Модуляция и детектирование

Подробности

Обновлено 20.07.2018 23:16

«Физика - 11 класс»

Амплитудная модуляция высокочастотных колебаний достигается специальным воздействием на генератор высокочастотных незатухающих колебаний.
Модуляцию можно осуществить, изменяя на колебательном контуре напряжение, создаваемое источником.
Чем больше напряжение на контуре генератора, тем больше энергии поступает за период от источника в контур.
Это приводит к увеличению амплитуды колебаний в контуре.
При уменьшении напряжения энергия, поступающая в контур, также уменьшается, поэтому уменьшается и амплитуда колебаний в контуре.

Если менять напряжение на контуре с частотой, много меньшей частоты колебаний, вырабатываемых генератором, то изменения амплитуды этих колебаний будут приближенно прямо пропорциональны изменениям напряжения.
В самом простом устройстве для осуществления амплитудной модуляции включают последовательно с источником постоянного напряжения дополнительный источник переменного напряжения низкой частоты.
Этим источником может быть, например, вторичная обмотка трансформатора, если по его первичной обмотке проходит ток звуковой частоты.
В результате амплитуда колебаний в колебательном контуре генератора будет изменяться в такт с изменениями напряжения на транзисторе.
Это и означает, что высокочастотные колебания модулируются по амплитуде низкочастотным сигналом.

Временную развертку модулированных колебаний можно непосредственно наблюдать на экране осциллографа, если подать на него напряжение с колебательного контура.

Кроме амплитудной модуляции, в некоторых случаях применяют частотную модуляцию — изменение частоты колебаний в соответствии с управляющим сигналом.
Ее преимуществом является большая устойчивость по отношению к помехам.

Детектирование

Принятый приемником модулированный высокочастотный сигнал даже после усиления не способен непосредственно вызвать колебания мембраны телефона или рупора громкоговорителя со звуковой частотой.
Он может вызвать только высокочастотные колебания, не воспринимаемые нашим ухом.
Поэтому в приемнике необходимо сначала из высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал звуковой частоты, т. е. провести детектирование.

Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью — детектор.
Таким элементом может быть полупроводниковый диод.

Принцип работы полупроводникового детектора

Пусть этот прибор включен в цепь последовательно с источником модулированных колебаний и нагрузкой.

Ток в цепи будет идти преимущественно в одном направлении, отмеченном на рисунке стрелкой, так как сопротивление диода в прямом направлении много меньше, чем в обратном.
Мы вообще можем пренебречь обратным током и считать, что диод обладает односторонней проводимостью.
Вольт-амперную характеристику диода приближенно можно представить в виде ломаной, состоящей из двух прямолинейных отрезков.

В цепи будет идти пульсирующий ток, график силы тока которого показан на рисунке.
Этот пульсирующий ток сглаживается с помощью фильтра.

Простейший фильтр представляет собой конденсатор, присоединенный к нагрузке.

Фильтр, работает так.
В те моменты времени, когда диод пропускает ток, часть его проходит через нагрузку, а другая часть тока ответвляется в конденсатор, заряжая его.
Разветвление тока уменьшает пульсации тока, проходящего через нагрузку.
Зато в промежутке между импульсами, когда диод заперт, конденсатор частично разряжается через нагрузку.
Поэтому в интервале между импульсами ток через нагрузку идет в ту же сторону (штриховые стрелки).
Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор.
В результате этого через нагрузку идет ток звуковой частоты, форма колебаний которого почти точно воспроизводит форму низкочастотного сигнала на передающей станции.

Более сложные фильтры сглаживают небольшие высокочастотные пульсации, и колебания звуковой частоты происходят более плавно.

Простейший радиоприемник

Простейший радиоприемник состоит из колебательного контура, связанного с антенной, и подключенной к нему цепи, состоящей из детектора, конденсатора и телефона.

В колебательном контуре радиоволной возбуждаются модулированные колебания.
Катушки телефонов выполняют роль нагрузки.
Через них идет ток звуковой частоты.
Небольшие пульсации высокой частоты не сказываются заметно на колебаниях мембраны и не воспринимаются на слух.

Модулировать можно амплитуду или частоту колебаний.
Проще всего осуществляется амплитудная модуляция.

При детектировании переменный ток выпрямляется и высокочастотные пульсации сглаживаются фильтром.

Источник: «Физика - 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика

Что такое электромагнитная волна --- Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн --- Плотность потока электромагнитного излучения --- Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи --- Модуляция и детектирование --- Свойства электромагнитных волн --- Распространение радиоволн --- Радиолокация --- Понятие о телевидении. Развитие средств связи --- Краткие итоги главы