Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Радио

2004: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
2003: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2002: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
2000: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1999: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1998: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1971: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
1947: 
1, 2, 3, 4, 5
1946: 
1, 2, 3, 4-5, 6-7, 8-9

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал Радио 2 номер 1946 год. Частотная и амплитудная модуляция
Частотная и амплитудная модуляция

И. Я. Эфрусси

Довольны ли мы нашим радио? Довольны, кажется: мы к нему привыкли. Мы привыкли к тому, что время от времени музыку прерывают резкие трески. Мы притерпелись к постоянному шумовому фону, в котором тонет иногда тонкое pianissimo оркестра. Мы склонны даже не замечать этих маленьких дефектов нашего радио.

Но хотя и трудно привыкнуть к беде, — отвыкнуть от нее лепко. И если нам предложат радио без тресков, рацию без шумов, то мы примем его с восхищением.

Именно на это и претендует частотная модуляция: на исключение тресков, yа снижение шумового фона, на возможность расширения динамического диапазона, т. е. увеличения разницы между сильными и слабыми звуками, и, наконец, на расширение передаваемого спектра низких частот, т. е. на воспроизведение натурального звучания оркестра.

рис.1
Рис.1 Несущая частота не
модулируется

Посмотрим, за счет чего же это достигается, какие возможности представляет частотная модуляция и какие ограничения на нее наложены. Сравним для этого частотную модуляцию с привычной нам амплитудной модуляцией. При аплитудной модуляции, как известно, амплитуда колебаний следует за кривой низкочастотного микрофонного тока (усиленного, конечно). Это значит, что при отсутствии звука перед микрофоном амплитуда колебаний сохраняет свою среднюю величину, например, так, как это показано на рис. 1, верхняя половина которого изображает колебания высокой частоты, а нижняя — низкочастотный ток, возбуждаемый звуком перед микрофоном. Рис. 1 соответствует отсутствию авука, когда низкочастотный ток равен нулю. Но вот возник звук, появился модулирующий низкочастотный ток. При положительной полуволне низкочастотного тока амплитуда колебаний увеличивается, при отрицательной — уменьшается. Мы видим это на рис. 2, причем по прежнему верхняя половина рисунка изображает колебания высокой частоты, нижняя — низкочастотный ток. Заметим, что в действительности при передаче речи, не говоря уже о музыке, например, оркестровой, картина будет неизмеримо сложнее. Для ясности изображения мы показали простую тональную модуляцию (т. е. модуляцию одним простым тоном). Но принципиальной стороны дела это не меняет, поэтому мы и дальше будем пользоваться этим простым примером.

Допустим теперь, что сила звука перед микрофоном возрастает я достигает, наконец, ее предельно допустимой величины. В этом случае амплитуда колебаний высокой частоты может дойти при положительной полуволне низкочастотного тока до двойной величины и уменьшиться до нуля при отрицательной полуволне, как это показало на рис. 3. Такую модуляцию называют обычно стопроцентной.

А что же произойдет, если сила звука еще увеличатся выше допустимой? Это приведет к искажениям передачи, очень неприятным на слух. Примерная картина этого явления, называемого «перемодуляцией, изображена на рис. 4.

рис.2
Рис. 2. Несущая частота
модулирована по амплитуде

Посмотрим теперь, какой вид будут иметь колебания высокой частоты при частотной модуляции. Само собой разумеется, что при отсутствии звука и, следовательно, модуляции способ модуляции безразличен. Поэтому рис. 1 сохраняет свое значение и для частотной модуляции. При появлении же звука картина будет другая. Амплитуда колебаний не будет меняться, частота же их будет следовать за низкочастотным током, увеличиваясь, например, при положительной полуволне и уменьшаясь при отрицательной. Если, например, средняя частота передатчика равнялась 40 мегациклам, или сорока миллионам периодов в секунду, то она будет теперь изменяться в пределах, например, от 40 миллионов 30 тысяч периодов в секунду до З9 миллионов 970 тысяч периодов в секунду. Условное изображение этого явления можно видеть на рис. 5. Мы говорим «условное» потому, что приведедное в нашем примере изменение частоты в 30 килоциклов при сохранении соотношения между периодами высоких и низких частот изобразить на нашем графике было бы совершенно невозможно.

