ТКз-12 (Общая теория связи, часть 1) / 08

2

VАМ (t)

бt

Рис. 3.2. Детектирование АМ-сигнала

Один из способов демодуляции ЧМ-колебаний состоит в превращении его в АМ-колебания и последующем детектировании с помощью амплитудного детектора. Преобразования ЧМ-сигнала в АМ-сигнал выполняется с помощью расстроенного колебательного контура.

ω(t)

∆ω

t

Рис. 3.3. Демодуляция ЧМ-сигнала

Предположим, что на колебательный контур, настроенный на определенную резонансную частоту, подаются ЧМ-колебания с постоянной амплитудой и меняющейся со временем частотой ω(t) = ω+ ∆ωcos Ωt .

Полное сопротивление контура при каждой мгновенной частоте принимает свое определенное значение, так что амплитуда напряжения, выделяемого на контуре, будет изменяться во времени с изменением час-

3

тоты входного ЧМ-сигнала. Это положение иллюстрируется рис. 3.11, где показана частотная зависимость амплитуды напряжения на контуре Vк (ω) при постоянной амплитуде входного сигнала, изменение во времени частоты ω(t) входного ЧМ-сигнала и изменение во времени амплитуды Vк(t) ЧМ-колебания.

Таким образом, амплитуда ЧМ-колебания на выходе колебательного контура изменяется во времени пропорционально модулирующему сигналу, т.е. частотно-модулированный сигнал стал модулированным и по амплитуде. Для получения низкочастотного сигнала достаточно подать модулированный по амплитуде ЧМ-сигнал на амплитудный детектор.

Аналогичным образом выделение закона изменения фазы ФМсигнала осуществляется фазовым детектором.

3.5.Квадратурная модуляция

Всовременных системах передачи цифровой информации получила распространение квадратурная модуляция, при которой одновременно изменяются амплитуда и фаза сигнала.

Ранее были рассмотрены случаи, когда амплитуда и начальная фаза гармонического колебания подвергались модуляции по отдельности. Однако можно изменять эти два параметра одновременно, получив за счет этого возможность передавать два сигнала сразу:

s(t) = A(t)cos (ω0 t + ϕ(t)).

Форму представления рассматриваемого сигнала можно изменить, раскрыв косинус суммы:

s(t) = A(t) cos(ω0t) cos ϕ(t) – A(t) sin(ω0t) sinϕ(t).

Теперь сигнал оказался представленным в виде суммы двух АМколебаний. Их несущие – cos(ω0t) и sin(ω0t) – сдвинуты по фазе на 90° относительно друг друга, а амплитудные функции равны A(t)cosϕ(t) и –A(t)sinϕ(t). Обозначим эти амплитудные функции как a(t) и b(t) и используем их в качестве новой пары модулирующих сигналов (вместо амплитуды и начальной фазы):

Такое представление рассматриваемого сигнала называется квадра-

турным (quadrature), а данный способ модуляции – квадратурной ампли-

тудной модуляцией (КАМ). Как и другие разновидности АМ, квадратурномодулированный сигнал может быть демодулирован путем умножения на опорное колебание. Однако поскольку КАМ-сигнал представляет собой сумму двух АМ-сигналов, то и опорных колебаний должно быть два – со сдвигом фаз на 90°.

6

Рис. 3.5. Основные виды импульсной модуляции

Следует отметить, что периодической последовательности импульсов в чистом виде в природе не существует, поскольку любая последовательность имеет начало и конец. Степень приближения зависит от числа импульсов в последовательности. Поэтому для строгого описания импульсного носителя последний должен рассматриваться как одиночный импульс, представляющий собой пакет элементарных импульсов определенной формы. Такой сигнал имеет непрерывный спектр. Однако по мере накопления числа импульсов в последовательности ее спектр дробится и деформируется таким образом, что все более приближается к решетчатому. Составляющие на частотах дискретного спектра сужаются и быстро растут, остальные составляющие подавляются.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). При АИМ амплитуда коротких импульсов постоянной длительности tи изменяется пропорционально модулирующему сообщению. Применяются два вида АИМ. Отличие их заключается в том, что при первом виде (АИМ-1, рис. 3.14,а) форма импульсов непрямоугольная, их вершины повторяют характер x(t), а при втором (АИМ-2, рис. 3.14,б) импульсы имеют прямоугольную форму.

Определим спектр АИМ-сигналов. Последовательность немодулированных прямоугольных импульсов с амплитудой Um0 длительностью tи с периодом Т разлагается в ряд Фурье следующим образом:

Рис. 3.6. Виды амплитудно-импульсной модуляции

9

типа kω0 ± nΩ (п =1, 2, ..., ∞).

Однако и в этом случае полоса пропускания будет определяться в основном длительностью импульса tи,

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ). При данном виде им-

пульсной модуляции частота следования импульсов является основным параметром сигнала.

10

Различают две модификации частотно-импульсной модуляции: при ЧИМ-1 длительность импульсов tи сохраняется постоянной (рис. 3.18,а), при ЧИМ-2 она изменяется обратно пропорционально частоте следования импульсов, т.е. отношение длительности импульса к периоду следования

tTи сохраняется постоянным (рис. 3.18,б). ЧИМ-2 обычно применятся при

передаче, поскольку обладает лучшими спектральными характеристиками. ЧИМ-1 более удобна при представлении сигналов в цифровой форме, так как она облегчает подсчет количества импульсов.