13. Частотная модуляция. Индекс чм. Частотный спектр чм сигнала.

При ЧМ в соответствии с модулирующим сигналом (t) меняется частота синусоидального несущего сигнала, что иллюстрирует рис.11.

Заметим ,что , а соответственно и частота может меняться не только резко, но и плавно.

Для ЧМ существует два параметра, характеризующие интенсивность воздействия модулирующего сигнала на несущий сигнал.

1. Девиация частоты

f = f _max – f ₀

или f = f ₀ - f _min

f - отклонение частоты от центрального значения.

2. Индекс частотной модуляции .

Это отношение девиации частоты к частоте модулирующего сигнала.

0    несколько десятков или сотен.

Частотный спектр при ЧМ.

Его можно получить на основе ЧС при АМ.

Пусть модулирующий сигнал является последовательностью прямоугольных импульсов, т.е. имеет два уровня .

В модулированном ЧМ – сигнале соответственно будет две частоты и - рис.24,б. Его можно представить в виде суммы двух АМ – сигналов рис.24,в,г.

U _ЧМ = U _АМ1 + U _АМ2

Соответственно, спектр этого ЧМ - сигнала S_ЧМ можно представить в виде суммы двух спекторов АМ: S _ЧМ = S _АМ1 + S _АМ2

Это показано на рисунке 25.

Рис.25

Спектры двух слагаемых S_АМ1 и S_АМ2 отличаются разными несущими частотами f₀₁ и f₀₂. Это объяснение приводит к выводам:

1. Спектры ЧМ шире, чем спектр АМ - сигнала.

2. Спектр получается «горбатый».

3. Линии одного спектра S_АМ1 могут перекрываться линиями другого спектра S_АМ2.

4. Из рисунка получаем, что ширина спектра при ЧМ:

В этом выражении – спектр модулирующего сигнала.

f ₀₂ – f ₀₁ = 2f

- девиация частоты, связанная с f₀₂ и f₀₁.

Если также учесть, что:

, то в результате получаем: F _ЧМ = 2 F _ (1 +  )

Вывод: ширина ЧС при ЧМ больше чем ширина ЧС при АМ в (1 +  ) раз.

 = 10  50

12. Способы импульсной модуляции (им).

При ИМ переносчиком является последовательность импульсов.

Параметры импульсного сигнала - амплитуда (U m), период или частота (Т или f = 1/T), длительность импульса (t _u), фаза импульсов ().

В соответствии с этими параметрами различают способы ИМ:

1. Амплитудно – импульсная модуляция (АИМ) – Um.

2. Частотно – импульсная мод-ия (ЧИМ)- f.

3. Широтно–импульсная мод-ия (ШИМ) - t _{u .}

4. Фазо – импульсная модуляция (ФИМ) - .

При АИМ амплитуда является функцией модулирующего сигнала. При ЧИМ функцией модулирующего сигнала является средняя частота (или период) следования импульсов.

При ШИМ функцией модулирующего сигнала является

длительность импульса. При ФИМ функцией модулирующего сигнала является время паузы между соседними импульсами.

Кодо-Импульсная модуляция (КИМ).

Отличие: какому-то одному значению модулирующего сигнала  соответствует несколько импульсов (последовательный код). Последовательный код – двоичное число:

1 – есть импульс,

0 – нет импульса

КИМ – один из ключевых способов передачи информации, применяется для связи между компьютерами (Интернет, модемы и т.д.)

При КИМ увеличивается время передачи сигнала, но обеспечивается высокая достоверность и высокая помехозащищенность.

Комбинированные способы модуляции (км).

Комбинируют, например, непрерывные способы модуляции с импульсными способами модуляции.

При КМ вначале, например, используется импульсный передатчик, а получаемый модулированный сигнал модулирует непрерывный передатчик (в синусоиду).ШИМ – 1 этап модуляции.

Это пример ШИМ-АМ.

Комбинируя разные способы импульсной и непрерывной модуляции можно получить большое количество комбинированных способов. Например, ФИМ-АМ, ШИМ-ЧМ, ЧИМ-ЧМ, и т.д. Применение КМ связано с тем, что требуется приспособить передаваемый сигнал к характеристикам канала связи.