На рис. 6, аналогичном рис. 3, повторено то же построение в предположении максимального звука перед микрофоном. Мы видели, что при дальнейшем увеличении звука в случае амплидной модуляции наступали резкие искажения, Поэтому стопроцентная модуляция являлась тем естественным пределом, превышать который не допускалось ни в коем случае. При частотной модуляции этого естественного предела не имеется. И модуляцию, соответствующую максимальному звуку, можно назвать стопроцентной только условно.

рис.3
Рис. 3. Стопроцентная
модуляция несущей
частоты по амплитуде
 
рис. 4
Рис. 4.
Перемодуляция при
амплитудной
модуляции

Как же характеризуется глубина частотной модуляции? В отличие от амплитудной модуляции, где процентное ее определение является исчерпывающим, частотная модуляция характеризуется двумя понятиями, с которыми нам следует познакомиться.

Первое из них — это девиация частоты, т. е. отклсадение частоты от ее среднего значения. Величина девиации зависит от силы звука. Максимальной силе звука соответствует максимальная девиация частоты. Выборы максимальной девиация определяются целым рядом факторов, с которыми мы познакомимся а будущем. Здесь же заметим только, что для радиовещательных станций по существующему стандарту максимальная девиация частоты составляет 75 килоциклов.

Второе понятие, характеризующее частотную модуляцию, носит название индекса модуляции. Индекс модуляции равен отношению девиации частоты к частоте модулирующего низкочастотного тока или, кратко, к частоте модуляции Если частота модуляции равна, например, одному килоциклу, а девиация частоты в данный момент, соответственно силе звука, равна 30 килоциклам, то индекс модуляции будет равен - 30. Очевидно, что в процессе модуляции, когда и частота модуляции, и сила звука, а следовательно, и девиация частоты непрерывно меняются, индекс модуляции может принимать самые разнообразные значения. Поэтому для характеристики радиостанции условились пользоваться индексом, соответствующим максимальной девиации и самому высокому тону, на которые рассчитана станция. Так например, если максимальная девиация частоты равна (согласно стандарту) 75 килоциклам и станция рассчитана на передачу полосы частот от 50 до 10 000 пер/сек.. то характеризующий ее индекс модуляции будет равен

Подчеркнем еще раз важное обстоятельство, которое следует твердо запомнить: девиация частоты зависит не от частоты модуляции, а только от силы звука, так же как амплитуда колебаний зависит от силы звука в случае амплитудной модуляции.

Теперь остановимся на тех преимуществах частотной модуляции перед амплитудной, которые вытекают непосредственно из самого принципа частотной модуляции.

При отдельных сильных звуках перед микрофоном, звуках, резко превышающих средний уровень, а случае амплитудной модуляции получаются очень неприятные искажения. Это заставляет снижать средний уровень модуляции так, чтобы именно эти редкие, но очень сильные звуки достигали стопроцентной модуляции. Такой метод очень невыгоден, так как приводит к уменьшению величины полезного сигнала в приемнике, то-есть в конечном итоге — к уменьшению дальности действия станции.

Другим способом борьбы с перемодуляцией является применение компрессии, т. е. автоматическое снижение амплитуды модулирующего тока при сильных звуках. Такая система, приводя к уменьшению динамического диапазона, вносит в радиопередачу неестественность, снижает ее художественную ценность.

Рис. 5
Рис. 5. Несущая частота
модулированная по
частоте
 
Рис. 6
Рис. 6. Модуляция по частоте
более глубокая, чем в
случае изображенном на рис. 5

При частотной модуляции, как мы видеи, естественного предела модуляции не существует.

Очень оилъные звуки могут вызвать девиацию частоты больше заданной (например 75 килоциклов); при этом искажений может совсем не быть, если имеется некоторый запас линейности в модуляционных каскадах передатчика, в детекторном и оконечном каскадах приемника. Если же запас линейности недостаточен, то возникающие искажения не будут иметь такого неприятного характера, как при амплитудной модуляции.

Чтобы сказанное было ясно, необходимо детальнее рассмотреть содержание термина «линейность». Если выходное напряжение каскада в точности пропорционально входному, то мы называем этот каскад линейным. Очевидно, что никакой каскад не может быть линейным беспредельно. При каких-то входных напряжениях начинают захватываться крайние изогнутые участки анодной характеристики, возникают сеточные токи — линейность нарушается, появляются искажения. Регулируя громкость приемника, мы стремимся к тому, чтобы даже при самых сильных звуках не было искажений. Тем самым мы ставим оконечный каскад приемника в «линейный режим». Неопытные радиослушатели часто устанавливают громкость несколько выше, чем это следует. Тогда самые сильные звука оказываются искаженными, художественность нарушается. Еще хуже обстоит дело если нелинейность допущена на передатчике: тогда при любой регулировке приемника сильнее звуки будут искажены.

