Формирование сигналов и модуляция: ключевые концепции для студентов электроники и связи

Из предыдущих статей и ваших знаний вы знаете, как принимаем аудио/видео сигналы и смотрим передачи. Волны играют ключевую роль, но главное — «Модуляция». Модуляция — основа работы мобильных, ноутбуков, ТВ, радио.

Модуляция: процесс изменения одного или нескольких параметров периодической волны (несущей) модулирующим сигналом, несущим информацию.

Рассмотрим один тип — Широтно-импульсная модуляция (PWM — Pulse-Width Modulation).

PWM: метод кодирования сообщения в импульсный сигнал. Использует прямоугольный импульс, ширина которого модулируется, меняя среднее значение формы волны.

Принцип работы: Широтно-импульсный модулятор преобразует переменный сигнал в прямоугольную волну постоянной амплитуды и частоты, но скважность (duty cycle) меняется согласно сообщению.

Схема базового PWM-модулятора. Первый операционный усилитель — интегратор (НЧ-фильтр). Подаем прямоугольную волну — на выходе треугольная. Также подаем синусоиду (информационный сигнал). Они смешиваются (сумматор). На выводе 1-го ОУ — сумма треугольной и синусоиды.

Сумма звука и треугольной волны подается на компаратор. Выход — прямоугольная волна со скважностью, соответствующей времени, когда треугольная волна «положительна относительно опорного уровня».

Надеюсь, статья поможет студентам бакалавриата/магистратуры по электронике и связи.

Полезные материалы: Многоуровневые инверторы, Обзор OFDM (Ортогональная частотная divizонная мультиплексировка).