7 Лекция 7. Методы формирования и преобразования сигналов в системах связи

Цель лекции: ознакомление с методами модуляции информации.

Содержание:

а) методы модуляции носителей информации;

б) модуляция гармонического сигнала (несущей частоты);

в) амплитудная (АМ), частотная(ЧМ), фазовая(ФМ) модуляции.

7.1 Методы модуляции носителей информации

Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами несущей (переносчика информации) в соответствии с изменением параметров первичного сигнала. Модулируемый параметр носителя называется информационным. Различают три вида модуляции: амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ).

В качестве несущей используются не только гармонические, но и импульсные колебания. При этом выбор способов модуляции расширяется до семи видов:

АИМ – амплитудно – импульсная модуляция заключается в том, что амплитуда импульсной несущей изменяется по закону изменения мгновенных значений первичного сигнала.

ЧИМ – частотно – импульсная модуляция. По закону изменения мгновенных значений первичного сигнала изменяется частота следования импульсов несущей.

ВИМ – время – импульсная модуляция, при которой информационным параметром является временной интервал между синхронизирующим импульсом и информационным.

ШИМ – широтно–импульсная модуляция. Заключается в том, что по закону изменения мгновенных значений модулирующего сигнала меняется длительность импульсов несущей.

ФИМ – фазо – импульсная модуляция, отличается от ВИМ методом синхронизации. Сдвиг фазы импульса несущей изменяется не относительно синхронизирующего импульса, а относительно некоторой условной фазы.

ИКМ – импульсно – кодовая модуляция. Ее нельзя рассматривать как отдельный вид модуляции, так как значение модулирующего напряжения представляется в виде кодовых слов.

СИМ – счетно – импульсная модуляция. Является частным случаем ИКМ, при котором информационным параметром является число импульсов в кодовой группе.

7.2 Модуляция гармонического сигнала (несущей частоты)

Модулированные сигналы различаются по виду несущей и по модулируемым параметрам. В качестве несущей в настоящее время широко используются гармонические колебания, периодическая последовательность импульсов, реже – колебания специальной формы, случайный узкополосный процесс.

Гармоническая несущая ,

например характеризуется тремя свободными параметрами: амплитудой, частотой и фазой. Все они могут быть информационными.

Модулированный сигнал, при гармонической несущей, в общем случае можно представить в виде

(7.1)

где A(t)- огибающая сигнала; ψ(t) – полная фаза.

За интервал времени, в течение которого полная фаза ψ(t) изменится на 2π, огибающая не успеет сильно измениться и ее можно считать медленно меняющейся.

Рисунок 7.1- Модулятор

В модулированном сигнале (7.1) мгновенная угловая частота есть производная от полной фазы во времени

. (7.2)

Из выражения (7.2) следует, что полная фаза

. (7.3)

При определении параметров модулированных сигналов обычно считают, что модулирующий сигнал u_m(t) нормирован, то есть максимальное абсолютное мгновенное значение равно единице - , а средняя мощность , где - коэффициент амплитуды сигнала.

Главная особенность модуляции при гармонической несущей – перенос спектра в область около частоты несущей. Именно это обстоятельство и привело к использованию только модулированных сигналов в радиосвязи, многоканальной связи.