Раздел 6. Полосовая модуляция и демодуляция Лекция №10.Методы цифровой модуляции.

Основная литература:

1. Скляр Б. Цифровая связь.  М., Санкт-П, Киев: Изд. дом «Вильямс», 2003.

2. Теория электрической связи: Учебник для ВУЗов./ Зюко А.Г., Кловский Д.Д. – М:Радио и связь, 1999

Дополнительная литература:

3. Прокис Дж. Цифровая связь. - М.: Радио и связь, 2000.

4. Цифровая связь. - М., Санк-П, Киев: Изд. дом «Вильяме», 2003.

5. Мирманов А.Б. Курс лекций по дисциплине «Технология цифровой связи» - Астана: КазАТУ, 2009. (электронный)

Ключевые слова: модуляция, модулятор, спектр сигнала, скорость модуляции, обратная работа.

Рассматриваемые вопросы:

1. Амплитудная модуляция

2. Частотная модуляция

3. Фазовая модуляция

4. Дискретный канал с ФМ

Тезисы к лекции

Методы преобразования спектра с использованием несущей

Чаще всего в качестве несущей используют гармоническое колебание:

Воздействуя на соответствующий параметр амплитуду, частоту или фазу, получаем соответственно амплитудную, частотную или фазовую модуляцию.

Амплитудная модуляция

Рисунок 10.1. Спектр сигнала при амплитудной модуляции

Минимальная длительность сигнала равна:

.

Учитывая, что получим для ФНЧ.

АМ сигнал в общем случае содержит и верхнюю и нижнюю боковые полосы частот, то ширина спектра АМ сигнала в 2 раза больше исходного - модулирующего.

Предельный случай , тогда

.

Значит предельная скорость передачи по каналу при АМ:

.

Рисунок 10.2. АМ - модулятор в простейшем случае

Частотная модуляция

При передаче двоичных сигналов в канал посылаются две частоты f₁ (для обозначения 1) и f₂ (для 0). Причём по рекомбинациям МСЭ - Т f₂ > f₁.

Рисунок 10.3. Спектр сигнала при частотной модуляции

Спектр сигнала:

Предельная скорость модуляции при ЧМ

При заданном значении F_k максимальная скорость модуляции при ЧМ меньше, чем при АМ, но помехоустойчивость при частотной модуляции выше, поэтому она находит ограниченно применение в системах передачи дискретных сообщений.

Рисунок 10.4. Простейший ФМ - модулятор

Фазовая модуляция

В данном случае амплитуда и частоты постоянны, изменяется фаза в соответствии с модулирующим сигналом.

Если модулирующий сигнал двоичный «1» или «0», то значение фазы модулирующего сигнала тоже две. Это значение отсчитывается от фазы несущей. Обычно, при передаче «1» модулятор формирует синусоидальный сигнал, фаза которого совпадает с фазой несущей. При 0  180⁰.

Рисунок 10.5. Фазовая модуляция

Спектр ФМ сигнала будет таким же, как у АМ по ширине, а несущая подавляется из-за противофазности. Но все составляющие увеличатся в 2 раза. Так как амплитуды составляющих больше, то у ФМ выше помехоустойчивость. Для ФМ можно записать

.

Рисунок 10.6. Структурные схемы ФМ – модулятора

Дискретный канал с ФМ

Рисунок 10.7. Структурная схема дискретного канала

с фазовой модуляцией

На приемной стороне при демодуляции принятый сигнал сравнивается с опорным сигналом, при этом если фазы совпадают, то была 1, нет – 0. Если фаза опорного сигнала изменится на 180° , то 1 будет воспринята как 0, а 0  1. Такой эффект называется «обратной работой».

«Обратная работа» - это основной недостаток абсолютной фазовой модуляции, именно по этой причине фазовая модуляция не нашла широкого применения в технике ПДС.

Контрольные вопросы по теме:

1. Для чего нужна модуляция

2. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и аналоговой модуляцией.

3. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и частотной модуляцией.

4. Какова максимальная скорость телеграфирования в канале с заданной полосой частот и фазовой модуляцией.

5. Какой эффект называется «обратной работой»