Вторым преимуществом частотной модуляции является ее нетребовательность к линейности в каскадах усиления высокой и промежуточной частоты. Чтобы убедиться в этом, допустим, что характеристика рассматриваемого каскада имеет вид. показанный на рис. 7. Характеристика эта показывает зависимость выходного напряжения высокой частоты от входного напряжения высокой частоты. Не следует смешивать такую характеристику с обычными статическими характеристиками лампы. Кривая рис. 7 является результатом работы каскада в целом, включающего входной и выходной контуры, и позволяет судить (если она начерчена не произвольно, как у нас, а в соответствующем масштабе) о правильности выбора режима лампы, о качестве контуров и т. д.

Естественно, что кривая рис. 7 начинается от нуля: когда входное напряжение равно нулю, выходное напряжение, конечно, отсутствует. Далее, до некоторого предела (помеченного буквой А) она идет линейно, т. с. выходное напряжение пропорционально входному. После этого предела линейность нарушается, выходное напряжение еще растет при увеличения входного, но не пропорционально ему. Наконец, после точки В выходное напряжение вообще перестает расти при увеличении входного напряжения. Заметим, что при некоторых режимах ламп выходное напряжение может даже падать при увеличении входного.

Рис. 7
Рис. 7. Примерная
характеристика
ксаскада услиения
высокой или промежуточной
частоты
 
Рис. 8
Рис. 8. Амплитуда сигналов
не выходит за прделы
линейной части
характеристики

Если входное напряжение модулировано по амплитуде (как показано на рис. 8) и не выходит за пределы линейности, то выходное напряжение в точности пропорционально ему и, следовательно, не искажено. При увеличении же входного напряжения (см. рис. 9) возникают сильные искажения, сохрадяющиеся ори детектировании и усилении низкой частоты.

Таким образом, нелинейность в каскадах усиления высокой н промежуточной частот при амплитудной модуляции может вызвать большие искажения. Чтобы их избежать, необходимо применять специальные меры, препятствующие чрезмерному возрастанию напряжения (наиболее распространенная из этих мер — автоматическое регулирование усиления).

При частотной модуляции, поскольку амплитуда входного напряжения остается постоянной (не модулируется), и выходное напряжение остается постоянным. Это настолько очевидно, что не требует пояснения. Что же касается модуляции частоты, то нелинейность каскада не может оказать на нее никакого воздействия.

Правда, нелинейность каскада усиления приводит к появлению гармоник высокой частоты (т. е. при частоте, например, 5 мегациклов к появлению токов частоты 10 мегациклов, 15 мегациклов и т. д.). Но эти гармоники отсеиваются последующими контурами.

Наконец, при амплитудной модуляции чем сильнее сигнал, тем громче мы его слышим, ибо увеличение модулированного по амплитуде сигнала увеличивает и детектированный ток и не только его постоянную составляющую, но и переменную. Последняя же после усиления по низкой частоте и определяет громкость звука.

На радиоприеме это сказывается не только пои перестройке приемника с одной станции на другую, но и при приеме одной и той же станции, если из-за фединга сила сигнала уменьшается.

Для борьбы с этими колебаниями уровня громкости служит автоматическое регулирование усиления. Оно может значительно снизить неприятные последствия фединга, но не может полностью устранить их.

Прием частотной модуляции можно осуществить таким образом, чтобы в известных предела громкость не зависела от силы сигнала, а только от девиации частоты, т. е. от глубины модуляции, и, следовательно, только от громкости звука перед микрофоном, а это нам и требуется. Для того чтобы осуществить этот случай, нужно сделать так, чтобы детектор приемника частотно-модулированных колебаний не реагировал на изменения амплитуды их, а только на изменения частоты. Такой детектор называется частотным. Применение ограничителя, о котором будет подробнее сказано ниже, позволяет осуществлять частотный детектор, который не отзывается на изменения амплитуды принимаемого сигнала.

Не надо думать, конечно, что при беспредельном убывании силы сигнала громкость приема сохраняется неизменной. Чудес не бывает. Если сила сигнала будет уменьшаться, то до некоторого предела громкость будет оставаться неизменной; при дальнейшем же уменьшении силы сигнала громкость приема начнет падать и в конце концов прием вообще прекратится. Поэтому указанное преимущество частотной модуляции — нечувствительность к изменению амплитуды сигнала — сохраняется только при достаточно сильных сигналах.

