Фазовая модуляция

При фазовой манипуляции (ФМ) по закону первичного сигна­ла изменяется начальная фаза модулируемого (несущего) сигнала:

(2.20)

где — индекс фазовой модуляции.

Из сравнения (2.18) и (2.20) следует, что структура спектра при -ФМ такая же, как при ЧМ, а за ширину боковой полосы спектра принято произведение индекса ФМ на частоту модулирующего сигнала. Таким образом, полная ширина спектра при ФМ

В последнее время все большее значение для передачи дис­кретной информации приобретает фазовая манипуляция, которую различают по кратности.

В простейшем случае фазы несущего колебания, соответствующие токовой и бестоковой посылкам, или положительному и отри­цательному импульсам (рис. 2.13, а), отличаются при фазовой манипуляции на 180⁰ (рис. 2.13, б). Такая манипуляция получила название однократной.

Зная спектр сигнала при амплитудной манипуляции последо­вательностью прямоугольных двухполярных импульсов, нетрудно найти спектр при однократной фазовой манипуляции. Так, если к фазоманипулированному сигналу (рис. 2.13, 6) добавить немоду­лированное несущее колебание U₀ той же частоты амплитуды U₀, совпадающее по фазе, например с колебаниями при поло­жительных импульсах (рис. 2.13, в), то получится амшштудно-манипулированный сигнал с амплитудой 2U₀ (рис. 2.13, г). Следова­тельно, спектр фазоманипулированного сигнала будет соответство­вать спектру амплитудно-манипулированного сигнала. При этом необходимо увеличить вдвое амплитуды всех боковых составляю­щих и исключить колебание несущей частоты (рис. 2.13, д, где )

Рис. 2.13. Фазовая манипуляция

Кроме однократной фазовой манипуляции различают также двукратную (через 90°), трехкратную (через 60°), четырехкратную (через 45°) и другие виды фазовой манипуляции. Однако практи­ческое применение в технике передачи данных получили в основ­ном одно-, двух- и трехкратные виды манипуляции.

Лекция 4

3. Преобразование сигналов электронными системами. Основные типы электронных средств генерации и преобразования сигналов.

3.1. Преобразователи спектра сигналов.

Преобразователи частоты

Преобразователь частоты на основе резонансного усилителя

При передаче электрических сигналов на расстояние часто требуется переносить спектр сигнала вверх или вниз по шкале частот. Такой перенос спектра называется преобразованием частоты. Часто преобразователь частоты называют смесителем.

В качестве преобразователя частоты может быть использован усилительный каскад на транзисторе с колебательным контуром, показанный на рис.6.1.Предположим, что нужно перенести вверх по шкале частот на величинунизкочастотное гармоническое колебаниеcчастотой . Подадим на вход нелинейного резонансного усилителя кроме этого колебания также высокочастотное колебание с частотой . При этом высокочастотное колебание может подаваться как в цепь базы ( рис.6.1 а) так и в цепь эмиттера (рис.6.1 б). В первом случае уменьшается нагрузка на генератор высокочастотного колебания, однако во втором случае улучшается развязка между источниками высокочастотного и низкочастотного сигналов.

Рис. 6.1. Схемы резонансных преобразователей частоты.

Выберем амплитуды напряжений смещения , сигналаи несущего колебания так, чтобы работать на участке вольт-амперной характеристики, который достаточно точно аппроксимируется полиномом второй степени

, (6.1)

где - коэффициенты, определяемые параметрами транзистора и напряжением смещения.

Напряжение на участке «база—эмиттер»

.

При подстановке данного выражения в зависимость (6.1) получим, что спектр тока коллектора будет содержать гармонические колебания с основными и удвоенными частотамии с комбинационными частотамии.

Колебательный контур резонансного усилителя настроен на частоту и выделяет из спектрального состава тока составляющую

.

Выделенная составляющая тока создает на резонансном сопротивлении контура падение напряжения

,

которое и является выходным сигналом преобразователя частоты.

В реальных системах связи передаваемый низкочастотный сигнал не является гармоническим, а имеет сложный спектр. В этом случае недостаточно воспользоваться колебательным контуром, поскольку он не сможет обеспечить хорошую фильтрацию полезных продуктов преобразования. Его можно заменить в схеме рис. 6.1 обычной резистивной нагрузкой, а на выходе схемы включить электрический фильтр с характеристикой ослабления, обеспечивающей необходимую степень подавления несущего колебания с частотой.