Амплітудна маніпуляція
При амплітудній маніпуляції модулюючим параметром радіосигналу являється його амплітуда. В даний час застосовується лише двійкова амплітудна маніпуляція.
Аналітично це записується:
uAM
(t) = U0
cos(
),
U0 - мплітуда не модульованого синусоїдального коливання ,
Uk=0; 1 - eлемент висхідного двійкового модулюючого сигналу ,
1
kT < t ≤ (k + 1) T 
=
0 t ≤ kT , t > (k + 1) T
Т – тривалість елементу висхідного двійкового цифрового сигналу ,
К = 0,1,2,3…
Δφk - випадкова початкова фаза k – го радіоімпульсу.
Тривалість радіоімпульсу при амплітудній маніпуляції τ=Т Приклад радіосигналу при амплітудній маніпуляції зображений без врахування фільтрації, показаний на наступному малюнку:
Мінімальна смуга частот , що необхідна для передачі амплітудно маніпульованого радіосигналу чисельно дорівнює швидкості передачі цифрової інформації В , тобто частоті слідування передаючих елементів висхідного двійкового сигналу:
ПАМ=В
Ефективність використання смуги частот характеризуються максимальною питомою швидкістю передачі при двійковій амплітудній маніпуляції , біт/с Гц.
В системах з амплітудною маніпуляцією застосовується некогерентне детектування радіосигналів. Воно забезпечує простоту побудови апаратури , при незначному енергетичному програші порівняно з когерентним детектуванням.
Модуляція і демодуляція сигналів в системах з двійковою амплітудною маніпуляцією не потребують спеціального кодування і декодування.
Лекція № 24
Фазова маніпуляція в цифрових радіорелейних системах передачі
При фазовій маніпуляції інформаційним параметром радіоімпульсів являється фаза високочастотного заповнення.
В радіорелейних системах передачі використовується двійкова, 4-рівнева і 8-рівнева фазова маніпуляція.
При демодуляції фаза радіосигналу порівнюється з фазою відновленою на приймаючому кінці опорного коливання несучої.
Через випадкові спотворення радіосигналу має місце невизначеність фази відновленої несучої. Це являється причиною так званої зворотньої роботи, при якій двійкові посилки приймаються в “негативні”.
Для усунення впливу невизначеності фази застосовуються різнецеве кодування фази імпульсів, що передаються.
Фазову маніпуляцію з різнецевим кодуванням фази називають фазорізнецевою, або відносною фазовою маніпуляцією.
В радіорелейних системах передачі з відносною фазовою маніпуляцією при передачі інформації кодується не сама фаза радіосигналу, а різниця фаз (фазовий зсув) двох сусідніх радіоімпульсів.
В загальному випадку радіосигнал з М-різницевою відносною фазововю маніпуляцією отримується наступним чином:
де
тривалість
радіоімпульсу
(1)
фазовий
зсув при відносній фазовій маніпуляції
фаза
опередньго к-1 радіоімпульсу
При
цьому фаза К-го радіоімпульсу:
Часто
при М=4 і 8 фазовий зсув
вибирається
у відповідності з рівністю
(2)
де
На наступному малюнку покажемо фазові діаграми відносної фазової маніпуляції, на яких показано можливі значення фазового зсуву при умові (1)-суцільні стрілки і при умові (2)- штрихові стрілки.
М=2
М=4
М=8
Фазові діаграми відносної фазової маніпуляції радіосигналів для М-рівневої відносної фазової маніпуляції.
Застосовуються два способи демодуляції радіосигналів. В першому спочатку відновлюється несуча і когерентно детектується радіосигнал з відносною фазовою маніпуляцією. Потім різнецево (диференціально) декодується прийняті сигнали. При такому способі демодуляції операції декодування розділені і виконуються послідовно.
Другий спосіб передбачає диференціально-когерентне (автокореляційне) детектування. При ньому в якості опорного коливання використовується попередній радіоімпульс. При цьому операції детектування і декодування суміщені.
Ширина спектру радіосигналу при цьому залежить від швидкості предачі інформації і числа рівнів маніпуляції. Необхідна при цьому мінімальна смуга пропускання:
На практиці смугу пропускання вибирають дещо більшою. Як правило
Таким чином при збільшенні числа рівнів маніпуляції смуга частот, необхідна для відносної фазової маніпуляції радіосигналу, зменшується.
Так при ВФМ-4 смуга частот в два рази меньша ніж при ВФМ-2 при однаковій швидкості передачі інфорації.
Максимальна ефективність викорстання смуг частот при ВФМ:
Через вплив фільтрації при звичайній ВФМ, особливо при М=2 і М=4, виникає глибока паразитна амплітудна маніпуляція. Це приводить до додаткових спотворень сигналу.
Паразитну амплітудну модуляцію можна значно зменшити, якщо використовувати ВФМ-4 з зсувом.Ця різновидність ВФМ інколи називається квадратурною ВФМ.
При такій маніпуляції спочатку висхідна послідовність двійкових чисел елементів розбивається на дві послідовності двійкових елементів тривалістю 2Т, як це робиться при звичайній ВФМ-4.
Отримані послідовності суміщуються в часі одна відносно одної на Т, після чого одна з них використовується для двійкової ВФМ синфазного коливання:
А інша для ВФМ квадратурного коливання цієї ж частоти:
де
,
K=0,1,2….
В
результаті додавання двох ВФМ радіосигналів
отримуємо радіосигнал з ВФМ при умові,
що
.