4.3 Импульсные виды модуляции
В качестве переносчика информации может выступать не только гармоническое колебание, рассмотренное в п.4.2, но и импульсная последовательность, параметры которой – амплитуда, частота, длительность и положение на периоде, могут модулироваться передаваемым сообщением.
Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Представляет собой изменение амплитуды импульсной последовательности в соответствии с передаваемым сигналом Sм(t) (рисунок 4.8)
Рисунок 4.8 - Амплитудно-импульсная модуляция
АИМ используется для передачи аналоговых сигналов (речь) и характеризуется простотой реализации, но низкой помехоустойчивостью. АИМ позволяет строить многоканальные системы. Действительно, в промежутке между импульсами (рисунок 4.8) можно передавать импульсы других каналов.
Широтно – импульсная модуляция (ШИМ). При ШИМ в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром является длительность этих импульсов (рисунок 4.9, а)
Время - импульсная модуляция (ВИМ). Модулированный сигнал представляет собой неравномерную последовательность импульсов фиксированной длительности. Смещение импульсов относительно моментов начала тактовых интервалов пропорциональны модулирующему сигналу. Информационным параметром ВИМ является временное положение импульсов в пределах тактовых интервалов (рисунок 4.9,б).
Рисунок 4.9 – Широтно-импульсная модуляция а)
и время - импульсная модуляция б)
Выбор того или иного вида модуляции зависит от условий связи и тех свойств, которыми должен обладать канал связи. Например, при одновременной работе большого количества близких по несущей частоте радиостанций используется амплитудная модуляция. Для ослабления действия помех используется частотная модуляция.
Значение операций кодирования и модуляции заключается в том, что эти операции позволяют не только отобразить сообщение в сигнале, но и наделить сигнал нужными свойствами: распространяться на дальние расстояния, противостоять помехам, не создавать помехи другим системам связи.
4.4 Задачи по разделу 4
Пример 1. Телефонный речевой сигнал имеет полосу частот от 300 до 3400Гц и используется для модуляции несущей, частота которой равна 120кГц. Изобразить двусторонний спектр модулированного сигнала.
Решение.
Изображаем на графике несущую частоту, равную 120кГц к которой добавляем с двух сторон боковые верхние и нижние частоты (рисунок 4.10).
Рисунок 4.10
Пример 2. Амплитудно-модулированный сигнал описывается функцией Sм(t)=5(1+0,5cos3140t)sin2π105t, B. Определить: глубину модуляции, частоту модулирующего сигнала, несущую частоту, максимальную величину мгновенного значения амплитуды модулированного сигнала.
Решение.
Представим выражение для амплитудно-модулированного сигнала:
.
Из приведенного выражения видно, что глубина модуляции mАМ=0,5.
Угловая частота модулирующего сигнала ω=3140. Отсюда частота модулирующего сигнала равна
Угловая частота несущего сигнала ω=2π105. Откуда частота несущей определяется как
Теперь необходимо для определения максимальной величины мгновенного значения амплитуды модулированного сигнала, которое равно Sм+Sн, найти амплитуду модулирующего сигнала и несущего колебания. Амплитуда несущего колебания определяется из исходного выражения и равна Sн=5В. Определим амплитуду модулирующего сигнала. Поскольку глубина модуляции mАМ равна
= mАМ,
то определим из этого выражения Sм=mАМ Sн, Sм=5∙0,5=2,5В. Максимальное значение амплитуды модулирующего сигнала равно Sм+Sн=5+2,5=7,5В.
Пример 3. Домашняя стереофоническая радиосистема с частотной модуляцией имеет девиацию частоты 75кГц, а максимальная модулирующая частота равна 15кГц. Определить индекс модуляции данной системы.
Решение.
Подставляем значения в выражение индекса модуляции:
.
Пример 4. По последовательному каналу связи передается сообщение, частью которого является слово SIG. Для передачи сообщения используется кодировка ASCII, где буквы кодируются как S-73h, I- 49h, G- 67h. Считать, что единица кода передается +5В, а ноль -5В. Изобразить график сигнала в канале связи.
Решение.
Представим кодировку букв в двоичной системе исчисления:
S-73h = 1001001;
I- 49h=1100001;
G- 67h=1000011.
Поскольку канал связи последовательный, то код передается в следующей последовательности: 1001001 1100001 1000011.
Рисунок 4.11
Пример 5. По параллельному каналу связи передается то же самое сообщение, частью которого является слово SIG. Для передачи сообщения используется кодировка ASCII, где буквы кодируются как S-73h, I- 49h, G- 67h. Считать, что единица кода передается +5В, а ноль -5В. Изобразить график сигнала в канале связи. Канал связи представляет собой 8 независимых линий связи.
Решение.
Представляем 8-ми разрядами коды букв:
S – 73h = 01001001; I – 49h=01100001; G – 67h=01000011.
Представим сигнал в канале связи:
Рисунок 4.12