Лекция № 13. Дискретная модуляция гармонической несущей.

Дискретная модуляция является частным случаем модуляции гармонической несущей, когда модулирующий сигнал дискретный. Таким дискретным модулирующим сигналом обычно является первичный сигнал, отображающий символы кодовых комбинаций дискретных сообщений. Дискретную модуляцию называют еще манипуляцией.

Управляя с помощью первичного сигнала параметрами гармонической несущей, можно получить следующие виды манипуляций:

• амплитудная манипуляция (АМн);

• частотная манипуляция (ЧМн);

• фазовая манипуляция (ФМн).

При двоичном коде первичный сигнал принимает два значения и , которые соответствуют символам вторичного алфавита 1 и 0. Модулированный сигнал при этом также будет принимать два значения и .

Временные диаграммы сигналов при дискретной модуляции.

При АМн первичному сигналу соответствует передача несущего колебания в течении (посылка), сигналу – отсутствие колебания (пауза). При ЧМн несущее колебание с частотой соответствует сигналу , а колебание с частотой – сигналу . Обычно разность частот выбирают таким, чтобы спектры сигналов и мало перекрывались. При ФМн девиация фазы выбрана равной , так как при этом обеспечивается наибольшее различие между сигналами и , которые являются противоположными. В связи с этим при ФМн фаза несущей меняется на 180⁰ при каждом переходе от и и наоборот.

Также широко применяется относительная фазовая манипуляция (ОФМн). Фаза несущего колебания в ОФМН изменяется на 180⁰ при передаче символов 1 (сигнал ) и остается неизменной при передаче символов 0 (сигнал ).

Спектр манипулированных сигналов.

Сигналы и – отрезки гармонических колебаний, поэтому их спектры хотя и бесконечны, но все же сосредоточены возле частот несущих , , . Для расчета характеристик канала связи, предназначенного для передачи манипулированных сигналов, обычно не требуется знания точной структуры спектра, достаточно определить ширину спектра.

Ширина спектра манипулированных сигналов.

Вид манипуляции	АМн	ЧМн	ФМн	ОФМн
Ширина спектра, Гц.

В таблице приведены следующие обозначения: В – скорость модуляции, Бод; – девиация частоты, Гц.

Лекция № 14.

Импульсная модуляция.

При импульсной модуляции несущей является периодическая последовательность импульсов одинаковой формы, обычно прямоугольных. Эта последовательность характеризуется четырьмя параметрами: амплитудой , длительностью , частотой следования и фазой импульсов. Все они могут быть информационными. Изменяя их пропорционально мгновенным значениям модулирующего сигнала , получим четыре основных вида импульсной модуляции:

• амплитудно – импульсную (АИМ) – изменяется амплитуда импульсов;

• широтно – импульсную (ШИМ) – изменяется длительность (ширина) импульсов;

• частотно – импульсную (ЧИМ) – изменяется частота следования импульсов;

• фазово – импульсную (ФИМ) – импульсы сдвигаются относительно тактовых точек, за которые обычно принимают начало переднего фронта импульсов несущей (на рисунке отмечены кружками).

Период следования импульсов несущей определяется по теореме Котельникова , где – максимальная частота спектра модулирующего сигнала. Пределы изменения параметров импульсов выбираются такими, чтобы при модуляции импульсы не перекрывались.

Спектр при импульсных видах модуляции зависит от спектра модулирующего сигнала , вида и параметров модуляции. Аналитическое выражение спектра достаточно сложное. Однако примерный вид его можно получить из следующих рассуждений. Периодическую последовательность импульсов несущей можно разложить в ряд Фурье. При модуляции каждую из гармонических составляющих ряда Фурье можно рассматривать как индивидуальную «несущую», возле которой располагается верхняя и нижняя боковые полосы частот. А они вычисляются также как и при модуляции гармонической несущей. Кроме того, в спектре импульсных модуляций обязательно содержится низкочастотный спектр модулирующего сигнала .

Следовательно, для импульсных видов модуляции (кроме ШИМ) ширина спектра не зависит ни от вида модуляции и ее параметров, ни от модулирующего сигнала, ни от периода следования импульсов, а определяется только длительностью импульса несущей и обратно пропорциональна длительности импульса несущей. Эти рассуждения справедливы и для спектра ШИМ, но в него необходимо подставлять минимальную длительность модулированных импульсов , поскольку именно самый короткий импульс имеет наиболее широкий спектр.

Импульсные виды модуляции:

а) – импульсная несущая; б) – модулирующий сигнал; в) – амплитудно – импульсная модуляция; г) – широтно – импульсная модуляция; д) – частотно – импульсная модуляция; е) – фазо – импульсная модуляция.