17.8.1. Виды импульсных модуляций

Если в результате воздействия модулирующей функции импульсы изменяются по амплитуде, сохраняя при этом неизменными свою форму, длительность и положение, то такая модуляция может быть названа амплитудно-импульсной модуляцией (сокращенно АИМ). Импульсная последовательность, модулированная по амплитуде сигналом S(t)[-1;1], изображена на рис. 17.33. При АИМ-1 (первого рода) амплитуды импульсов повторяют форму модулирующей функции.

Рис. 17.33. Амплитудно-импульсная модуляция первого и второго рода

Аналитически эта последовательность может быть представлена уравнением

,

m– коэффициент (глубина) модуляции амплитуды импульсов.

При АИМ-2 (второго рада) импульсы модулированной последовательности, изменяя амплитуду, сохраняют свою форму.

Если в результате воздействия модулирующей функции импульсы, сохраняя свою форму и величину, смещаются во времени на величину t, пропорциональную значению модулирующего сигнала, то говорят о временной импульсной модуляции (ВИМ):

.

Если модуляция заключается в изменении частоты следования импульсов, причем амплитуда частотного отклонения f_maxпропорциональна амплитуде модулирующего напряжения и не зависит от частоты модуляции

.

Такую разновидность временнй модуляции можно рассматривать как частотно -импульсную модуляцию (ЧИМ).

Временною импульсную модуляцию следует различать по способу, с помощью которого обеспечивается соответствие между мгновенным значением модулирующего напряжения и величиной временного сдвига. Для выяснения этого различия необходимо уточнить смысл величины t_k в выражении .

Если схема модулятора построена таким образом, что сдвиг k-го импульса определяется напряжением сигнала, действующим в моментt_k=kT_п, (времяt₀здесь опущено), т. е. в момент, соответствующий исходному положению импульса в отсутствие модуляции, то это ВИМ-2. На практике, однако, чаще применяются модуляторы, в которых величина сдвигаt_k-го импульса пропорциональна напряжению сигнала, действующему в момент времениt_k=kT_п+t_k, то это случай ВИМ-1. Такой режим модуляции иллюстрируется рис. 17.34. Временной сдвигt_kопределяется между стартовыми (СИ) и рабочими (РИ) импульсами. Именно этот сдвиг изменяется пропорционально значению модулирующего сигнала.

Рис.17.34. Время-импульсная модуляция ВИМ-1

В тех случаях, когда амплитуда сдвига t_maxмала как по сравнению с периодом модуляции, так и с периодом частоты следования импульсов, различие между АИМ-1 и АИМ-2 становится несущественным.

Значительный практический интерес представляет модуляция импульсов по широте (по длительности) (ШИМ). При этом обычно имеются в виду импульсы прямоугольной формы.

На рис. 17.35 изображена импульсная последовательность при так называемой односторонней модуляции по длительности, когда один из фронтов импульса, в данном случае задний, перемещается в процессе модуляции на величину t_k, пропорциональную модулирующему напряжению, а другой фронт сохраняет свое фиксированное положение. При двусторонней ШИМ изменяется временное положения обоих фронтов каждого импульса.

Рис.17.35. Широтно-импульсная модуляция ШИМ-1

При односторонней модуляции ШИМ-1 (первого рода) приращения длительности импульса определяются на момент сравнения, а при ШИМ-2 – на середину немодулированного импульса.

Возможны и иные разновидности импульсной модуляции, являющиеся комбинациями перечисленных выше.

Наибольшей простотой как в отношении осуществления, так, и детектирования обладает амплитудно-импульсная модуляция. Однако этот вид модуляции обладает тем крупным недостатком, что он исключает возможность применения амплитудного ограничения. В связи с этим АИМ мало пригодна в тех случаях, когда одним из главных требований является повышение помехоустойчивости. АИМ находит широкое применение в качестве промежуточного преобразования при осуществлении, а также при детектировании более сложных видов импульсной модуляции (ШИМ и ВИМ).