Угловая (частотная и фазовая) модуляция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Угловая модуляция обычно применяется, когда требуется обеспечить высокую верность приема передаваемого сообщения. Объясняется это тем, что системы с угловой модуляцией обладают повышенной по сравнению с AM устойчивостью к воздействию шумов и других видов помех. Известно, например, свойства ЧМ систем подавлять аддитивную шумовую помеху. Это значит, что при детектировании ЧМ существенно улучшается отношение сигнал/шум. Однако это преимущество достигается ценой ухудшения других параметров сигнала, в частности ценой увеличения занимаемой полосы частот. Частотная модуляция является, пожалуй, наиболее общим примером, который иллюстрирует методы повышения помехоустойчивости систем связи, основанные на расширении спектра сигнала.

На рисунке 1.4 представлена Временная диаграмма сигнала при однотональной угловой модуляции.

Рисунок 1.4 Угловая модуляция: а — модулирующий низкочастотный сигнал; б — однотональный сигнал с угловой модуляцией

Сигнал угловой модуляции (УМ) при гармонической несущей можно записать так:

u_УМ(t)= U₀× cos[y(t)]=U₀× cos[ω ₀t+φ (t)],

где y(t)=ω ₀t+φ (t) – полная фаза сигнала;

φ (t) – фаза, которая несет информацию о первичном сигнале.

Различают два вида УМ: фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ). При ФМ изменения фазы прямо пропорциональны первичному сигналу

, где φ ₀– начальная фаза.

При ЧМ мгновенная частота сигнала прямо пропорциональна первичному сигналу

, где - коэффициент преобразования управляющего сигнала в изменение частоты сигнала на выходе частотного модулятора.

Формы сигналов ФМ и ЧМ не отличаются друг от друга, если производная первичного сигнала по времени имеет тот же вид, что и сам первичный сигнал. Это имеет место при синусоидальном первичном сигнале, например

b(t)=UW× sinWt.

Сигнал УМ в этом случае можно записать так:

u_УМ(t)=U₀× cos(ω ₀t+М× sinWt),

где М – индекс модуляции.

Индекс ФМ определяют как

М_ФМ=Dj=К_ФМU_W (Dj – девиация фазы).

Индекс ЧМ равен

М_ЧМ=Dy=К_ЧМU_W/W,

причем девиация частоты Dw=К_ЧМU_W. следовательно, индекс ЧМ

М_ЧМ=Dw/W=Df / F.

Найдем спектр сигнала при УМ одним тоном. Представим сигнал при УМ одним тоном следующим выражением:

(Re – вещественная часть).

Поскольку при ЧМ

М_ЧМ=Dw/W=Df /F,

то получаем, что при больших индексах модуляции

Df_ум@2Df,

т. е. ширина полосы частот при ЧМ равна удвоенной величине девиации частоты и не зависит от частоты модуляции F.

На рисунках 1.5 и 1.6 представлены схемы получения сигналов угловой модуляции

где b(t) – первичный сигнал;

– генератор несущей U0× cosω 0t;

блок j-p/2 осуществляет поворот фазы на угол j-p/2;

У – усилитель.

Системы передачи цифровой информации

Для преобразования непрерывного сообщения в цифровую форму используются операции дискретизации и квантования. Полученная таким образом последовательность квантованных отчетов кодируется и передается по дискретному каналу как всякое дискретное сообщение. На приемной стороне непрерывное сообщение после декодирования восстанавливается (с той или иной точностью).

Основное техническое преимущество цифровых систем передачи перед непрерывными системами состоит в их высокой помехоустойчивости. Это преимущество наиболее сильно проявляется в системах передачи с многократной ретрансляцией сигналов.

При цифровой системе непрерывных сообщений можно повысить верность применением помехоустойчивого кодирования. Высокая помехоустойчивость цифровых систем передачи позволяет осуществлять практически неограниченную по дальности связь при использовании каналов сравнительно невысокого качества.

Импульсная модуляция

Характерной особенностью импульсных видов модуляции является то, что их спектр намного шире спектра сообщения. Его ширина независимо от вида модуляции определяется длительностью одиночного импульса переносчика и простирается от постоянной составляющей до частоты =1/τ и.

Доля мощности, заключенная в составляющих с частотами выше , настолько мала, что эти составляющие можно не учитывать.

Несмотря на относительную широкополосность, спектр сигналов с

импульсной модуляцией расположен в низкочастотной области. Такие сигналы без дальнейших преобразований можно использовать в проводных линиях, однако для непосредственного применения в радиотехнических системах передачи информации они не пригодны. Поэтому для радиопередачи производится повторная модуляция: полученными в результате ИМ видеоимпульсами модулируется гармоническое колебание высокой частоты. В результате на выходе радиопередающего устройства имеется последовательность модулированных радиоимпульсов.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