9.4. Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции
Частотная модуляция (ЧМ) является основным видом модуляции в современных системах передачи информации СВЧ диапазона, в том числе системах спутниковой радиосвязи и телевидения. При ЧМ обеспечивается высокая помехоустойчивость и высокое качество передачи информации, допускается возможность одновременной работы в общем канале связи большого числа корреспондентов и реализуется более полное использование по энергетическим показателям радиопередающего устройства в силу постоянства амплитуды сигнала по сравнению с амплитудной модуляцией.
Способы осуществления частотной и фазовой модуляции можно разделить на две группы: прямые и косвенные (рис. 9.7).
Прямой метод при ЧМ означает непосредственное воздействие на автогенератор или, точнее, - на колебательную систему, определяющую частоту колебаний. Косвенный метод ЧМ состоит в преобразовании фазовой модуляции в частотную [4].
Рис. 9.7. Прямые (а, б) и косвенные (в, г) методы частотной и фазовой модуляции
Прямой метод при ФМ означает воздействие на высокочастотный усилитель или умножитель частоты, т. е. на электрические цепи, определяющие фазу высокочастотных колебаний. Косвенный метод ФМ заключается в преобразовании частотной модуляции в фазовую.
Для преобразования фазовой модуляции в частотную на входе фазового модулятора включается интегратор (рис. 9.7 г). Для преобразования частотной модуляции в фазовую на входе частотного модулятора включается дифференцирующая цепь (рис. 9.7 в).
В зависимости от характера преобразований различают частотно-амплитудные, частотно-фазовые и частотно-импульсные детекторы.
В частотно-амплитудных детекторах изменение частоты сигнала преобразуется в изменение амплитуды которое затем выделяется амплитудным детектором. Для того чтобы на выходе детектора не возникли искажения за счет возможных изменений амплитуды входного напряжения, перед детектированием обычно производят ограничение.
В частотно-фазовых детекторах изменение частоты преобразуется в изменение фазового сдвига между двумя напряжениями с последующим фазовым детектированием.
Фазовые детекторы преобразуют входной фазомодулированный сигнал в выходное напряжение, изменяющееся по закону модулирующего сигнала. Выявить фазовый сдвиг в ФМ сигнале можно путем сравнения с когерентным немодулированным колебанием, которое называют опорным.
Структурная схема фазового детектора аналогична схеме синхронного детектора (рис. 9.6). Все фазовые детекторы различаются по типу используемого перемножителя, наличию или отсутствию ограничителя и методам создания опорного напряжения. В качестве перемножителей можно использовать любые нелинейные или параметрические элементы – диоды, транзисторы, дифференциальные и операционные усилители с управляемой обратной связью, специальные аналоговые перемножители, ключевые схемы и др.
10. Манипуляция сигналов
При дискретном изменении управляющего колебания модулируемые параметры несущей будут изменяться скачком. В этом случае вместо термина «модуляция» применяется термин «манипуляция», а само колебание называется манипулированным. В частности манипуляция – это модуляция несущего колебания посылками постоянного тока прямоугольной формы.
Дискретное манипулирующее колебание может иметь вид униполярных (рис. 10.2 б) или биполярных (рис. 10.2 в) прямоугольных импульсов. Для описания двух возможных состояний широко используются термины «посылка» и «пауза». Эти состояния обозначают обычно символами +1 и -1 или 1 и 0.