Обратимся теперь к вопросу о помехах. Чтобы разобрать его, нам следует предварительно познакомиться с одним из важнейших элементов приемника частотно-модулированных колебаний, именно с ограничителем. Ограничителем нзывается каскад, включаемый перед частотным детектором, обладающий характеристикой, показанной на рис. 7, и удовлетворяющий следующим условиям: во-первых, подводимое к ограничителю напряжение достегает точки Л при возможно малых входных напряжениях, во-вторых, участок АВ очень короток и, в-третьих, часть, следующая за точкой В, как можно меньше отличается от горизонтальной прямой. Для нормальной работы ограничителя, следовательно, необходимы такое усиление приемника (до ограничителя) и такая сила сигнала, чтобы амплитудные значения подводимых к ограничителю напряжений лежали оправа от точки В, никаких искажений при этом как указывалось, не будет. При этих условиях импульсная помеха, отличающаяся краткостью действия и большой амплитудой, будет срезана ограничителем настолько, что после него амплитуда помехи сравняется с амплитудой сигнала. Отсюда не следует, что мы ее совсем не услышим, но эффект ее будет меньше, чем в приемнике амплитудной модуляции.

Рис. 9
Рис. 9. Рис. 9. Искажения,
возникающие при выходе
амплитуд сигнала за
пределы линейной части
характеристики
 
Рис. 10
Рис. 10. Типичная
характеристика частотного
детектора (дискриминатора)

Заметим, что иногда аналогичный способ борьбы с импульсными помехами применяют и в приемниках амплитудной модуляции. Для этого необходимо отрегулировать систему так, как показано на рис. 8, т. е. амплитуда сигнала должна в упор подходить к точке А. Но режим этот трудно сделать достаточно устойчивым: при небольшом увеличении силы сигнала будут появляться искажения; при уменьшении силы сигнала импульсные помехи не будут срезаться до уровня сигнала и эффект их увеличится. При Приеме же частотной модуляции стремятся «разогнать» подводимый сигнал как можно дальше за точку В; тогда колебания силы сигнала не будут оказывать почти никакого влияния на прием.

Уяснить вопрос о снижении приемником частотной модуляции общего шумового фона несколько труднее, чем снижение эффективности импульсных помех. Представим себе, что шумовой фон создается большим числом маленьких генераторов, частоты которых равномерно распределены внутри полосы приемника. Действие одного такого генератора приводит к тому, что несущая оказывается модулированной и по амплитуде и по частоте. При амплитудном приеме частотная модуляция не оказывает действия на приемник (если он правильно настроен, на верхушке резонансной кривой), а амплитудная модуляция ее вызывает шум. Заметим, что все генераторы являются совершенно равноправными: каждый из них вносит свою долю шума.

Иначе обстоит дело в приемнике частотной модуляции. Амплитудная модуляция, вызываемая маленькими генераторами, срезается в нем ограничителем. Что же касается частотной модуляции, то ее эффект уменьшается тем обстоятельством, что частотный детектор симметричен относительно несущей частоты (рис. 10). Мы видим, что девиация частоты в сторону ее увеличения вызывает положительный детектированный ток, а в сторону уменьшения — отрицательный. Поэтому два маленьких генератора, частоты которых расположены по обе стороны от несущей, симметрично по отношению, к ней, дают противоположные эффекты, т. е. действие их до некоторой степени компенсируется.

Количественно шумы, как показывает теория, при частотной модуляции снижаются в 3 М раз по сравнению с амплитудной (М—индекс модуляции), если ширина полосы по низкой частоте в обоих случаях одинакова.

Все эти соображения можно рассматривать только как первое приближение к действительности; они имеют в основном иллюстративный характер. Убедиться же в преимуществах частотной модуляции экспериментально очень легко и московские радиолюбители могут это сделать, так как опытный УКВ передатчик с частотной модуляцией уже работает.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 2 номер 1946 год





Сергей пишет...

Наглядно

06/01/2013 18:20:29

Фёдор пишет...

А ностальгия по радиостанциям с АМ осталась... Как ни хороша ЧМ, нет того звучания. Качество и.т.д. есть, но звук бездушный, искусственный...

05/06/2013 03:49:37

Иван пишет...

Ну и долбо*б же ты, Федор.

20/07/2017 11:39:21



Ваш комментарий к статье
Журнал Радио 2 номер 1946 год. Частотная и амплитудная модуляция :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>