитная проницаемость резко меняется при изменении подмагничиващего ноля, повышают частоту источника питания; используют обратную положи­тельную связь.

На рис. 4.2 приведены нагрузочные характеристики магнитного усилителя с обратной связью для различных значений коэффициента усиления К_ос. При возрастании К_ос возрастает крутизна ветви с положительной обратной связью, следовательно, увеличивается коэффициент усиления К. При увеличении К_ос увеличивается ток холостого хода.

Рис. 4.2. Нагрузочные характеристики магнитного усилителя

На практике используются дифференциальные, мостовые, трансформаторные магнитные усилители.

Источник

Модулятор и демодулятор следящей системы

Страницы работы

Содержание работы

ГЛАВА VIII. МОДУЛЯТОР И ДЕМОДУЛЯТОР СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ.

8.1. Принцип действия

Модулятор преобразует низкочастотный сигнал в высокочастотный, содержащий в себе информацию о преобразуемом сигнале в виде огибающей.

Демодулятор преобразует высокочастотный сигнал в сигнал, содержащий в себе информацию о законе изменения огибающей, содержащейся в преобразуемом сигнале.

Рассматриваемые модуляторы и демодуляторы являются ключевыми устройствами и осуществляют, в соответствии со своим названием, модулирование или демодулирование (детектирование) входного сигнала, т.е. коэффициент передачи К этих устройств меняется во времени релейно, с частотой опорного напряжения, управляющего ключом (рис.1), где k₁(t) – для однополупериодного, а k₂(t) – для двухполупериодного устройства).

Простейший ключ – это транзистор, работающий в ключевом режиме (рис. 2,а).

Этот ключ можно использовать как для модуляции, так и для демодуляции входного сигнала U_вх.

Рассмотрим случай, когда этот ключ работает демодулятором (рис. 2,б).

Рассматриваемый транзисторный ключ (рис. 2,а) закрывается в случае знаков входного и опорного напряжений, изображенных на рисунке без скобок. В случае знаков в скобках – ключ открывается. Поэтому данный детекторный ключ пропускает входной сигнал на выход только в течении одного полупериода, а во второй полупериод ключ размыкает цепь, и входной сигнал на выход не пропускается (однополупериодной детектирование).

Пропускаемые на выход полуволны входного сигнала, как видно из рис. 2,б, своими пиками описывают огибающую, содержащуюся во входном сигнале. Это значит, что цель демодуляции достигнута.

Ясно, что частота изменения опорного напряжения должна быть равной частоте изменения входного сигнала (частоте несущей).

Теперь рассмотрим работу того же ключа (рис. 2,а) в режиме модуляции (рис. 2,в).

В отличие от демодулятора, в модуляторе не требуется равенства частоты изменения опорного напряжения частоте изменения входного сигнала (поэтому сочетание знаков в скобках и без скобок для входного и опорного сигналов на рис. 2,а, возможно любое).

Рассматриваемый модуляторный ключ пропускает или не пропускает входной сигнал на выход в зависимости от знака опорного напряжения. Опорный сигнал меняет свой знак с определенной частотой, поэтому входной сигнал будет появляться на выходе с той же частотой в виде импульсов, величина которых определяется величиной входного сигнала, пропускаемого в данный момент на выход. Таким образом, осуществляется однополупериодная модуляция входного сигнала.

Из рис. 2,б и рис. 2,в видно, что данные демодуляторы и модуляторы являются фазочувствительными.

Ключ, изображенный на рис. 2,а характеризуется существенной неидеальностью, проявляющейся в следующем: когда транзистор открыт, тогда, как известно, падение напряжения на его переходе коллектор – эмиттер не равно нулю, имеет место остаточное напряжение насыщения U_ост=U_кэнас. Поэтому, даже если входной сигнал нулевой, сигнал на выходе не равен нулю, что является ошибкой преобразования. Когда транзистор закрыт, тогда вследствие протекания тока утечки при нулевом сигнале на входе – сигнал на выходе будет отличен от нуля, что также является ошибкой преобразования.

Перечисленные ошибки преобразований данного ключа можно существенно уменьшить, если перейти к схеме из двух инверсно включенных транзисторов (рис. 3).

Этот ключ работает аналогично рассмотренному однотранзисторному ключу с той разницей, что ошибки в его работе, вызванные неидеальностью транзисторного ключа, будут значительно меньшими. Это обеспечивается встречным включением транзисторов, вследствие чего остаточные напряжения и токи утечки транзисторов частично компенсируют друг друга:

Величина остаточного напряжения U_ост при инверсном включении транзисторов меньше, чем при прямом.

Таким образом, при нулевом входном сигнале – ошибочное отклонение выходного сигнала от нуля в рассмотренном двухтранзисторонм ключе окажется меньшим, чем в однотранзисторном ключе.

8.2 Коэффициент передачи

Как было сказано, коэффициент передачи k модулятора и демодулятора, которые здесь рассматриваются, изменяются во времени релейно. Поэтому условимся, что, говоря «коэффициент передачи», будем подразумевать значение усредненного модуля коэффициента передачи устройства.

Коэффициент передачи однополупериодных устройств.

Источник

Основное назначение модулятора и демодулятора.

Основная функция модулятора:

преобразовать сообщение в сигнал x(t)→ s(t), который должен иметь такую форму, характеристики и параметры, которые позволят с помощью ДМ преобразовать в принятый сигнал в принятое сообщение с наилучшим качеством

y(t)→ x*(t). Требования по качеству задаются пользователем. В том числе задаются и показатели качества:

1) минимальное отличие принятого сигнала от переданного;

2) скорость передачи;

3) задержка переданных сообщений.

