книги из ГПНТБ / Гусев, К. Г. Поляризационная модуляция

Выпишем выражения для спектров соответствующих сиг­

налов.

1) Спектр сигнала при амплитудной манипуляции эллиптически-поляризованной волны

00

Лпе/ (ш0±«П) g — ‘/<Ро e ‘So

п= I

(5.1.24)

2) Спектр сигнала при фазовой манипуляции эллип- тическн-поляризованной волны (при ф= 0 во время им­ пульса и ф— л во время паузы)

'-р- — 1j ем + 2 ^ Лпе' ("»±па) е“ i/<foe ie°.

П—\

(5.1.25)

3)Спектр сигнала при квадратурной манипуляции

120

вращения эллиптически-поляризованной волны (ПИМф):

«пим, (« = ( ' “ “Г sin ?■•) e</?e'"°(

где р определяется из (5.1.23).

Как видно из приведенных выражений, при всех этих видах модуляции в спектре радиосигнала содержатся компоненты одних и тех же частот. Однако эти спектры отличаются друг от друга как своей поляризационно-фа­ зовой структурой, так и распределением энергии между несущей и боковыми компонентами.

Величины, определяющие энергию несущей при AM, ФМ и всех видах ПИМ (за исключением п. 6) находят­ ся в таких же отношениях, как (тIT)2, [(Г/т) —2]2 и 1 + +[(Т/х)—2]2 соответственно. Следовательно, при малой

скважности импульсов модулирующей последовательно­ сти (Т/т ^ 2) наибольшее содержание энергии в несу­

щей спектра имеет место при амплитудной манипуляции и наименьшее (~ 0 ) при фазовой манипуляции. Поляри­ зационная манипуляция занимает промежуточное поло­ жение.

При 77т>2 в отношении распределения энергии по спектру все эти виды манипуляции приблизительно оди­ наковы.

5.2.ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ФАЗОВАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ (ПФМ)

На практике может иметь место случай, когда одно­ временно с дискретным изменением параметров поляри­ зации изменяется и фаза несущего колебания. Это мо­ жет быть, например когда манипуляция поляризации осуществляется путем коммутации энергии ВЧ генерато­ ра в соответствии с импульсной программой из одного

121

ВЧ тракта с устройством формирования поляризацион­ ной диаграммы в другой (рис. 5.3). Если при этом трак­ ты 1 и 2 не сфазированы, то наряду с поляризационной

модуляцией будет наблюдаться фазовая модуляция. Из­ лучаемый сигнал в принятой форме записи может быть представлен в виде

Дополнительная фазовая модуляция ПИМ сигнала может быть неконтролируемой, паразитной, но может быть и специально предусмотренной, предназначенной

В дальнейшем без ущерба для общности рассужде­ ния можно положить 0о=О, фо= 0. Тогда модулирующая

находится путем разложения модулирующей функции A(t) в комплексный спектр Фурье

В результате соответствующих преобразований для коэффициентов ряда (5.2.3) получаем следующие выра­ жения:

122

у1- е _

(5.2.5)

Из этих соотношений следует, что огибающая спек­ тра, как и в случае обычной манипуляции поляризации, есть функция (sin х)/х. Однако из-за наличия разности

фаз 2Лф между колебаниями в момент «импульса» т и «паузы» Т—т происходит изменение не только параме­

тров поляризации спектральных составляющих сигнала, но и перераспределение энергии между несущей и боко­ выми составляющими.

Чтобы определить параметры поляризации и ампли­ туды нулевой и всех боковых гармоник спектра ПФМ сигнала, представим выражения (5.2.4) и (5.2.3) в виде

т sin (лят/Г)

а их параметры поляризации и фазы можно получить, если подставить коэффициенты а,, ft*, Ci, di в соотноше­

ния (2.2.19), (2.2.20).

Формулы для этих коэффициентов следующие:

а„ = cos Д6cos Дф |^cos(<po — Д?) +

123

— C O SД0 C O S Д<р -^r sin (<Po — Д<р)+ ^1 — sin (То+Д?) J ;

at= 2[cos Д0 cos Aip sin cp0+ sin A0 sin Alp cos cp0]sin Acp; bi = 2[—cos A0 sin Aip cos cp0—sin A0 cos Aty sin cp0]cos Acp;

Ci—2:[—sinA0 cos Дгр cos cpo—cos A0 sin Aip sin cpojcos Acp; c/1=2[sin A0 sin Aip sin cp0+cos A0 cos Aip cos cp0]sin Acp.

5.3.СОПРЯЖЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МАНИПУЛЯЦИИ

ИМАНИПУЛЯЦИИ ПО ФАЗЕ

Сопряжение поляризационной манипуляции и мани­ пуляции по фазе может выполняться при передаче двух независимых дискретных сообщений на одной несущей частоте или при передаче одного дискретного сообщения с манипуляцией двух параметров сигнала с целью повы­ шения достоверности передачи сообщений и помехоза­ щищенности радиолинии.

Манипулированное колебание по поляризации и фазе

вкруговом базисе разложения может быть представлено

вследующем виде:

eR(t) = Еаcos[ср(i/) —п/4] cos + а ('О + 6 (*)]>

eL(t) = Е0cos[cp(i) -t-jt/4)cos[co^ + a(^)—0(^)].

124

Пусть осуществляется манипуляция поляризации и фазы двумя независимыми дискретными сообщениями. Период повторения последовательности импульсов первого сооб­ щения обозначим через Tit а период повторения после­

довательности импульсов второго сообщения — через Т2. Для простоты анализа положим, что начало следова­

ния первых импульсов обеих программ совпадает и про­ исходит в момент времени £i=0. Тогда

мы дискретных сообщений; t3—ti = xz— длительность им­

пульса второй программы дискретных сообщений.

В результате суперпозиции двух процессов манипуля­ ции видим, что манипуляции по поляризации и фазе будут перекрываться, что не нарушит качества передачи независимых сообщений, так как спектры манипулиро­ ванных колебаний различны.

Используя спектральное разложение Фурье, манипу­

125

ЙЛЙ

Рассмотрим спектральный состав манипулированных колебаний раздельно.

1. М анипуляция поляризации:

Tt

-j* cos (<p24=it/4)sin(2b i / 7’j)<#

или

а°,р = -f-cos(<p,-t- i : / 4 ) 4 - ( l — т^/Г,) COS (<pa =i=Tt/4);

T 1

126

Таким образом, поляризационно-манипулированное колебание может быть представлено следующим выра­ жением:

2. Манипуляция фаз.

Рассмотрим процесс манипуляции фазы компоненты правого направления вращения, т. е. процесс изменения

2 (0 -

Так как

а"пф sin ф„ф = ПК sin2 1o [sin 2 , — sin 22] =

127

Таким образом,

oo

X cos (^YT- — - ^ - ^ = а " 0ф 4 - ^ a"„$ cos (~ f^ W j - n=1

(5 .3 .6)

128

Таким образом, сделав подстановку полученных выраже­ ний в (5.3.4), будем иметь