Файл: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА.doc

Часто в качестве переносчика используют периодическую последовательность сравнительно узких импульсов. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v₀(t) характеризуется параметрами (рис. 2.8): амплитудой импульсов V; длительностью (шириной) импульсов ; частотой следования (или тактовой частотой) f_T = 1/T, где Т - период следования импульсов (ω_T = 2πf_T); положением (фазой) импульсов относительно тактовых (отсчетных) точек. Отношение T/ называется скважностью импульса.

По закону передаваемого первичного сигнала можно изменять (модулировать) любой из перечисленных параметров импульсной после-довательности. При этом модуляция называется импульсной.

Рис. 2.8. Периодическая последовательность узких импульсов

В зависимости от того, какой параметр модулируется первичным сигналом s(t), различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала (рис. 2.9, а) изменяется амплитуда импульсов (см. рис. 2.9, б); широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов (рис. 2.9, в); частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) - изменяется частота следования импульсов (см. рис. 2.9, г); фазо-импульсную модуляцию (ФИМ)- изменяется фаза импульсов, т.е. временное положение относительно тактовых точек (см. рис. 2.9, д).

Рис. 2.9. Виды импульсной модуляции

Модуляцию ФИМ и ЧИМ объединяют во временно-импульсную (ВИМ). Между ними существует связь, аналогичная связи между фазовой и частотной модуляцией синусоидального колебания.

В качестве примера на рис. 2.10 показан спектр АИМ-сигнала при модуляции импульсной последовательности сложным первичным сигналом s(f) с полосой частот от 0 до Q. Он содержит спектр исходного сигнала s(f), все гармоники тактовой частоты со_т (т.е. частоты 2со_т, Зш_т, 4ш_т и т.д.) и боковые полосы частот около гармоник тактовой частоты.

Рис. 2.10. Спектр АИМ-сигнала

Спектры сигналов ШИМ, ЧИМ и ФИМ имеют еще более сложный вид.

Импульсные последовательности, изображенные на рис. 2.9, на-зываются последовательностями видеоимпульсов. Если позволяет среда распространения, то видеоимпульсы передаются без дополни-юльных преобразований (например, по кабелю). Однако по радиолиниям передать видеоимпульсы невозможно. Тогда сигнал подвергают торой ступени преобразования (модуляции).

Модулируя с помощью видеоимпульсов гармоничное несущее ко-мобание достаточно высокой частоты, получают радиоимпульсы, ко-трые способны распространятся в эфире. Полученные в результате сочетания первой и второй ступеней модуляции сигналы могут иметь названия АИМ-АМ, ФИМ-АМ, ФИМ-ЧМ и др.

Сравнение импульсных видов модуляции показывает, что АИМ имеет меньшую ширину спектра по сравнению с ШИМ и ФИМ. Однако последние более устойчивы к воздействию помех. Для обоснования выбора метода модуляции в системе передачи необходимо сравнить эти методы по различным критериям: энергетическим затратам на передачу сигнала, помехоустойчивости (способности модулированных сигналов противостоять вредному воздействию помех), сложности оборудования и др.

2.5. Демодуляция сигналов

До сих пор мы рассматривали преобразования сигнала в пункте передачи. В пункте приема (см. рис. 2.1) необходимо извлечь первичный сигнал из переносчика, т.е. осуществить демодуляцию принятого сигнала.

Например, при демодуляции АМ-сигнала необходимо выделить закон изменения амплитуды модулированного несущего сигнала, т.е. его огибающую. Эта операция выполняется с помощью амплитудного детектора (рис. 2.11). При линейном детектировании на вход детектора с линейной вольт-амперной характеристикой (рис. 2.12, а) подается АМ-сигнал (см. рис. 2.12, б), и последовательность импульсов тока детектора оказывается промодулированной по амплитуде (см. рис. 2.12, в). Высокочастотные составляющие тока отфильтровыва ются RC-цепью; падение напряжения на резисторе R создает только постоянная составляющая тока.

Рис. 2.11. Амплитудные детекторы: транзисторный (а), диодный (б)

В модулированном колебании амплитуда медленно меняется по закону

V(t) = V(1 + M_AMcosΩt),

следовательно, амплитуда выделяемой на резисторе R постоянной составляющей тока также будет медленно меняться во времени. Таким образом, выходное напряжение амплитудного детектора пропорционально исходному (модулирующему) сигналу.

Один из способов демодуляции ЧМ-колебаний состоит в превращении его в АМ-колебания и последующем детектировании с помощью амплитудного детектора.

Рис. 2.12. Детектирование АМ-сигнала

Преобразования ЧМ-сигнала в АМ-сигнал выполняется с помощью троенного колебательного контура. Предположим, что на колебательный контур, настроенный на определенную резонансную частоту, подаются ЧМ-колебания с постоянной амплитудой и меняющейся со временем частотой ω(t) = ω + ΔωcosΩt.

Полное сопротивление контура при каждой мгновенной частоте принимает свое определенное значение, так что амплитуда напряжения, выделяемого на контуре, будет изменяться во времени с изме-нпнием частоты входного ЧМ-сигнала. Это положение иллюстрируется рис. 2.13, где показана частотная зависимость амплитуды напряжения на контуре V_K (ω) при постоянной амплитуде входного сигнала, илменение во времени частоты ω(t) входного ЧМ-сигнала и изменение во времени амплитуды V_K(t) ЧМ-колебания.

Таким образом, амплитуда ЧМ-колебания на выходе колебательною контура изменяется во времени пропорционально модулирующему сигналу, т.е. частотно модулированный сигнал стал модулиро-иинным и по амплитуде. Для получения низкочастотного сигнала дос-таточно подать модулированный по амплитуде ЧМ-сигнал на амплитудный детектор.

Аналогичным образом выделение закона изменения фазы ФМ-сигнала осуществляется фазовым детектором.

Существуют и способы демодуляции импульсно-демодулированного сигнала. Все устройства, предназначенные для демодуляции сигналов, будут рассмотрены дальше при изучении конкретных систем передачи и аппаратуры, входящей в состав этих систем.