ABC-ului receptiei prin satelit!

[gessle]

MODULATOARE

ŞI

DEMODULATOARE

In scopul transmiterii la distanţă a semnalelor se utilizează semnale variabile in timp cu modulaţie in amplitudine (MA) sau cu modulaţie in frecvenţă (MF).
Un semnal periodic sinusoidal numit semnal purtător (sau purtătoare)
vp (t) = Vp cos w0t ,
este caracterizat prin amplitudinea V p şi frecvenţa f 0 (sau pulsaţia
w0=2 л f0 ).
Prin intermediul semnalului purtător se pot transmite diferite informaţii, exprimate prin valoarea amplitudinii purtătoarei sau valoarea frecvenţei.
Informaţia poate fi binară ,alocand o valoare pentru zero logic şi o valoare pentru unu logic. Spre exemplu dacă se recepţionează o putătoare cu amplitudinea de 10 V spunem că s-a recepţionat cifra 1, iar dacă amplitudinea este de 5 V spunem că s-a recepţionat 0 – logic.
Un alt exemplu se referă la transmiterea numerică, prin linia telefonică, unde un semnal cu frecvenţa de 2025 kHz este interpretat drept 0 - logic , iar un semnal cu frecvenţa de 2225 kHz este interpretat drept 1 – logic.
In multe din aplicaţii informaţia este reprezentată de un semnal variabil in timp , care are mai mult de două valori distincte (cum este in cazul semnalului binar) numit semnal modulator.
Dacă semnalul modulator acţionează asupra amplitudinii purtătoarei, frecvenţa purtătoarei fiind constantă, se obţine un semnal modulat in amplitudine (MA).
Dacă semnalul modulator acţionează asupra frecvenţei purtătoarei, amplitudinea purtătoarei fiind constantă, se obţine un semnal modulat in frecvenţă (MF).


Dacă semnalul modulator acţionează asupra fazei purtătoarei, amplitudinea purtătoarei fiind constantă, se obţine un semnal modulat in fază (MF). Dacă semnalul modulator acţionează asupra fazei purtătoarei şi asupra amplitudinii purtătoarei, se obţine un semnal modulat in cuadratură.
Transmiterea informaţiei prin atmosferă, in prezenţa unor semnale puternic pert 21421y245v urbatoare, se face cu ajutorul semnalelor modulate in frecvenţă, pentru că frecvenţa este mai puţin afectată decat amplitudinea semnalului la recepţie semnalul informaţional va fi decodat cu mai puţine erori .




Semnale modulate in amplitudine



Spunem că un semnal este modulat in amplitudine dacă semnalul util – numit semnal modulator, notat m - modifică amplitudinea Vp a purtătoarei.
Purtătoarea vp este un semnal sinusoidal
vp (t) = Vp cos w0t ,

a cărei frecvenţă (şi pulsaţie ω0) este constantă.
Presupunand că semnalul modulator este cosinusoidal
v m(t) = Vm cos (ωmt ) ,

atunci semnalul vp devine semnal purtător al informaţiei pe care o conţine semnalul modulator vm şi semnalul vp modulat de vm poate fi scris sub forma

v MA (t) = (V p + k a v m) cos (ω0t )
numit semnal modulat in amplitudine cu modulaţie MA normală.
Forma de undă a unui semnal modulat in amplitudine cu modulaţie MA normală este prezentată figura de jos:









Semnalul modulat in amplitudine poate fi descompus matematic
vMA = Vp cos (ω0t) + ka vm cos (ω0t)

in doi termeni din care primul „Vpcosω0t” reprezintă purtătoarea iar al doilea „Kavmcosω0t” reprezintă tot un semnal modulat in amplitudine.
S-a notat cu k a - factorul de comprimare.


Uneori nu se transmite purtătoarea vp şi spunem că avem un semnal modulat in amplitudine cu purtătoare suprimată

vMA.PS (t)=kavmcosω0t .
In condiţiile unui semnalul modulator armonic (vm= Vm cosωmt ) se poate scrie

vMA (t) = (Vp+kaVmcosωmt)cosω0t =Vp(1+mcosωmt)cosω0t ,

putand defini gradul de modulaţie
m= .
Matematic semnalul modulat in amplitudine poate fi exprimat astfel

vMA(t) =Vpcosω0t+mVpcosωmtcosω0t
=Vpcosω0t +cos(ω0+ωm)t + cos(ω0-ωm)t ,
incat să fie evidenţiate
Vpcosω0t - purtătoarea,
cos(ω0+ωm)t - componenta laterală stangă
cos(ω0-ωm)t - componenta laterală dreaptă.
Se constată că semnalul purtător al informaţiei Vm (definit prin
Vm = ) este prezent in componentele laterale ale semnalului modulat.


In figura de mai jos sunt reprezentate semnalele spectrale asociate unui semnal modulat in amplitudine (complet sau „normal” ).





