Использование широкоимпульсной модуляции (шим) для построения систем передачи с временным разделением канала.

При широкоимпульсной модуляции последовательность прямоугольных импульсов отображается изменением длительности сигнала, т.е. шириной импульса.

Широкоимпульсная модуляция бывает двух видов:

1. одностороння;

2. двухсторонняя.

В соответствии, широкоимпульсная модуляция бывает 1^ого и 2^ого рода.

При ШИМ первого рода длительность импульса определяется значениями моделирующей функции в моменты возникновения фронта и среза импульса – τ_и.

При ШИМ второго рода длительность измеряется в тактовых точках или во время Т_д.

Если τ_и<< Т_д, то разница между ШИМ1 и ШИМ2 принимают равную нулю.

На практике чаще используется ОШИМ1 (односторонняя широкоимпульсная модуляция первого рода), при которой длительность импульса при модуляции сигнала: U_c(t) = U_max*sinω_ct - τ_и = τ_0и + ∆τ_max* sinω_ct, где τ_0и – среднее значение длительности импульса;

∆τ_max – максимальное отклонение фронта импульса.

Если подставить τ_и в U₀(t), то

Обозначим и=>

Учитывая выражение функции Бесселя, выражение строится в следующий ряд:

I_n(β_k) – функции, которая показывает характеристику сигнала и определяется по функциям Бесселя.

Спектр ШИМ сигнала имеет более сложную структуру, чем спектр АИМ сигнала. Он содержит постоянную составляющую исходного модулирующего сигнала, содержащее бесконечное число гармоник частоты повторения импульсов kω_д. Каждый из этих частот содержит бесконечное число боковых частот - kω_д±nω_c.

В соответствии с этой формулой демодуляция сигнала осуществляется с помощью фильтра низких частот, но при малых л спектры с частотами kω_д-nω_c, имеет искажение при демодуляции.

Для исключения искажений в полосе пропускания ФНЧ необходимо увеличить частоту повторения импульсов, в соответствии с 2F_max.

Для устранения помех ШИМ применяются двухстороннее ограничение амплитуд импульсов, т.е. нижняя и верхняя границы ограничиваются константными значениями.

Использование фазово-импульсной модуляции (фим) для построения систем передачи с временным разделением каналов.

ФИМ является более помехоустойчивым видом модуляции, чем ШИМ и АИМ.

При ФИМ используется следующий моделирующий сигнал:

В этом случае основным определяющим элементом является величина фазового сдвига, которая определяется по следующей формуле:

∆τ_max – максимальный временной сдвиг между импульсами:

∆τ_max=M_ФИМ*U_max,

M_ФИМ – коэффициент глубины модуляции.

∆φ_max = ∆τ_max *ω_д – индекс модуляции.

Модуляция фазы импульсов определяется в соответствии со следующим законом:

Данная фазоимпульсная модуляция эквивалентна изменению мгновенной частоты следования импульсов:

Соответственно, мгновенный период следования импульсов будет определен по следующей формуле:

Если подставим в формулу для получения фазо-модулирующей последовательности импульсов:

Данное выражение можно преобразовать с помощью формулы Бесселя для того, чтобы определить последовательность следования импульсов в канал в рамках ω_д±nω_c:В данной формуле описывается спектр сигнала при ФИМ.

Спектр состоит из постоянной составляющей с частотой модулирующего сигнала, а также бесконечное число повторений импульсов kω_д.

Каждая гармоника kω_д имеет две открытые частоты, равные kω_д±nω_c.

Амплитуда этой составляющей соответствует модулирующему сигналу и примерно равна ω_c. Поэтому для демодуляции нельзя применять ФНЧ, т.к. ω_c постоянно возрастает.

Кроме этого, при малых значениях k амплитуды составляющих вида

kω_д - nω_c значительны и могут вызвать искажения.

В соответствии с этим для демодуляции применяют комбинированные методы, основанные на предварительном преобразовании ФИМ в какой-либо другой вид импульсной модуляции, при которой возможна демодуляция ФНЧ.

Для уменьшения искажений и увеличения помехоустойчивости используется двухстороннее ограничение амплитуды.

Еще один вид импульсной модуляции – частотно-импульсная модуляция (ЧИМ).Спектр ЧИМ по своей структуре практически не отличается от ФИМ. Отличием является количественное соотношение.

Помехоустойчивость при ЧИМ ниже, чем у ФИМ, поэтому ЧИМ в системах передачи с временным разделением канала обычно не применяется.

Преимущества ФИМ:

1. так как длительность импульса ФИМ постоянна, средняя мощность сигнала при ФИМ меньше, чем при ШИМ. Поэтому передатчики/приемники при ФИМ потребляют меньше энергии.

2. при одинаковой средней мощности сигнала ФИМ позволяет увеличить амплитуду импульсов. Тем самым повышает отношение: сигнал – помеха. Проще отфильтровать помехи.

3. при передаче импульсов с использованием ФИМ сами импульсы имеют большую длительность. Она может варьироваться для обеспечения оптимальной ширины пропускания тракта. Оптимальность ширины пропускания тракта выбирается с точки зрения наиболее высокой помехоустойчивости. В связи с этим обусловим применение ФИМ в импульсных системах передачи данных. Но в связи с применения ФНЧ при демодуляции ФИМ используется с ШИМ либо АИМ.

Количество каналов в системе с временным разделением канала по ФИМ.

, где T_k = 2∆τ_max + τ_з

T_д – период дискретизации сигнала;

T_сс – интервал времени, отводимый на передачу синхро-сигнала.

Т_к – канальный интервал;

∆τ_max – максимальное смещение импульсов ФИМ;

τ_з – защитный интервал.

Максимальное число каналов в системе с временным разделением канала не превышает 60. если необходимо более 60, то ставится дополнительное оборудование.