Двоичная амплитудная манипуляции

Наиболее простым видом манипуляции сигнала является амплитудная манипуляция. Модулированный сигнал имеет вид:

, (3.18)

где – информационный цифровой сигнал, , и – постоянные, , – несущая частота.

Пусть множество возможных значений = {0,1}, . В этом случае модулированный сигнал имеет вид , его амплитуда принимает значение 0 при нулевом значении информационного сигнала и при единичном (рис.3.32) – сигнал с пассивной паузой. Такой тип манипуляции называется OOK (On-Off Keying, Включено-Выключено).

При амплитуда модулированного сигнала принимает значение при нулевом значении информационного сигнала и при единичном. Вид модуляции, для которого носит название ASK (Amplitude Shift Keying – амплитудная манипуляция). OOK является частным случаем ASK при .

Выражение (3.18) можно представить в виде

, (3.19)

где - синфазная составляющая модулирующего сигнала, - квадратурная составляющими модулирующего сигнала.

Множество возможных значений квадратурных компонент и называется сигнальным созвездием. Как правило, данное множество отображают на декартовой плоскости, где по оси абсцисс отложены значения синфазной составляющей , а по оси ординат – квадратурной . Точка на плоскости с координатами соответствует состоянию сигнала, в котором синфазная составляющая равна , квадратурная равна . Таким образом, сигнальное созвездие – это диаграмма возможных состояний сигнала. Используя общий вид модулированного радиосигнала (3.18), можно показать, что амплитуда модулированного радиосигнала в текущем состоянии равна , а фаза равна углу вектора, указывающего в точку , отсчитываемого от оси абсцисс.

При , , .

Для модуляций OOK и ASK сигнальное созвездие изображено на рис.3.33.

Существует два основных критерия сравнения эффективности различных видов модуляции. Это критерии спектральной и энергетической эффективности. Спектральная эффективность характеризует полосу частот, необходимую для передачи информации с определенной скоростью. Энергетическая эффективность описывает мощность, необходимую для передачи информации с заданной достоверностью (вероятностью ошибки).

Известно, что спектр модулированного сигнала на радиочастоте с точностью до постоянного множителя совпадает со спектром модулирующего сигнала, однако, центр спектра радиосигнала размещен на несущей частоте, а не на нулевой. Поэтому, как правило, анализируются спектральные плотности модулирующих сигналов, центрированные относительно нулевой частоты. Спектральные плотности мощности ASK сигналов для различных форм импульса модулирующего сигнала приведены на рис.3.34.

На рис. 3.35 показаны соответствующие формы импульсов модулирующего сигнала после прохождения ФНЧ. Из сравнения рис.3.34 и рис.3.35 видно, что более гладкая форма импульса модулирующего сигнала приводит к расширению главного лепестка спектральной плотности мощности модулированного сигнала и более быстрому уменьшению амплитуды боковых лепестков.

Выражение для спектральной плотности мощности сигнала OOK с прямоугольной формой импульсов имеет вид:

, (3.20)

где – несущая частота, – длительность символа (бита).

Видно, что спектр сигнала содержит дискретную составляющую – несущую частоту.