3.7.1 Прямая модуляция

Прямая модуляция – информативный параметр (амплитуда) несущего сигнала содержит модулирующий сигнал с постоянной составляющей А₀

В сигнале имеются две дискретные частоты: ω = 0 и ω = Ω. Ширина спектра такого модулированного сигнала составляет Ω.

3.7.2 Амплитудная модуляция

Амплитудно – модулированный сигнал в общем случае синусоидальным сигналом частоты Ω, принимая, что начальные фазы колебаний равны нулю. Спектр такого сигнала содержит частотные составляющие ω₀, ω₀ + Ω, ω₀ – Ω.

В модулированном сигнале амплитуда несущей частоты будет изменяться по линейному закону.

Мощность максимальна, когда амплитуда - максимальна. При работе нескольких измерительных устройств и в случае передачи информации от объекта измерения по одной линии связи необходимо, чтобы спектры сигналов не перекрывали друг друга, а, следовательно, чтобы несущие частоты отличались друг от друга не менее чем на

Аппаратная реализация амплитудной модуляции предполагает выполнение операции умножения.

3.7.2 Угловая модуляция

При изменении частоты всегда изменяется фаза колебаний, а при изменении фазы меняется частота, иногда их объединяют под общим названием угловой модуляции.

При фазовой модуляции осуществляется сдвиг фазы несущего сигнала на ∆φ(t) от средней фазы. Индекс модуляции m равен девиации фазы ∆φ_m.

При увеличении индекса модуляции m частотный спектр ЧМ или ФМ – сигнала сильно разрастается и его ширина превосходит спектр АМ – сигнала, что является недостатком ЧМ и ФМ.

Основное преимущество ЧМ и ФМ перед АМ – бόльшая помехоустойчивость, характеризующаяся отношением средней мощности полезного сигнала ∆x(t) к средней мощности помехи.

Помехоустойчивость ЧМ значительно превышает помехоустойчивость АМ. При ЧМ амплитуда не меняется. Спектр ЧМ-сигнала бесконечно велик. Из-за плохой помехоустойчивости AM как самостоятельный вид модуляции редко применяется, а используется чаще как промежуточный вид модуляции при двойных модуляциях типа AM – ЧМ и ЧМ – AM.

3.7.3 Импульсная модуляция

При импульсной модуляции используются несущие сигналы в виде периодической последовательности импульсов, которые могут быть представлены рядом Фурье.

Наиболее подвержена искажениям информация, передаваемая с помощью сигналов с амплитудно – импульсной модуляцией.

Амплитудно – импульсная модуляция имеет две разновидности:

АИМ-1 – при которой амплитуда в пределах одного импульса повторяет форму модулирующего сигнала.

АИМ-2 – при которой амплитуда в пределах одного импульса не изменяется и равна значению модулирующего сигнала в момент соответствующий началу импульса.

Применение импульсных сигналов позволяет существенно увеличить мощность в импульсе при сравнительно небольшой средней мощности.

Любая импульсная модуляция усложняет спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов, но ширина его при этом остается такой же, как у одиночного импульса.

3.7.4 Двукратные виды модуляции

Эти виды модуляции позволяют повысить помехоустойчивость передачи сообщения. При модуляции типа AM – ЧМ сначала сообщением модулируется по амплитуде первый переносчик, который называется в данном случае поднесущей. Далее амплитудно-модулированный сигнал модулирует второй переносчик, или несущую, в результате чего имеем сигнал, модулированный по частоте.

Широтно – импульсная модуляция обеспечивает большую помехоустойчивость, чем амплитудно – импульсная. Еще лучшие показатели помехоустойчивости обеспечивает фазоимпульсная модуляция. Наиболее высокая степень помехоустойчивости обеспечивается с помощью кодоимпульсной модуляции при использовании корректирующих кодов.

Устройства, предназначенные для модуляции сигналов, называются модуляторами. Их можно классифицировать по видам модуляции на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные и т. д.

Амплитудные модуляторы основаны на использовании нелинейных элементов: механических, электронных прерывателей или электронных усилителей, работающих в нелинейном режиме.

Частотные модуляторы представляют собой автогенераторы с управляемой частотой.

Фазовые модуляторы строятся на основе фазосдвигающих цепей, обладающих свойством менять фазу колебания при изменении какого-либо параметра этой цепи.

3.8. ДЕТЕКТОРЫ.

Демодуляторы (детекторы) служат для выделения сигнала, существующего в неявной форме в модулированном колебании и в зависимости от видов модуляции делятся на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные.

Детектирование амплитудно-модулированных колебаний осуществляется посредством преобразований вида

X_д(t) = |Y(t)|

или

X_д (t) = Y²(t).

Детекторы, имеющие такие функции преобразования, называются, соответственно, линейным и квадратичным. Линейное детектирование является более предпочтительным.

Частотные детекторы выделяют из частотно-модулированного сигнала составляющую, пропорциональную приращению частоты.

Фазовые детекторы используются не только по своему прямому назначению, но и как амплитудные фазочувствительные детекторы.

При амплитудно-импульсной модуляции детектирование осуществляется с помощью пикового детектора.

Все способы частотной и фазовой демодуляции основаны на предварительном преобразовании этих видов модуляций в амплитудную и последующем детектировании с помощью амплитудного детектора.

При кодово-импульсной модуляции амплитудное, частотное или фазовое детектирование предшествует декодированию. Декодерами в измерительных системах являются преобразователи код-код.