6.3. Способы демодуляции сигналов с аим
Пусть сигнал описывается выражением
где
,
- амплитуда немодулированных импульсов,
-
коэффициент крутизны модуляционной
характеристики,
-функция
сообщения.
Высота импульсов
,
- коэффициент АИМ.
На рис. 6.5 представлены АИМ первого и второго рода.
При АИМ 1 - первого рода, высота импульсов следует за модулирующей функцией.
При АИМ 2 – второго рода, высота импульсов определяется мгновенными значениями функции сообщения.
Рис. 6.5
Если длительность
импульсов мала, т.е.
,
то различие между АИМ-2 и АИМ-1 несущественно.
Спектры АИМ
При детальном анализе спектр АИМ-1 имеет вид, представленный на рис. 6.6
Рис. 6.6
и его можно представить в форме
,
где A - постоянная составляющая;
-
компонента спектра, отображающая
переданные сообщения (модулирующая
функция);
-
бесконечная сумма составляющих, кратных
тактовой частоте
с семействами боковых, расположенных
по обе стороны от
.
Огибающая спектра зависит от формы
импульса и определяется его спектральной
плотностью.
Такая структура спектра сохраняется для всех видов импульсной модуляции параметрического типа (меняется параметр импульса).
Частотный спектр АИМ-2 (рис. 6.7) отличается тем, что амплитуды боковых составляющих спектра различны, т.е. изменяются в соответствии с изменением огибающей спектра.
Рис.
6.7
Различают следующие основные способы демодуляции:
выделение АИМ сообщения с помощью ФНЧ;
выделение одной из компонент тактовой частоты АИМ вместе с боковыми
полосовым фильтром (АМК) и детектирование.
При использовании 1-го метода (рис. 6.8) коэффициент передачи зависит от скважности импульсов Q, которая зависит от числа каналов N.
Рис. 6.8
где
-
модуль коэффициента передачи ФНЧ,
который не может быть больше 1.
Если считать, что
,
то
,
поэтому на выходе демодулятора требуется
ставить дополнительно усилитель, тогда
,
где
-
частотная характеристика усилителя.
можно увеличить
применением расширителя импульсов
(рис. 6.9).
Рис. 6.9
6.4. Широтно-импульсная модуляция (шим)
Различают двухстороннюю ШИМ и одностороннюю (ОШИМ) – рис. 6.10.
Рис. 6.10
Для ШИМ
.
Должно выполняться условие
.
При ОШИМ модуляция по переднему и заднему
фронтам может осуществляться от двух
источников.
6.5. Время-импульсная модуляция вим
Временные диаграммы, поясняющие суть формирования сигналов с ВИМ показаны на рис. 6.11.
Величина сигнала пропорциональна
положению импульса относительно нулевого
момента времени. При положительном
сигнале импульс смещается вправо
относительно нулевого момента. При
отрицательном сигнале импульс смещается
влево, т.е. опережает нулевой момент
времени. Сдвиг
импульсов
относительно тактовых точек
изменяется по закону
.
ВИМ подразделяется на ФИМ и ЧИМ.
Рис. 6.11
6.6. Модуляционные и демодуляционные искажения в системах с врк
Все искажения подразделяют на зависимые и не зависимые. Зависимые искажения делятся на 3 вида: модуляционные, демодуляционные и перекрестные (переходные).
Модуляционные обусловлены не правильным выбором параметров сигнала ( , коэффициента модуляции) нелинейностью модуляционных характеристик модуляторов (всех), частотными искажениями передаваемых частот.
Демодуляционные обусловлены искажениями в приемном тракте (плохая селективность ФНЧ – создает искажения называемые комбинационными – мешающие компоненты попадают на выход канального демодулятора).
Частотные искажения
обусловлены неравномерность АЧХ
канальных модуляторов и демодуляторов,
а также неравномерность спектральной
плотности импульсов в пределах полосы
передаваемых частот. Эта неравномерность
тем больше, чем меньше скважность
импульсов или чем выше
Комбинационные искажения обусловлены плохой фильтрацией паразитных компонент.
На выходе демодулятора (фильтра НЧ)
,
где
-постоянная
составляющая = 0 т.к. имеются переходные
цепи;
-полезная составляющая;
-
то, что подлежит отфильтровке,
тогда
,
а помехи
.
