2. Процесс амплитудно-импульсной модуляции. Форма и спектр сигналов аим-1 и аим-2. Аим преобразователи и временные селекторы, работа схемы.

АИМ Возможность передачи непрерывного сигнала его дискретными отсчетами была обоснована В.А.Котельниковым в 1933. В соответствии с его теоремой любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой Fв, полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени Тд<=1/2Fв. если требуется передать непрерывный сигнал U(t) с ограниченным спектром, то не обязательно передавать весь сигнал, а достаточно передать лишь его мгновенные значения, отсчитанные через интервал времени Тд. В соответствии с этим частота следования дискретных отсчетов сигнала, т.е. частота дискретизации Fд>=2Fв. Для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема используется ФНЧ с частотой среза =FB. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака, характеризуется следующими параметрами : амплитудой U, длительностью импульса ти, периодом следования Тс, частотой следования Fc=l/Тc, круговой частотой следования ωс=2 πFc. скважностью Q=Tc/ τи . При изменении амплитуды, длительности, частоты следования или положения каждого импульса во времени по отношению к моментам отсчета (дискретизации) получают тот или иной вид импульсной модуляции. При АИМ по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда импульсов, а длительность и частота следования остаются постоянными. Различают АИМ первого и второго рода (АИМ-l, и АИМ-2). При АИМ-l - амплитуда импульса изменяется в пределах его длительности в соответствии с огибающей непрерывного сигнала. При АИМ-2 - амплитуда импульса в пределах его длительности постоянна и соответствует значению модулирующего сигнала в момент начала отсчета. Частотный спектр АИМ-l для однополярных прямоугольных импульсов длительностью τи, модулированных синусоидальным сигналом с частотой Ωм, показан на рисунке. Как видно, в отличие от немодулированной импульсной последовательности, в спектре появляются боковые частоты около частоты дискретизации и ее гармоник, а также спектр модулирующего сигнала. Таким образом, задача восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов заключается в фильтрации спектра модулирующего сигнала Ωс с помощью ФНЧ с частотой среза Ω мах. При дискретизации сложного сигнала со сплошным спектром, частотные спектры АИМ-l и АИМ-2 будут содержать все составляющие модулирующего сигнала и боковые полосы частот около частоты дискретизации и ее гармоник. Спектральный состав сигналов АИМ-2 по своей структуре не отличается от структуры спектра сигналов АИМ-l, однако, при АИМ-2 изменение спектральных составляющих модулирующего сигнала и боковых полос зависит от длительности импульса τи, что в принципе приводит к амплитудно-частотным искажениям демодулированного из АИМ-2 сигнала при τи >0,2Тд. В реальных ЦСП τи <0,1Тд и спектры совпадают почти полностью, а амплитудно частотные искажения при демодуляции сигналов АИМ-2 незначительны. При дискретизации сигналов телефонных сообщений и сигналов вещания дискретные отсчеты представляют собой последовательности разнополярных импульсов переменной амплитуды. При таком виде АИМ сигналов в их спектре отсутствуют составляющие частоты дискретизации и ее гармоник. Временные селекторы. ВС распределяют на приеме импульсы группового АИМ сигнала по входам трактов низкочастотных окончаний каналов. В качестве таких устройств применяются быстродействующие электронные ключи, управляемые импульсным напряжением, называемым импульсной несущей. Параметры ВС во многом определяют параметры каналов и оказывают большое влияние на уровень шумов. Увеличению шумов в канале способствует также проникновение с ВС на вход ФНЧ тракта приема остатков управляющих импульсов. Мощность остатков управляющих импульсов не должна превышать 0,001 пикового значения мощности сигнала. Это достигается применением балансных схем ВС. К ВС предъявляются высокие требования по быстродействию и линейности амплитудной характеристики в широком диапазоне частот входных сигналов. От их быстродействия зависит уровень переходной помехи между каналами, а от линейности амплитудной характеристики -нелинейных искажений. В качестве электронного ключа можно использовать диодный мост. Управляет работой диодов напряжение импульсной несущей Uнес. Эта схема является одной из разновидностей балансных схем. Она более удобна в применении, так как не требует дифференциальных трансформаторов. Для обеспечения баланса моста, что исключает проникновение на выход схемы ключа остатков управляющего напряжения, необходим подбор диодов по параметрам . На практике используют интегральные сборки, в которых диоды выполнены на одном кристалле и обладают практически одинаковыми параметрами. Схемы сбалансированного ключа. Управляющее импульсное напряжение Uy поступает одновременно на базы VТ 1 и VТ 2, при этом токи эмиторных цепей Iу1 и Iу2 в нагрузке противофазные. Таким образом, в случае идентичности параметров транзисторов суммарный ток импульсно несущий будет равен нулю. Практически же из-за отличия параметров VТ 1 и VТ 2 удается добиться лишь частичного подавления импульсной несущей. Наилучшие результаты достигаются при единой технологии изготовления VТ 1 и VТ 2 на одном кристалле микросхемы. Поэтому в типовой аппаратуре в качестве активных компонентов временных селекторов чаще всего используют интегральные транзисторные сборки. Сопротивление ключа в открытом состоянии определяется управляющим током базы Iб. и имеет ярко выраженный минимум. Поэтому резисторами Rl и R2 (или R3) подбирается такой ток базы, чтобы обеспечить минимально возможное затухание ключа.