преобразовать принятый сигнал при всех его искажениях в канале в принятое сообщение с тем качеством, которое удовлетворяет пользователя.

СПЕКТРАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛА.

(частным случаем являются частотные спектры сигнала)

И время и частота- очень дорогие природные ресурсы.

При частотном описании встретим следующие особенности:

пусть 1) s(t)- периодическая функция от времени, тогда окажется

Если s(t) непериодическая, то спектр сигнала на оси частот будет выглядеть как непериодическая функция частоты.

Для периодического сигнала спектр сигнала может быть получен с помощью разложения этого сигнала в ряд Фурье. Если непериодический сигнал, то спектр получается с помощью разложения в интеграл Фурье.

Спектральное ( частотное) представление периодического сигнала.

п – натуральное число.

n- число сдвигов, равных периоду сигнала.

Чтобы существовал частотный спектр, необходимо :

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Рассмотрим однополупериодный демодулятор, у которого на вход подан высокочастотный сигнал с постоянной амплитудой (рис. 4).

Действующее значение входного сигнала, если он синусоидален, следующее:

.

Среднее значение выходного сигнала

.

Тогда коэффициент передачи однополупериодного демодулятора можно найти:

.

Теперь рассмотрим однополупериодный модулятор, на вход которого подан постоянный во времени сигнал (рис. 5).

Среднее значение сигнала на выходе

.

Тогда коэффициент передачи однополупериодного модулятора

.

Коэффициент передачи двухполупериодных устройств.

Рассмотрим двухполупериодный демодулятор с прежним синусоидальным сигналом на входе (рис. 6).

В этом случае входной сигнал характеризуется следующим средним значением.

.

Тогда коэффициент передачи двухполупериодного демодулятора

.

Теперь рассмотрим двухполупериодный модулятор с постоянным сигналом на входе (рис. 7).

Найдем действующее значение напряжения на выходе данного модулятора:

.

Тогда коэффициент передачи двухполупериодного модулятора

.

Схема двухполупериодного демодулятора и вид сигналов в нем изображены на рис. 8,а и на рис. 8,б, где U_k1 и U_k2 – напряжения на выходе первого и второго транзисторного ключа, рассматриваемые относительно средней точки трансформатора, U_вых = U_k1 + U_k2.

Знаки напряжений, указанные на рис. 8,а без скобок, соответствуют нечетному полупериоду, а знаки в скобках – четному. Принцип работы данного модулятора ясен из графиков (рис. 8,б).

Схему двухполупериодного демодулятора (рис. 8,а) может быть использована для работы в режиме двухполупериодной модуляции. Для этого необходимо входной сигнал модулятора подать на выходные клеммы демодулятора (рис. 9,а).

На рис. 9,б изображены зависимости сигналов в схеме от времени.

U_к1 и U_к2 – напряжения на выходе первого и второго транзисторного ключа, рассматриваемые относительно средней точки трансформатора,

8.3 О фильтре демодулятора (обеспечение требуемых пульсаций).

Итак, на выходе демодулятора появляются импульсы, вырезанные из входного сигнала. Интересующая нас огибающая входного сигнала демодулятора описывается импульсами на выходе демодулятора. Чтобы получить сигнал, явно характеризующий данную операцию, поставим на выходе демодулятора сглаживающий фильтр (рис. 10).

Пусть сопротивление R’ мало (предполагается, что это выходное сопротивление операционного усилителя, например). Тогда, учитывая малость сопротивления открытого ключа демодулятора, можно сказать, что постоянная времени заряда конденсатора фильтра (С_ф) мала, и, следовательно, при заряде конденсатора напряжение на нем примерно повторяет входной сигнал фильтра (выходной демодулятора).

На рис. 11 показан возможный сигнал на выходе фильтра (случай однополупериодного модулятора).

Упростим вид сигнала U_вых.ф (t) (рис. 12).

Ясно, что чем меньше амплитуда пульсаций, тем качественнее выделяется огибающая модулированного входного сигнала демодулятора. Размах пульсаций можно охарактеризовать с помощью коэффициента пульсаций:

,

где U_п – действующее значение напряжения пульсаций, (т.к. напряжение пульсаций имеет форму треугольника);

U_ср – среднее значение напряжения пульсаций.

U_разм – удвоенная амплитуда пульсаций, размах пульсаций;

– амплитуда пульсаций;

Т – период входного сигнала фильтра.

Учитывая то, что мы сделали ряд допущений, поставим цель найти приближенную связь между коэффициентом пульсаций g_п1 (для случая однополупериодного модулятора) и параметрами фильтра С_ф и R_ф.

Сначала будем искать выражение для U_п.

Из рис. 12 видно, что треугольники ABC и A’BC’ подобны, поэтому можно записать равенство

.

, и подставим (Т – t) в выражение

, где DQ – изменение заряда на обкладках конденсатора:

, где I_ср – среднее значение тока пульсаций, ток разряда:

.

Тогда можно записать:

где f – частота модуляции входного сигнала демодулятора:

.

Теперь можно записать выражение, дающее связь между коэффициентом пульсаций в случае однополупериодного демодулятора и параметрами фильтра

.

В случае двухполупериодного демодулятора пульсации в два раза меньше:

.

Источник