Transmiterea semnalului modulat in amplitudine se poate face astfel :
- Cu modulaţie normală =>
vMA(t) = (Vp+kavm)cosω0t ;

-Fără purtătoare (MA- cu purtătoare suprimată) =>

vMAPS(t) = kavmcosω0t ;
-Fără purtătoare şi fără una din componentele laterale
(MA-PS-BLU), numită cu purtătoare suprimată şi bandă laterală unică =>
vMABLU(t) = cos(ω0+ωm)t
vMABLU(t) = cos(ω0+ωm)t ;

- Fără purtătoare cu o banda laterală şi un rest al celeilalte benzi laterale.

Observaţia 1 Puterea de emisie se repartizează

P= +2=+2,

o parte pe purtătoare (primul termen din relaţie) şi egal pe cele două componente laterale.
Expresia repartizării puterii a condus la introducerea sistemelor de transmisie a semnalelor modulate fără purtătoare şi numai cu una din benzile laterale (scade puterea necesară şi emiţătorul va avea un preţ de cost mai mic).
Numai că orice caştig (la emiţător) se soldează cu pierderi in altă parte (la receptor), in sensul că receptoarele pentru semnale MA-PS-BLU vor avea o schemă mai complicată decat cele pentru recepţia semnalelor MA normală – datorită faptului că trebuie să refacă purtătoarea – ceea ce conduce şi la un preţ de cost mai mare.

Observaţia 2 Concluziile desprinse considerand un semnal modulator armonic (ca mai sus) se extind şi in cazul semnalelor modulatoare de alta formă, pentru că orice semnal modulator v m se descompune intr-o sumă de semnale armonice
v m(t) =
a căror frecvenţă este multiplul frecvenţei semnalului nesinusoidal.

[gessle]

Demodularea (detecţia) - este procedeul de extragere a informaţiei utile , adică a semnalului modulator , din semnal recepţionat.
Avand in vedere că sunt mai multe procedee de transmitere a semnalului modulator , schemele electronice de detecţie sunt specifice tipului de modulare.
In cazul transmisiei “normale” (atat a purtătoarei cat şi a celor două benzi laterale) se utilizează doua tipuri de detectoare
-detectorul de valoare medie;
-detectorul de valoare de varf.
Dacă se utilizează un sistem care nu transmite şi purtătoarea (cu purtătoare suprimată) la recepţie aceasta trebuie să fie refăcută şi apoi, in etapa următoare, să se facă extragerea semnalului util.
Spre exemplu dacă semnalul recepţionat este MA-PS-BLU (cu modulaţie a amplitudinii, cu purtătoare suprimată şi bandă laterală unică) demodularea se realizează cu un aparat realizat conform schemei din figura de mai jos:




Semnalul modulat
vMA-PS = VP m f(t) cos ω0t,

care in cazul modulaţiei cu semnal sinusoidal ( f(t) = cosωmt ) se poate rescrie sub forma
vMA-PS =VP m cos ωmt cos ω0t

este inmulţit, in blocul “X”, cu purtătoarea

v0= V0cosω0t.
La ieşirea blocului de multiplicare se obţine semnalul produs notat “ v “

v= vMA-PS VpV0 m cos ωmt cosω0t =
v= cos ωmt [1+cos(2ω0t)] ,
v = cos ωmt + cos ωmt cos (2ω0t)

care se compune dintr-un semnal de joasă frecvenţă

cosωmt ,
şi un semnal de frecvenţă mare

cos ωmt cos (2ω0t) .
Filtrul trece-jos FTJ de la ieşirea circuitului de multiplicare are rolul de a permite trecerea semnalului de joasă frecvenţă, blocand componentele cu pulsaţia 2ω0 .


Circuite multiplicatoare analogice
Circuitele de multiplicare au rolul de a realizarea produsului a doua semnale vx(t) şi vy(t) pentru a obţine

v0(t)=k vx(t) vy(t).
Principiul de funcţionare al unui circuit de inmulţire se bazează pe caracteristica de intrare exponenţială a tranzistorului
IE=I0.,

unde IE este curentul de emitor al tranzistorului, VBE este tensiunea
bază –emitor, iar celelalte mărimi sunt constante pentru un tranzistor şi o temperatură dată.


Daca VBE se modifica la VBE+∆VBE atunci IE se modifica de la IE la
IE + ∆IE aşa incat, prin diferenţiere, avem

∆IE = ∆VBE = I0 ∆VBE = IE ∆VBE

∆IE= ∆VBE ,
unde VT= este tensiunea termică a tranzistorului
In schemele de multiplicare nu se foloseşte un singur tranzistor pentru modelarea ecuaţiei de mai sus ci se preferă montajele diferenţiale,
pentru a realiza o compensare a variaţiei parametrilor tranzistorului cu temperatura.



...mai multe la coltul electronistului(in curand).