Файл: Данилов, Б. С. Однополосная передача цифровых сигналов.pdf

Bh(u)

Рис. 3.8. Спектры на выходах ЦТФ: соответствующие синфазному компоненту (а), квадратурному компоненту (б), и результирующий спектр на выходе сумматора (в)

62

Определим характеристики такого ЦТФ. Пусть пе­ риодически повторяющийся компонент коэффициента пе­ редачи ЦТФ имеет форму, близкую к прямоугольной, и соответствует на оси частот нижней боковой полосе ФМ сигнала, у которого частота несущего колебания равна скорости передачи посылок, т. е. /0= т. Частотная харак­ теристика такого ЦТФ может быть задана в используе­ мой полосе частот либо в виде функции с четной сим­ метрией:

либо в виде мнимой функции с нечетной симметрией:

Выражения для коэффициентов передачи отводов для этих двух случаев могут быть получены путем подста­ новки (3.16) в (3.10) и (3.17) в (3.11):

Нормализованные значения весовых коэффициентов

=и K"—j——K"j, вычисленные по ф-лам (3.18) и

(3.19) для соотношения х/Т=Л/4, даны соответственно в табл. 3.3 и 3.4. Формы частотных и импульсных харак­ теристик ЦТФ, построенные в соответствии со значения­ ми K'j и К"), приведенными в табл. 3.3 и 3.4, показаны соответственно на рис. 3.9а и 3.96. •

Рассмотрим два возможных метода реализации ПФ ОБП с помощью ЦТФ с полосовой характеристикой. По первому методу входной сигнал в виде последовательно­ сти коротких импульсов постоянного тока поступает на вход ЦТФ и в таком же виде задерживается с помощью регистра сдвига. Входной сигнал ЦТФ является, в сущ-

63

пости, AM сигналом, у которого одной из двух значащих позиций соответствует отсутствие импульса, т. е. нулевой потенциал.

Следовательно, на выходе сумматора ЦТФ форми­ руется AM ОБП сигнал. Для получения ФМ ОБП сиг­ нала к выходному сигналу нужно добавить противофаз­ ное несущее колебание с (половинной амплитудой.

При другом методе использования ЦТФ в роли ПФ ОБП на входе ЦТФ осуществляется двоичная модуля­ ция -несущего колебания прямоугольной формы по зако­ ну ФМ. В модулированном сигнале, поступающем на вход ЦТФ, -на интервале -одной посылки должно уклады­ ваться целое число полупериодов прямоугольного несу­ щего колебания, -причем края посылок должны -совпа­ дать с фронтами прямоугольных импульсов, составляю­ щих несущее 'Колебание. Сигнал, полученный в резуль­ тате такой -модуляции прямоугольного несущего коле­ бания, подается на вход регистра сдвига. В отводы ЦТФ сигнал поступает с выходов триггеров регистра сдвига, причем положительному и отрицательному зна-

61

Рис. 3.9. Амплитудно-частотные и импульсные характе­ ристики ЦТФ е четной симметрией (а) и нечетной сим­ метрией (б)

кам весовых коэффициентов соответствуют прямой и ин­ вертированный сигналы «а противоположных выходах соответствующих триггеров.

/

Цифровая модуляция

Если предположить, что в схемах, изображенных на рис. 3.1, 3.2 и 3.4, несущее колебание имеет прямоуголь­ ную форму волны, а фильтр ФФНЧ отсутствует (т. е. посылки, поступающие к модулятору, имеют прямо­ угольную форму огибающей), то функцию модуляторов может выполнять логическая схема, известная под на­ званием «сумматор по модулю 2». Реализация этой схе­ мы на логических элементах И, ИЛИ, НЕ показана на рис. 3.10а. Временные диаграммы, изображенные на рис. 3.106, служат иллюстрацией сказанного.

Модуляцию, осуществляемую с помощью двоичных логических элементов, будем далее называть цифровой модуляцией.. Упомянутое выше применение «сумматора

пппПппг

Рис. 3.10. Схема «сумматора по модулю 2» (а) и временные диаграммы, поясняющие его использование в качестве цифро­ вого модулятора (б)

по модулю 2» в передатчике является простейшим при­ мером использования цифровой модуляции.

При формировании ФМ ОБП сигнала путем пере­ ключения фазы колебания с центральной частотой спек­ тра на угол ±л/2, которое рассматривалось в § 1.4, схе­ ма цифрового модулятора может иметь вид, представ­ ленный на рис. 3.11а. Эта схема включает в себя кодер,

в)

1

Вход импульсаВ (В//у

Рис. 3.11. Структурная схема цифрового фазового модулято­ ра (а) и временная диаграмма, поясняющая его работу (б)

схему «добавление—вычитание» и двоичный делитель на 4. На вход схемы «добавление—вычитание» поступает импульсная последовательность с частотой, в 4 раза пре­ вышающей частоту выходного колебания. По сигналам, поступающим .с выхода кодера, в схеме «добавлениевычитание» в модуляционные моменты времени произво-

66

дится добавление одного импульса, если фазу выходного колебания необходимо повернуть на угол +п/2, и вычи­ тание одного импульса, если фазу выходного колебания требуется повернуть на угол —п/2. Для иллюстрации сказанного на рис. 3.116 для конкретной комбинации двоичных символов, поступающих на вход кодера, приве­ дены значения требуемых поворотов фазы выходного ко­ лебания и показана форма цифрового модулированного сигнала (ЦМС) на выходе делителя на 4.

В § 1.5 показывалось, что при определенных услови­ ях передача сигналов ОФМ ОБИ эквивалентна синхрон­ ной ЧМ, осуществляемой таким образом, что при пере­ даче одинаковых символов передается колебание с ча­ стотой несущей [0, а при каждой смене символов в тече­

Рис. 3.12. Структурная схема цифрового частот ного модулятора (а) и временная диаграмма, по­ ясняющая его работу (б)

го через логические схемы И, ИЛИ подключены выходы двух делителей частоты.

Частота 2nfo импульсной последовательности, посту­

—1/2Г). При помощи логических схем НЕ, И, ИЛИ осу­ ществляется переключение этих двух импульсных серий на входе счетного триггера в соответствии с видом по­ ступающих на передачу сигналов данных. В результате сигнал на выходе триггера будет представлять колеба-

иие € прямоугольной формой волны, которое имеет либо частоту несущего колебания fo, либо частоту первой гар­ моники боковой полосы, т. е. fi=fo—1/2Т. Работа схемы иллюстрируется рис. 3.126, на котором для конкретной комбинации передаваемых символов указаны частоты генерируемых колебаний и показана форма результиру­ ющего ЦМС на выходе триггера.

Достоинством этой схемы является то, что несмотря на свою простоту она одновременно выполняет функцию кодера ОФМ, цифрового модулятора и устройства, фор­ мирующего сигнал с частично подавленной боковой по­ лосой [26, 28, 29].

Цифровой модуляции при ее очевидных реализаци­ онных преимуществах перед другими видами модуляции свойственны и некоторые недостатки, (вытекающие из необходимости исполь­ зования прямоугольных

1 Г - несущего и модулирующе-

Г10 1 f го колебаний [23].г 1

Спектр одиночной посылки (3.20), полученный с по­

мощью преобразования Фурье, будет иметь следующий вид:

68