Пример. На практике часто возникает необходимость получить амплитудную модуляцию без несущей, при которой существенно повышаются энергетические показатели

На практике часто возникает необходимость получить амплитудную модуляцию без несущей, при которой существенно повышаются энергетические показатели передатчиков. Для получения таких сигналов используют балансные модуляторы.

Математическая модель АМ-сигнала без несущей представляет собой произведение модулирующего и несущего колебаний: Vnes * Vmod. Функциональная схема реализации этого математического выражения показана на рисунке 5.21. Здесь же приведены результаты временного анализа балансного модулятора и спектр го сигнала. Анализируя полученные результаты можно сделать выводы:

1. Временная диаграмма АМ-сигнала без несущей имеет характерный перескок фаза в моменты времени, когда модулирующий сигнал меняет знак;

2. В спектре АМ-сигнала без несущей отсутствует составляющая на частоте несущей.Это означает, что не затрачивается энергия на формирование несущей, а следовательно повышаются энергетические показатели.

 

Рисунок 5.21 – Формирование АМ-сигнала без несущей

 

 

5.2.8. Анализ частотных характеристик AC

 

В режиме АС сначала рассчитывается режим схемы по постоянному току, затем линеаризуются все нелинейные компоненты и выполняется расчет комплексных амплитуд узловых потенциалов и токов ветвей. При линеаризации цифровые компоненты заменяются их входными и выходными комплексными сопротивлениями, передача сигналов через них не рассматривается.

Ко входу схемы должен быть подключен источник синусоидального или импульсного сигнала PULSE. Этот источник в режиме AC задает место подключения гармонического возмущения с переменной частотой.

При расчете частотных характеристик комплексная амплитуда этого сигнала по умолчанию автоматически полагается равной 1 В, начальная фаза нулевая, а частота меняется в пределах, задаваемых в меню AC Analysis Limits.

Если имеется один источник сигнала, то выходные напряжения будут совпадать с частотными характеристиками устройства. Если же источников сигнала несколько, то отклики от каждого сигнала будут складываться как комплексные величины.

После перехода в режим анализа частотных характеристик программа МС9 проверяет правильность составления схемы. При отсутствии ошибок в схеме программа открывает окно задания параметров моделирования AC Analysis Limits (рисунок 5.22).

 

 

Рисунок 5.22 – Окно задания параметров моделировании в режиме AC.

 

Как видно из рисунка, набор команд практически не отличается от аналогичных, соответствующих режиму Transient.

Формат задания диапазона частот Frequence Range — fmax[,fmin]. Кроме того, здесь можно выбрать метод вычисления следующей расчетной точки по частоте — Auto, Linear, Log, List.

X Expression — имя переменной, откладываемой по оси X. Обычно при анализе частотных характеристик по этой оси откладывается частота (переменная F), однако это не обязательно. Так при расчете импульсной характеристики с помощью преобразования Фурье по этой оси откладывается время (переменная Т), а при построении годографа для анализа устойчивости по методу Найквиста — действительная составляющая комплексного сигнала.

Y Expression — математическое выражение для переменной, откладываемой по оси Y. Это может быть простая переменная типа напряжения в узле V(5), падение напряжения на двухполюсном компоненте V(L1) или тока ветви I(2,3), I(L1), произведения комплексных величин, например V(VCC)*I(VCC), и другие выражения.

X Range — максимальное и минимальное значение переменной Х на графике по формату High[,Low]. Если минимальное значение Low равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto. В этом случае сначала выполняется моделирование, в процессе которого графики строятся в стандартном масштабе и затем автоматически перестраиваются. Удобно также использовать Fmax,Fmin, в этом случае не надо дублировать диапазон, указанный в Frequency Range.

Y Range — максимальное и минимальное значение переменной Y на графике; если минимальное значение равно нулю, его можно не указывать. Для автоматического выбора диапазона переменных в этой графе указывается Auto.

Еще одной особенностью режима AC является возможность вывода графиков как в прамоугольной системе координат , полярной системе координат , а также круговой системе координат т.н. диаграмме Смита.

Последовательность вычислений, выполняемая при проведении анализа частотных характеристик, следующая:

1. Рассчитывается режим работы схемы по постоянному току, исходя из величин постоянных источников напряжения и тока в схеме, а также значений постоянных составляющих источников сигнала схемы (атрибут DC для SINE SOURCE и PULSE SOURСE).

2. Составляется линейная эквивалентная схема замещения каждого прибора на переменном токе в окрестности рассчитанного режима по постоянному току.

3. Составляется полная линеаризованная схема замещения анализируемой схемы по переменному току в окрестности рассчитанного режима по постоянному току (ей соответствует система линейных дифференциальных уравнений).

4. Все источники сигнала схемы принимаются синусоидальными с частотой f = fmin и амплитудой А=1 и нулевой начальной фазой.

5. Анализируется схема и находятся отклики в виде комплексных величин узловых потенциалов и токов схемы для линеаризованной схемы на заданной частоте.

6. Для заданной переменной и для заданных величин (Re, Im, Mag, PHASE и пр.) на графиках строятся точки.

7. Увеличивается частота f на заданный шаг и снова производится расчет. Если частота превысила значение fmax, то расчет завершается.