МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» КАФЕДРА №22 ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ_____________________ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ канд. техн. наук, доц. должность, уч. степень, звание Н.В.Поваренкин подпись, дата инициалы, фамилия ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №1 Формирование сигналов с аналоговой модуляцией по курсу: РАДИОТЕХНИКА 5G И ПОСЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЙ СТУДЕНТ ГР. № А.С.Говако 2033 номер группы подпись, дата Санкт-Петербург 2021 инициалы, фамилия 1. Цель работы Сформировать сигналы с аналоговой модуляцией. Построить амплитудно/частотно/фазово-модулированный сигнал. 2. Теоретические сведения 1)Сигнал – это зависимость одной величины от другой (то есть с математической точки зрения сигнал является функцией) 2)Коэффициент амплитудной модуляции или глубина модуляции - отношение разности между максимальным и минимальным значениями амплитуд модулированного сигнала к сумме этих значений, выраженное в процентах. 3)Несущий сигнал — сигнал, один или несколько параметров которого подлежат изменению в процессе модуляции. Степень изменения параметра определяется мгнов енным значением информационного (модулирующего) сигнала. В качестве несущего может быть использован любой стационарный сигнал.Чаще всего в качестве несущего сигнала используется высокочастотное (относительно инфо рмационного сигнала) гармоническое колебание, что обусловлено простотой демодуля ции и узким спектром. Однако, в некоторых случаях целесообразно использовать друг ие виды несущего сигнала, например, прямоугольный. 4)Модуляция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс измен ения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по зак ону низкочастотного информационного сигнала (сообщения). 5)Модулирующий сигнал - сигнал, вызывающий изменение определенного параметра или параметров несущей или поднесущей при модуляции. 6)Модулированный сигнал - сигнал, получающийся после посадки модулирующего сигнала на несущий сигнал. 7)Девиация частоты – некоторый коэффициент модуляции, который показывает наибольшее отклонение фазы модулированного радиосигнала при фазовой модуляции относительно фазы несущего колебания. 8)Амплитудная модуляция — вид модуляции, параметром несущего сигнала является его амплитуда при которой изменяемым 9)Частотная модуляция — вид аналоговой модуляции, при которой модулирующий сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной. 10)Фазовая модуляция - вид модуляции, при которой фаза несущего колебания изменяется прямо пропорционально модулирующему сигналу. 3. Решение задачи построения амплитудно-модулированного сигнала 3.1 Код Код реализующий амплитудно-модулированный сигнал в среде MatLab: Fx = 1000; %частота дискретизации Fs = 10; %частота модулирующего Fc = 100; %частота несущей t = 0:1/Fx:1; % длительность m = 0.7; % коэффициент модуляции a = sin(2*pi*t*Fc); %несущий сигнал subplot(3,1,1) plot(t,a); b = sin(2*pi*t*Fs); %модулирующий сигнал subplot(3,1,2) plot(t,b); amplm = (1+m*b).*a; %амплитудно-модулированный сигнал subplot(3,1,3) plot (t,amplm) 3.2 Принцип работы кода 1.