Національний університет «Львівська політехніка» Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології Кафедра «Захист інформації» ОСНОВИ ЗБОРУ, ПЕРЕДАВАННЯ ТА ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ Конспект лекцій Тема 4: Методи та пристрої перетворення сигналів Множення, перетворення і ділення частоти. Модуляція і демодуляція сигналів. Види гармонічної модуляції, їх призначення та здійснення. Структура каналів з використанням різновидностей маніпуляції гармонічної несучої. Види та призначення імпульсної модуляції. Багатократні методи модуляції. ЗМІСТ 4.1. Основні види нелінійних перетворень сигналів. Апроксимація нелінійних характеристик. Перетворення спектру на нелінійному елементі. 4.2. Пристрої перетворення сигналів. Множення, перетворення і ділення частоти. Випрямлення. Посилення коливань. Помножувач частоти. Параметричне множення і ділення частоти. Перетворення частоти (транспонування спектру). Подільники частоти 4.3. Модуляція і демодуляція сигналів. Модульовані гармонічні коливання (АМ, ЧМ, ФМ), призначення та здійснення. Дискретна модуляція (маніпуляція). Методи імпульсної модуляції (АІМ, ШІМ, ЧІМ). Пристрої формування імпульсних модульованих послідовностей. Багатократні методи модуляції. 4.К. Питання до самоконтролю. 4.Л. Література. Львів – 2008  4.1. Основні види нелінійних перетворень сигналів. У радіотехнічних пристроях використовують різні нелінійні перетворення сигналів: підсилення і множення коливань, перетворення частоти, модуляція, демодуляція (детектування), випрямлення і т.п. Для лінійної системи справедливий принцип суперпозиції. Проходячи через лінійну стаціонарну систему, гармонічний сигнал залишається незмінним по формі, змінюються лише амплітуда і початкова фаза. Для зміни спектру частот потрібні нелінійні перетворення, коли зв’язок між вхідним сигналом uвх(t) і вихідним сигналом (реакцією) uвих(t) описується нелінійною функціональною залежністю uвих(t)=f(uвх, t) . (1) Таку залежність можна розглядати як просту математичну модель нелінійного елемента; тут не фігурують його внутрішні процеси, а маємо справу лише із зовнішньою характеристикою системи. У радіотехніці найбільш поширеними нелінійними елементами є діоди і транзистори. Вивчення властивостей нелінійних елементів і систем є фундаментом теорії більшості радіоелектронних пристроїв. Розрізняють резистивні (опори) та реактивні (індуктивності, ємності) нелінійні елементи. Часто обмежуються дослідженням безінерційних нелінійних елементів, вважаючи, що за зміною зовнішнього вхідного впливу миттєво (одночасно) відбувається вихідна реакція. Тоді нелінійна залежність не містить явно часу t. В якості зовнішніх характеристик розглядають напругу u на вході та струм i на виході. Залежність i(u) називають вольт-амперною характеристикою (ВАХ) нелінійного елемента. Опір нелінійного двополюсника. Важливими параметрами резистивних нелінійних елементів є опір і крутизна. При використанні нелінійного елемента як двополюсника (наприклад, прикладаючи напругу між анодом і катодом діода чи тріода) відношення R= = U0/I0 (2) називають опором елемента постійному струму. На відміну від звичайного опору лінійного резистора значення величини R= не постійне, а залежить від прикладеної напруги (рис.4.1).
Рис. 4.1. Диференціальні опір і крутизна. Якщо на нелінійний елемент одночасно діють дві напруги U0 i Δu , причому
, то розкладаючи ВАХ у ряд Тейлора в околі точки U0 , знаходимо струм
. Відношення Rдиф = Δu /Δi =
(3) називають диференційним опором нелінійного двополюсника. Зручніше використовувати диференціальну крутизну ВАХ Sдиф = 1/ Rдиф =
, (4) яка є тангенсом кута нахилу дотичної ВАХ у даній робочій точці. Вводячи поняття Rдиф і Sдиф по суті лінеаризують реальну ВАХ, що справедливо лише для малих приростів сигналу відносно робочої точки. 4.1.1. Апроксимація нелінійних характеристик. Вольт-амперні характеристики (ВАХ) нелінійних елементів найчастіше отримують експериментально; іноді вдається знайти їх теоретичн...