Дискретная частотная модуляция с непрерывной фазой

8.1. Математический аппарат модуляции

Метод дискретной частотной модуляции, основанный на подключении к входу канала одного из несколь­ких генераторов частот. В момент переключения может возникать разрыв фазы, так как при подключении очеред­ного генератора фазы вырабатываемые им колебания имеют лю­быепроизвольные значения. Для данного метода характерны следующие недостатки:

- Значительные переходные процессы, которые приводят к искажениям сигнала.

- Появление дополнительных частотных составляющих, ко­торые находятся за пределами основного спектра сигнала, что вызывает увеличение полосы частот для его передачи.

- Большой уровень внутрисистемных помех в многоканаль­ных системах передачи информации.

Для устранения указанных недостатков применяется дискрет­ная частотная модуляция с непрерывной фазой – ДЧМНФ. При ДЧМНФ ин­формационный сигнал модулирует всего одну несущую, которая изменяется непрерывно. В этом случае модулированный сигнал можно представить в виде:

(4.42)

где - изменяющаяся во времени фаза несущей, - началь­ная фаза сигнала.

Временная диаграмма этого сигнала пред­ставлена на рис. 4.26:

Рис. 4.26

8.2. Структура модулятора

Для осуществления ДЧМНФ-модуляции в место M от­дельных генераторов, используется синтетизатор частоты. Схема ДЧМНФ-модулятора при M=2 пред­ставлена на рис. 4.27.

Демодуляция сигналов дискретной частотной модуляции с непрерывной фазой осущестляется на основе тех же схем, что и при дискретной частотной модуляции с разрывом фазы.

Частный случай модуляции с непрерывной фа­зой является дискретная частотная модуляция с минимальным сдвигом, при которой индекс модуляции m_f=0,5.

Рис. 4.27

§9. Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)

Помимо гармонических колебаний в ка­честве переносчиков информации в системах телекоммуникаций применяются и периодические импульсные последовательности. Амплитудно-импульсная модуляция основана на дискретизации во времени, т. е. на замене непрерывного сигнала последова­тельностью его мгновенных значений, взятых в дис­кретные моменты времени.

На практике на один из входов импупьсного модулятора пода­ется аналоговый низкочастотный сигнал A(t), а на другой его вход поступают импульсы длительностью τ с интервалом повторения Δt. На выходе модулятора появляется последовательность импульсов, амплитуда и плошадь каждого из которых пропорциональна значениюамплитуды аналогового сигиала. Таким обра­зом, АИМ-сигнал можно получить посредством модуляции по ам­плитуде периодической последовательности импульсов. При этом остальные их параметры остаются неизменными.

Известны два вида амплитудно-импульсной модуляции: АИМ-1 и АИМ-2 (рис. 4.28). В первом случае вершина импульса следует за изменениями модулирующего сигнала, а во втором - вер­шина импульса сохраняется плоской.

Рис. 4.28

Модуляция и демодуляция таких сигналов осуществляется на основе мето­дов, рассмотренных при аналоговой амплитудной модуляции.

В заключение отметим, что АИМ-сигналы обладают невысо­кой помехоустойчивостью.

§10. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) называется такой вид модуляции, при котором информационным параметром яв­ляется длительность импульсов. Различают одностороннюю ШИМ при которой изменение длительности посылки происхо­дит за счет перемещения одного из фронтов импульсов, и двух­стороннюю ШИМ, при которой длительность посылки изменя­ется в результате одновременного перемещения обоих фронтов импульсов. Для практической реализации более удобной является односторонняя широтно-импульсная модуляция.

По аналогии с видами амплитудно-импульсной модуляции су­ществует два вида широтно-импульсной модуляци: ШИМ-1 и ШИМ-2. Сущность этих видов ШИМлегко понять с помощью рис. 4.29.

Несущий сигнал показан на первой диаграмме, и представляет последовательность импульсов.

На второй диаграмме представлены модулирующий сигнал A(t) и последовательность пилообразных импульсов сформированных из несущего сигнала.

На третьей диаграмме представлен сигнал ШИМ-1.

Рис. 4.29

На четвёртой диаграмме представлен сигнал ШИМ-2.

Процедура демодуляции ШИМ-сигналов осуществляется в два этапа. Сначала ШИМ-сигнал преобразуют в АИМ-сигнал, а затем с помощью фильтра выделяют модулирующий сигнал.

§11. Временная импульсная модуляция (ВИМ)

Временной импульсной модуляцией называется вид модуляции, при которой информационным параметром является временой здвиг импульса относительно его среднего положения. При этом значение сдвига определяется законом моделирующего колебания.

По аналогии с ШИМ, ВИМ-сигналы формируются на основе сравнения модулирую­щего колебания с последовательностью пилообразных импульсов.

Рис. 4.30

Данные сигналы обладают более высокой помехоустойчиво­стью в сравнении с рассмотренными видами импульсной мо­дуляции, поскольку в случае ВИМ возможен выбор оптималь­ной полосы пропускания приемника вследствие постоянства длительности импульсов, что нереализуемо, в частности, при ШИМ.

Литература

1. Mateescu A. Semnale şi sisteme. Bucureşti, Teora, 2001.

2. Constantin I., Marghescu I. Transmisiuni analogice şi digitale. Bucureşti: Tehnică, 1995.

3. Spătaru A. Teoria transmisiunii informaţiei. Bucureşti: Didactică, 1983.

4. Prelucrarea numerică a semnalelor/ A.Mateescu ş.a.// Bucureşti: Tehnică, 1997.

5. Consbantin I. Introducere în teoria transmisiunilor de date. Bucureşti: Teora, 2000.

6. Banică I. Transmisiuni de date. Bucureşti: Teora, 2001.

7. Idriceanu S. Teoria informaţiei şi transmisiuni de date. Chişinău: UTM, 1986.

8. Биккенин Р.Р, Чесноков М.Н. Теория электрической связи, М. Академия 2010

9. Акулиничев Ю.П Теория электрической связи, Санкт-Петербург Лань, 2010

10. Скляр Б. Цифровая связь. М. Вильямс 2003

11. Прокис Дж. Цифровая связь. М., Радио и связь, 2000

12. Шульгин В. Основы теории связи Теория и практика кодирования, Харьков ХАИ 2005

13. Волков Л. Немировский М. Шинаков. Системы цифровой радиосвязь, М. Эко-Трендз, 2005

14. Fuqin Xiong. Digital Modulation Techniques, Boston: Artech House, 2000

15. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Высшая школа, 1986.

16. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Высшая школа: 1988.

17. Радиотехнические цепи и сигналы / Под.ред. К.А.Самойло// М., Радио и связь, 1982.

18. Зюко А.Г. Теория передачи сигналов. М.:Радио и связь, 1986.

19. Игнатов В.А., Теория информации и передачи сигналов. М.: Радио и связь, 1991.

20. Pадиотехнические системы передачи информации /под ред. В.Калмыкова// М.: Радио и связь, 1990.

21. Апорович А.Ф. Радиотехнические системы передачи информации. М.: Высшая школа, 1985.

22. Кузьмин И.В, Кедрус В.А. Основы теории информации и кодирования. М.: Радио и связь, 1986.

23. Дмитриев В.И. Прикладная теория информа М.: Высшая школа,1989.

24. Васильев В.И. Системы связи. - М.: Высшая школа 1987.

25. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1991.

26. Панфилов И.А. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1991.

27. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Санкт-Перербург, 2002.

28. Гaраник М.В. Системы и сети передачи информации. М.:Радио и связь, 2001.