Контрольні питання до розділу 4

1. Дайте визначення аналогової модуляції. Що використовується в якості переносника в процесі аналогової модуляції?

2. Дайте визначення амплітудної модуляції, наведіть необхідні математичні вирази. Які спектральні складові має сигнал АМ? Як визначити ширину спектра сигналу АМ?

3. Поясніть, чому використання сигналів АМ є неефективним?

4. З яких міркувань з'явилися сигнали балансної модуляції? Наведіть математичний опис сигналів БМ. Як визначити ширину спектра сигналу БМ?

5. З яких міркувань з'явилися сигнали односмугової модуляції? Наведіть математичний опис сигналів ОМ. Як визначити ширину спектра сигналу ОМ?

6. Дайте визначення сигналу частотної модуляції. Яким чином зміни миттєвої частоти смугового сигналу впливають на приріст його фази? Запишіть математичний вираз сигналу ЧМ.

7. Дайте визначення сигналу фазової модуляції. Запишіть математичний вираз сигналу ФМ. Яким чином прирости фази смугового сигналу впливають на його миттєву частоту? Як разом називають сигнали ЧМ і ФМ?

8. Як здійснюють аналіз спектру сигналів ЧМ і ФМ? Що визначає амплітуди спектральних складових сигналів ЧМ і ФМ при однотональній модуляції?

9. Дайте визначення девіації частоти і девіації фази. Поясніть як ці параметри впливають на ширину спектру модульованих сигналів.

10. Що є визначальним при побудові сучасних схем модуляторів?

11. Наведіть математичні вирази і схеми модуляторів сигналів АМ і БМ.

12. Наведіть математичний вираз сигналу ОМ та поясніть можливі способи формування сигналу ОМ.

13. Наведіть математичні вирази і схеми модуляторів сигналів ЧМ і ФМ.

14. Дайте визначення процесу детектування.

15. Яким чином здійснюють амплітудне детектування? Наведіть відповідні схеми та поясніть принцип їх функціонування.

16. Яким чином здійснюють детектування кутових видів модуляції? Наведіть відповідні схеми та поясніть принцип їх функціонування.

5 Сигнали цифрових видів модуляції

5.1 Загальні відомості про цифрову модуляцію

Модуляція називається цифровою, якщо сигналом, що модулює, є цифровий сигнал. Цифровий сигнал (ЦС) – це послідовність цифрових символів, які належать певному алфавіту. Кожний із символів займає фіксований інтервал часу – така послідовність символів називається синхронною. Як правило, символи двійкові, і позначаються 1 і 0, їх називають бітами, і надходять вони через інтервал Т_б. Надалі будемо вважати, що ЦС, якщо це спеціально не застережено (тобто за замовчуванням), двійковий. ЦС з'являється в результаті кодування знаків дискретних повідомлень або відліків неперервних повідомлень. ЦС можна представити, записуючи послідовність, наприклад, 10110..., і вказуючи значення Т_б. Основною характеристикою ЦС є швидкість сигналу або бітова швидкість R = 1/Т_б, біт/с.

В кінцевому устаткуванні систем зв'язку, виконаному на логічних мікросхемах або процесорах, цифрові сигнали мають вигляд послідовності П-імпульсів. Приклад такого сигналу наведено на рис. 5.1. Цей сигнал дворівневий: більш високий рівень відповідає символу 1, а більш низький – 0. Можна вважати, що носієм інформації є П-імпульс, а інформація відображена в амплітуді імпульсу, що приймає значення а й 0. Величезний арсенал логічних мікросхем і процесорів розрахований на роботу саме з такими сигналами.

Для передавання цифрових сигналів каналами зв’язку використовуються методи цифрової модуляції, в основному, з послідовним передаванням й, рідше, з паралельно-послідовним передаванням.

Розглянемо послідовне передавання. Модульований сигнал для передавання каналом зв’язку формується із сигналів s_i(t), що належать ансамблю канальних символів {s_i(t)}, i = 0, 1, ..., М – 1, де М – число канальних символів (М  2), які по черзі передаються.

При формуванні модульованого сигналу з послідовним передаванням послідовність двійкових символів (ЦС, що модулює) розбивається на блоки з n = log₂M біт. Кожному такому блоку (кількість можливих різних блоків М = 2ⁿ) ставиться у відповідність канальний символ s_i(t). Тривалість n біт становить тактовий інтервал Т = Т_бlog₂M. Отримана послідовність канальних символів, що надходять через час Т, і утворюють модульований сигнал

(5.1)

де – канальний символ, що передається на k-ому тактовому інтервалі.

На рис. 5.2 схематично показано перехід від ЦС до модульованого сигналу (n = 4, М = 16). На графіку s(t) уздовж осі часу показані інтервали тривалістю Т, на яких передаються канальні символи s₁₃(t), s₁(t), s₃(t), s₆(t), ... З рис. 5.2 видно суть цифрової модуляції – це відображення блоків біт в імпульси-переносники.

Якщо М = 2, то сигнал s(t) – двійковий; якщо М  2, то сигнал s(t) – багатопозиційний або багаторівневий.

При паралельно-послідовному передаванні каналом зв’язку одночасно передаються декілька модульованих сигналів з послідовним передаванням, що розглянуте вище. Детально це питання розглянуте в підрозд. 5.7.

Нижче, якщо це не застережено, розглядається послідовне передавання.

Тактовий інтервал Т є одним з основних параметрів, які характеризують передавання ЦС каналом зв'язку. Зворотна величина називається тактовою частотою f_т = 1/Т, Гц, а також швидкістю модуляції В = 1/Т, Бод або символьною швидкістю симв/с.

До основних параметрів також відноситься ширина спектра модульованого сигналу. Вона залежить від швидкості ЦС R і ансамблю канальних символів {s_i(t)}. Задача вибору методу цифрової модуляції зводиться до вибору ансамблю канальних символів.