Вимірювання при частотної модуляції
Системи з частотною модуляцією мають високу завадостійкістю, тому їх застосовують для високочастотного радіомовлення на ультразвукових хвилях, для передачі сигналів звукового супроводу телебачення, в радіорелейних і супутникових лініях зв'язку, а також для передачі телеграфних та фототелеграфних сигналів.
Якщо модуляція виробляється одним синусоїдальним тоном, то вираз для частотномодулірованного коливання має вигляд
де - амплітуда високочастотного коливання;
- значення високої (несучої) частоти до модуляції;
- частоти напруги, що модулює;
- індекс частотної модуляції, який визначається з виразу
де - відхилення високої частоти при модуляції - девіація частоти.
Миттєве значення частоти частотномодулірованного сигналу буде.
Девіація частоти при модуляції пропорційна тільки амплітуді напруги, що модулює і не залежить від його частоти:
На малюнку 2 наведено графік частотномодулірованного коливання, відповідний виразу (2.4). Частота модулюючого коливання визначає швидкість зміни миттєвого значення девіації. (- максимальна девіація).
Малюнок 3 - Графік частотно-модульованого коливання
У практиці радіовимірів, особливо в умовах експлуатації, визначається девіація частоти; індекс частотної модуляції при модуляції однієї частотою визначається за формулою (2.5). Для точних вимірювань частотно-модульованих коливань при налаштуванні передавальних і калібрування вимірювальних пристроїв визначається індекс частотної модуляції. а за формулою (2.5) - девіація частоти.
Вимірювання девіації частоти
Найбільш просто девіацію частоти вимірювати методом частотного детектора. Сутність його полягає в тому, що частотно-модульовані коливання перетворюються в амплітудно-модульовані, а потім детектируются амплітудним детектором, в результаті чого виходить напруга, пропорційне напрузі модулирующей частоти. Ця напруга вимірюється піковим вольтметром, включеним на виході амплітудного детектора. Як випливає з виразу (2.6), шкалу пікового вольтметра можна проградуювати безпосередньо в одиницях відхилення частоти - кілогерц. Частотно-модульовані коливання перетворюються в коливання низької частоти частотним детектором (див. Малюнок 4), характеристика якого має вигляд S-подібної кривої. Деталі частотного детектора, особливо коливальні контури, повинні бути особливо високої якості, так як найменша зміна їх параметрів в часі викликає значну похибку вимірювань.
Малюнок 4 - Схема частотного детектора
Блок-схема приладу для вимірювання девіації методом частотного детектора приведена на малюнку 4. Прилад являє собою, по суті, калібрований високочастотний приймач частотно-модульованих коливань з вимірювальними приладами для безпосереднього зчитування потрібних величин. Модульований сигнал перетвориться в проміжну частоту, посилюється, обмежується і надходить на частотний детектор, вихідна напруга якого пропорційно девіації частоти; результат детектування проходить через фільтр нижніх частот, посилюється і вимірюється піковим вольтметром. Шкала останнього проградуірована в одиницях девіації - кілогерцах. За допомогою внутрішнього калібратора перевіряються частотний детектор і вся вимірювальна частина приладу. Похибка вимірювання складає.
Малюнок 5 - Блок-схема вимірювача девіації частоти
Завдання: визначити дійсне значення девіації частоти, враховуючи похибку вимірювання і показання пікового вольтметра, шкала якого проградуйована в одиницях девіації - кілогерцах.
Наприклад, на РРЛ з частотним ущільненням багатоканальне повідомлення передається за допомогою частотної модуляції передавача. Для здійснення з'єднання РРЛ необхідно щоб девіація частоти була однакова, тобто для різного числа каналів МККР вказує величину ефективної девіації частоти. При цьому вимірювальний рівень і.
Зазвичай визначають верхню межу середньої потужності багатоканального повідомлення і розраховують ефективну величину девіації частоти.
Таблиця 9 - Ефективне значення девіації частоти на канал. кГц
Максимальне число каналів, N
Ефективне значення девіації частоти. кГц
При порівнянні вимірюваної величини з урахуванням похибки з розрахункової зробити висновок про відповідність рекомендаціям МККР.
Хід виконання розрахунку
1. Визначення індексу частотної модуляції
2. Виходячи з таблиць 3 і 4 визначається ефективна девіація частоти на один канал і розраховується індекс частотної модуляції по формулі 2.2, в якій.
3. Використовуючи коефіцієнти функції Бесселя першого роду і отримане значення індексу модуляції, будується спектр ЧМ сигналу одного каналу.
Малюнок 6 - Графіки функції Бесселя першого роду
Коефіцієнти Бесселя для:
Малюнок 7 - Спектр ЧМ сигналу одного каналу