Среднеквадратическая ошибка
.
Критерий СКО по этой формуле можно вычислить аналитически (громоздко) и графоаналитически. График АЧХ демодулятора накладывается на график частотного спектра модулированной последовательности и путем графического умножения вычисляются амплитуды полезной компоненты и помех.
Перекрестные искажения в системах с ВРК обусловлены переходными процессами, которые возникают при появлении каждого импульса (недостаточная полоса тракта или малый временной интервал между импульсами).
Искажения 1-го рода – это результат наложения импульсов соседних каналов друг на друга (завал на В.Ч.), временные диаграммы имеют вид, представленный на рис. 6.12.
Рис. 6.12
Происходит
приращение амплитуды импульса на
величину
,
сдвига переднего
и
заднего
фронтов.
При АИМ с применениями демодулятора – ФНЧ амплитуда полезного сообщения зависит от площади немодулированного импульса при любой форме импульса.
Поэтому перекрестные
искажения 1-го рода можно оценивать как
отношение приращения площади
импульса К+1 канала из-за наложения на
него К-го канала к площади
неискаженного
импульса
.
При ШИМ или ВИМ
возможно применение ограничителей на
уровнях
.
Паразитные искажения в этих случаях
будут возникать из-за сдвига фронтов
,
где
-результирующий
сдвиг модулированного фронта импульса;
-
девиация модулированного фронта при
ШИМ или девиация импульса при ВИМ.
При модуляции величина остаточного напряжения К-го канала в К+1 –м канале меняется от импульса к импульсу в соответствии со значениями модулирующего искажения в форме перекрестных разговоров, т.е. сообщения, передаваемые в К-м канале будут прослушиваться в К+1 –м канале.
Перекрестные искажения 2 рода
Обусловлены нелинейностью амплитудной и фазовой характеристик видеоусилителя (завал на НЧ – рис. 6.13) общего тракта в полосе, которую занимает спектр модулирующих частот.
Рис. 6.13
Пусть на вход усилителя подана последовательность импульсов всех N каналов, причем, только в одном из них осуществлена АИМ (рис. 6.14).
Так как усилитель имеет завал на НЧ, то импульсы на выходе становятся двухполярными (постоянные составляющие не пропускаются).
Так как один канал промоделирован, то нулевая линия всей последовательности искривляется.
Если при приеме сигналов с АИМ применяется ограничение по минимуму, то это приводит к возникновению паразитной модуляции во всех немодулированных каналах.
Рис.
6.14
4. Элементы теории линейного 38
разделения каналов 38
4.1. Функциональная схема многоканальной СПИ 38
4.2. Геометрическое представление сигналов 40
4.3. Геометрическое представление разделения каналов 44
5. Многоканальные системы с частотным разделением каналов (ЧРК) 53
5.1. Сигналы в системах с ЧРК 53
5.2. Классификация систем передачи информации с ЧРК 56
5.3. Искажения в системах с ЧРК 57
6. Многоканальные системы с временным разделением каналов (ВРК) 62
6.1. Сигналы в системах с ВРК 62
6.2. Классификация многоканальных систем с ВРК 68
6.3. Способы демодуляции сигналов с АИМ 71
6.4. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) 75
6.5. Время-импульсная модуляция ВИМ 76
6.6. Модуляционные и демодуляционные искажения в системах с ВРК 77
4. Элементы теории линейного 38
разделения каналов 38
4.1. Функциональная схема многоканальной СПИ 38
4.2. Геометрическое представление сигналов 40
4.3. Геометрическое представление разделения каналов 44
5. Многоканальные системы с частотным разделением каналов (ЧРК) 51
5.1. Сигналы в системах с ЧРК 51
5.2. Классификация систем передачи информации с ЧРК 54
5.3. Искажения в системах с ЧРК 55
6. Многоканальные системы с временным разделением каналов (ВРК) 60
6.1. Сигналы в системах с ВРК 60
6.2. Классификация многоканальных систем с ВРК 65
6.3. Способы демодуляции сигналов с АИМ 68
6.4. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) 72
6.5. Время-импульсная модуляция ВИМ 72
6.6. Модуляционные и демодуляционные искажения в системах с ВРК 73