Зададим несущий сигнал с частотой 100 Гц. Длительностью в 1 секунду с шагом 1/Fx. 2. Зададим наш модулирующий сигнал. В данном случае его частота составила 10 Гц и амплитуда 1 В. Длительность сигнала будет такой же; Рисунок 1 – Пример несущего и модулирующего сигнала 3. Произведём модуляцию. Из теории сигналов АМ радиосигнал представляет собой произведение низкочастотной огибающей и высокочастотного несущего гармонического колебания. Это означает, что сама модуляция осуществляется простым умножением модулирующего сигнала на несущий. Коэффициент модуляции как правило лежит в пределах от 0 до 1. При m = 0 несущее колебание не модулировано и передается только несущая. При m = 1 наблюдается 100% амплитудная модуляция. Также возможна перемодуляция, когда m>1, что приводит к искажению полезного сигнала. Ниже представлены модуляции при m = 0, 0.7, 1 и 1.7. Рисунок 2 – Амплитудно-модулированный сигнал при различных коэффициентах модуляции 3.3 Результат выполнения задачи Рисунок 3 – Результат работы кода. Несущий, модулирующий и амплитудномодулированный сигнал. Из графиков видно, что в местах, где модулирующий сигнал достигает своего наименьшего значения, амплитуда амплитудно-модулированного сигнала также достигает своего наименьшего значения и наоборот. 4. Решение задачи построения фазово-модулированного сигнала 4.1 Код Код реализующий фазовомодулированный сигнал в среде MatLab представлен ниже: Fx = 10000; %частота дискретизации t = 0:1/Fx:0.1; % длительность Ampl = 1; %амплитуда wn = 2*pi*25; %частота несущей wp = 2*pi*10;%частота модулирующего dev = 1.4; % девиация частоты Ps = cos(wp*t);%модулирующий сигнал Ns = Ampl*cos(wn*t);%несущий сигнал fasm = Ampl*cos(wn*t+dev*Ps);% фазовая модуляция plot (t, fasm, t, Ns) Несущий сигнал задаётся как Ns = Ampl*cos(wn*t), а модулирующий Ps = cos(wp*t) Где, Аmpl – амплитуда несущего сигнала; wn/wp – угловая частота несущего и модулирующего сигнала. 4.2 Принцип работы программы 1. Зададим несущий и полезный сигнал, графики которых представлены ниже: Рисунок 4 – Пример несущего и модулирующего сигнала 2. Зададим dev – девиация частоты. 3. Произведём модулирование и на выходе получим фазовую модуляцию. 4.3 Результаты выполнения задачи Рисунок 5 – Результат работы кода. Фазовомодулирующий и несущий сигнал Из графика видно, что оранжевый сигнал, который является фазовой модуляцией запаздывает относительно фазы несущего колебания. 5. Решение задачи построения частотно-модулированного сигнала 5.1 Код Код реализующий частотно-модулированный сигнал в среде MatLab представлен ниже: Fx = 10000; %частота дискретизации t = 0:1/Fx:0.4; Ampl = 1; %амплитуда wn = 2*pi*100; %частота несущей wp = 2*pi*10;%частота модулирующего dev = 100; % девиация частоты Ps = cos(wp*t);%модулирующий сигнал Ns = Ampl*cos(wn*t);%несущий сигнал chasm = Ampl*cos(wn*t+(dev/wp)*sin(wp*t));% частотная модуляция plot (t, chasm, t, Ps) 5.2 Принцип работы кода 1. Зададим входные параметры; Рисунок 6 - Пример несущего и модулирующего сигнала 2. Зададим девиацию частоты, как и в случае фазовой модуляции. 3. Для получения частотной модуляции подготовим модулирующий сигнал, а именно возьмём интеграл по t от него; 4. После того, как полезный сигнал был подготовлен, происходит модуляция и на выходе получается частотно-модулированный сигнал. 5.3 Результаты выполнения задачи Рисунок 7 – Результат работы кода. Частотно-модулированный и модулирующий сигнал На этом графике представлена частотно-модулированный и наложенный поверх графика еще один график модулирующего сигнала. Из графика видно, что частотномодулированный сигнал в точности повторяет изменение частоты от изменения модулирующего сигнала. 6. Вывод Научился формировать сигналы с аналоговой модуляцией. Были построены сигналы с амплитудной, фазовой и частотной модуляцией. Понял в чём различие между амплитудной, фазовой и частотной модуляцией и какие параметры в них изменяются на примере графиков 7. Ссылки 1) Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / А. Б. Сергиенко – СанктПетербург Издательство Питер, 2003 2) URL: https://dic.academic.ru/ 3) URL: http://neerc.ifmo.ru/wiki/
