22 Импульстік модуляция
22.1 Импульстік модуляция түрлері
Импульстік модуляция –тікбұрышты импульстердің периодтық тізбектері сияқты тасушы тербелісті аналогтық модуляциялайтын сигналмен модуляциялау.
Импульстік
тасымалдаушы 4 параматрмен сипатталады:
амплитудамен
,
ұзақтықпен
,
тізбектелу
жиілігі
(Котельников теоремасы бойынша
қолданылады) және импульстер фазасымен
(22.1, а суретте). Оларды тасымалдау
сигналының зағымен өзгерте отырып
импульстік модуляцияның негізгі төрт
түрін аламыз:
- амплитуда-импульстік (АИМ) – импульс амплитудасы өзгереді(22.1, в-суреті). АИМ сигналдары екіге жіктеледі: бірінші текті сигнал (АИМ-1) – импульстер шыңы ақпараттық сигналдардың заңын қайталайды және –екінші текті сигнал (АИМ-2) –импульстер шыңы жазық болып келеді;
- жиілікті-импульстік импульсную (ЖИМ) – импульстер тізбегінің жиілігі өзгереді (22.1, г-сурет);
- ендікті-импульстік немесе ұзақтық-импульстік (ҚИМ немесе ҰИМ) – импульстер ендігі өзгереді (ұзақтық) (22.1, д - суреті). ҚИМ-нің біржақты және екіжақты түрлері бар.
- фаза-импульстік (ФИМ) – тасушының импульсінің басы, ортасы немесе соңымен сәйкес келетін тактілік нүктелерге салыстырмалы қозғалады. (22.1, е – суретте дөңгелекпен келтірілген ).
а)тікбұрышты импульстердің тасушы тізбектілігі;
б)модуляцияланатын сигнал;
в) амплитуда-импульс-модуляцияланған сигнал;
г) жиілік-импульс-модуляцияланған сигнал;
д) ендік-импульс-модуляцияланған сигнал;
е) фаза-импульс-модуляцияланған сигнал.
22.1 Импульсті-модуляцияланған сигналдар спектрі.
Модуляцияның импульсті түрлеріндегі спектр модуляциялайтын сигнал спектріне байланысты. Модуляция кезінде әр гармоникалық тасушыны индивидуал тасушы ретінде қарастыруға болады (сурет- 22.2). Жолақтар пайда болуы гармоникалық тасушы модуляциясының заңы бойынша жүреді.
Қуыстық q>10 кезінде шектік жиіліктер жолағы тасушы спектрімен салыстырғанда елеулі үлкею бермейді. Демек, модуляцияның импульсті түрлеріне спектр ендігі модуляция түріне, параметрлеріне, импульстер тізбектелу периодына байланысты емес:
,
,
мұндағы -тасушы импульсінің ұзақтығы;
-
модуляцияланған сигналдың импульсінің
минималды ұзақтығы.
22.2 -сурет – Спектрал диаграммалар:
а) тасушы тербеліс(ПППИ қуыстық 2);
б) ақпараттық сигнал;
в) АИМ сигнал.
23.1 Аналогты-цифрлы түрлену.
Цифрлы модуляция аналогты сигналды цифрлықа ауыстыруда қолданылады.
Үздіксіз сигналдың цифрлықа ауысуы үш операция көмегімен іске асады:
-уақыт бойынша дискретизация;
- деңгей бойынша квантталу;
- кодалау.
Олар аналогты-цифрлы түрлендіргіш деп аталатын және дискретизатор, кванттауыш және кодері бар құрылғыда іске асады.
23.1-сурет –АСТ құрылымдық сұлбасы.
Дискретизация – үздіксіз сигналдың дискретті есептеулеріндегі тізбектілікті ақпараттық құрауымен эквивалентті берілуі. Бұл шара Котельников теоремасы бойынша іске асады.
Есептеулерді жасау үшін уақыт интервалында өзгеретін электрон кілтті қолдануға болады.
Квантталу
–импульс шамаларына квантталған мәндер
беру, демек уақыт бойынша дискреттіден
деңгей бойынша дискретті сигнал құру.
Кванттау қадамы
- кванттау деңгейлері арасындағы
айырмашылық. Кванттау деңгейлерінің
жиынтығы кванттау шкаласы деп аталады.
Егер кванттау қадамы кванттау деңгейіне
байланысты болмаса, кванттау біртегіс
деп аталады, егер олай болмаса- біртегіс
емес деп аталады. АИМ деңгейі бойынша
кванттау нәтижесінде квантталған АИМ
сигналды аламыз.
Квантталу
кезіндегі дөңгелену есебінен қате пайда
болады, себесі есептеудің квантталған
түрі нақты мәнінен өзгешеленеді.
Келесідей табылады:
.
Біртегіс
квантталу шуы
импульстардың кездейсоқ тізбектігі
деп аталады(23.2 сурет), кванттау өадамының
жартысынан аспайды.
.
Бұдан кванттау шуының импультер амплитудасы кванттау өадамына байланысты екенін көреміз. Кванттау деңгейлерін көбейте отырып кванттау қателігін азайтуға болады.
КОДАЛАУ – деңгей және уақыт бойынша дискретті сигналдардың кодқа түрлену процесі. Кодалаудың келесі түрлері :
- тікелей – квантталған есептеулер кванттау деңгейіне сәйкес номерді анықтайтын кодалық комбинацияларға түрленеді ( 23.2 сурет). ИКМ кезінде іске асады;
- түрлі – нақты және алдын ала алынған мәндерінің түрлілігі кодалалады. Дифферециалды ИКМ (ДИКМ), дельта-модуляция (ДМ) кезінде қолданылады.
23.2 ИКМ
0
23.2 -сурет –уақыттық диаграммалар ,уақыт бойынша дискреттелген сигнал, ;деңгей бойынша квантталған сигнал;кванттау шуылы; ИКМ сигнал.
,
мұндағы
-кванттау
деңгейлер саны;
және
- сәйкесінше
квантталатын сигналдың импульстерінің
амплитудасының максимал және минимал
мәндері.
Кодалық комбинацияның симводарының санымен сигналды түрлендіру сапасы байланысты:
,
бит/с.
Цифрлы ағынның жылдамдығы цифрлы сигналдың спектр ендігін анықтайды :
,
Гц.