ЛЕКЦІЯ №6

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

“Вступ в спеціальність”

Тема 6. Види модуляції.

Заняття 6/1. Лекція

Навчальні питання лекції:

1.	Принципи передачі сигналів електрозв'язку
2.	Амплітудна модуляція
3.	Кутова модуляція
4.	Імпульсна модуляція

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою лекції.

Список літератури

1. Системы электросвязи: Учебник для вузов; Под ред. В.П.Шувалова. – М.: Радио и связь, 1987. – 512 с.

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000. – 462 с.

Принципи передачі сигналів електрозв'язку

Перенос сигналу з однієї точки простору в іншу здійснює система електрозв'язку. Електричний сигнал є, по суті, формою подання повідомлення для передачі його системою електрозв'язку.

Джерело повідомлення (рис. 1) формує повідомлення а(t), що за допомогою спеціальних пристроїв перетвориться в електричний сигнал s(t). При передачі мови таке перетворення виконує мікрофон, при передачі зображення - електронно-променева трубка, при передачі телеграми - передавальна частина телеграфного апарату.

Рис. 1 Схема системи електрозв‘язку

Щоб передати сигнал у системі електрозв'язку, потрібно скористатися яким-небудь переносником. Як переносник природно використати ті матеріальні об'єкти, які мають властивість переміщатися в просторі, наприклад, електромагнітне поле в проводах (проводовий зв'язок), у відкритому просторі (радіозв'язок), світловий промінь (оптичний зв'язок). На рис. 2 показане використання шкали частот і хвиль різних типів для різних видів зв'язку.

Таким чином, у пункті передачі (рис. 1) первинний сигнал s(t) необхідно перетворити в сигнал V(t), зручний для його передачі по відповідному середовищу поширення. У пункті прийому виконується зворотне перетворення. В окремих випадках (наприклад, коли середовищем поширення є пара фізичних проводів, як у міському телефонному зв'язку) зазначене перетворення сигналу може бути відсутнім.

Рис. 2 Використання шкали частот в електрозв‘язку.

Доставлений у пункт прийому сигнал повинен бути знову перетворений у повідомлення (наприклад, за допомогою телефону або гучномовця при передачі мови, електронно-променевої трубки при передачі зображення, прийомної частини телеграфного апарата при передачі телеграми) і потім переданий одержувачеві.

Передача інформації завжди супроводжується неминучою дією перешкод і спотворень. Це приводить до того, що сигнал на виході системи електрозв'язку й прийняте повідомлення можуть якоюсь мірою відрізнятися від сигналу на вході s(t) і переданого повідомлення a(t). Ступінь відповідності прийнятого повідомлення переданому називають достовірністю передачі інформації.

Для різних повідомлень якість їхньої передачі оцінюється по-різному. Прийняте телефонне повідомлення повинне бути досить розбірливим, абонент повинен бути пізнаваним. Для телевізійного повідомлення існує стандарт (добре відома всім телеглядачам таблиця на екрані телевізора), по якому оцінюється якість прийнятого зображення.

Кількісною оцінкою достовірності передачі дискретних повідомлень служить відношення числа помилково прийнятих елементів повідомлення до числа переданих елементів - частність помилок (або коефіцієнт помилок).

Амплітудна модуляція

Звичайно, як переносник використовують гармонійне коливання високої частоти - несуче коливання. Процес перетворення первинного сигналу полягає в зміні одного або декількох параметрів несучого коливання за законом зміни первинного сигналу (тобто в наділенні несучого коливання ознаками первинного сигналу) і називається модуляцією.

Рис. 3

Запишемо гармонійне коливання, обране в якості несучого, у наступному виді:

(1)

Це коливання повністю характеризується трьома параметрами: амплітудою V, частотою і початковою фазою . Модуляцію можна здійснити зміною кожного із трьох параметрів за законом переданого сигналу.

Зміна в часі амплітуди несучого коливання пропорційно первинному сигналу s(t), тобто

V(t) = V + kAM s(t),

де kAM - коефіцієнт пропорційності, називається амплітудною модуляцією (АМ).

Несуче коливання з модульованою за законом первинного сигналу амплітудою дорівнює: v(t) = V(t)cos(?t + ?). Якщо як первинний сигнал використати то ж гармонійне коливання (але з більше низькою частотою ?) s(t) = Scos?t, те модульоване коливання запишеться у вигляді (для спрощення взято ? = 0): v(t) = (V + kAMScos?t)cos?t.

Винесемо за дужки V і позначимо ?V = kAMS і МАМІВ = = ?V/V. Тоді

. (6.2)

Параметр МАМІВ = ?V/V називається глибиною амплітудної модуляції. При МАМІВ = 0 модуляції немає й v(t) = v0(t), тобто одержуємо немодульоване несуче коливання (2.1). Звичайно амплітуда несучі вибирається більше амплітуди первинного сигналу, так що МАМІВ 1.

На мал. 6.3 показана форма переданого сигналу (а), що несе коливання до модуляції (б) і модульованого по амплітуді несучого коливання (в).

Зробивши в (6.2) перемножування, одержимо, що амплитудно-модулированное коливання

                          

складається із суми трьох гармонійних складових із частотами ?, ? + ? і ? - ? й амплітудами відповідно V, MAMV/2 й MAMV/2. Таким чином, спектр амплитудно-модулированного коливання (або Ам-колебания) складається із частоти несучого коливання й двох бічних частот, симетричних щодо несучої, з однаковими амплітудами (мал. 6.4, б). Спектр первинного сигналу s(t) наведений на мал. 6.4, а.

Якщо первинний сигнал складний і його спектр обмежений частотами й (мал. 6.4, в), то спектр Ам-колебания буде складатися з несучого коливання й двох бічних смуг, симетричних щодо несучої (мал. 6.4, г).

Аналіз енергетичних співвідношень показує, що основна потужність АМ коливання укладена в несучому коливанні, що не містить корисної інформації. Нижні й верхня бічні смуги несуть однакову інформацію й мають більше низьку потужність.