4.1 Амплитудная манипуляция

4.1 .1Двоичная АМП. Во многих телемеханических устройствах различного назначения формируются дискретные первичные сигналы в виде некоторой последовательности однополярных или двухполярных прямоугольных импульсов (рисунок 4.3,а, б). При амплитудной модуляции этими сигналами гармонического носителя получим сигнал передачи, амплитуда которого имеет только два значения: U и 0 (рисунок 4.3, в), или U_max и U_min (рисунок 4.3, г). Такой вид модуляции называют амплитудной манипуляцией.

Е

сли модулирующий сигнал меняется во времени от 0 до 1 (рисунок 4.3, а), то амплитудно-манипулированный сигнал запишется так:

(4.12)

где ω1=2p/T1	– круговая частота носителя;
m=(Umax-Umin)/(Umax+Umin)	– коэффициент глубины модуляции.

Для построения спектров достаточно знать спектральное разложение модулирующих импульсов C(t), которое затем подставляется в выражение (4.12).

Модулирующие импульсы можно записать в виде ряда Фурье

(4.13)

где W=2p/T=2pF – круговая частота повторения импульсов.

Подставив (4.13) в (4.12), получим выражение для спектра АМП-сигнала в виде

(4.14)

Рисунок 4.3 ­– Амплитудно-манипулированный сигнал

Анализ (4.14) показывает, что АМП-сигнал имеет, кроме составляющей на частоте ω₁, еще верхнюю и нижнюю боковые составляющие на частотах ω₁±kW. В выражении (4.14) при преобразовании исключено слагаемое

(1-m)/(1+m), так как существенного значения для состава спектра оно не имеет.

Для стопроцентной модуляции (m=1) амплитуды несущей и боковых составляющих определяются выражениями:

(4.15)

Примеры спектров АМП-сигналов при m=1иm=0,5приведены на рисунке 4.4.

Рассматривая рисунок 4.4, можно заметить ряд закономерностей в спектрах АМП-сигналов:

– форма боковых полос аналогична форме спектра модулирующих импульсов;

– спектр модулированного сигнала вдвое шире спектра модулирующих импульсов, т.е. DF=2/t;

– форма спектра всегда симметрична относительно несущей частоты;

– амплитуда составляющей на несущей частоте вписывается в огибающую спектра при m=1;

– при уменьшении коэффициента модуляции энергия несущей возрастает, а энергия боковых полос падает.

Рисунок 4.4 – Cпектры АМП-сигналов

4.1.2 М-ичная амплитудная манипуляция.При М-ичной амплитудной манипуляции амплитуда передаваемого сигнала скачкообразно изменяется в соответствии с символами передаваемого сообщения:

(4.16)

Здесь A(t) может принимать M возможных амплитуд, соответствующих M=2^m возможным m-битовым символам, т.е:

(4.17)

где d – расстояние между двумя соседними точками сигнального созвездия.

На рисунке 4.5 дана геометрическая иллюстрация формируемого ансамбля амплитудно-манипулированных сигналов при объеме алфавита М = 2, М = 4, М = 8, d = 2.

Рисунок 4.5 – Сигнальные созвездия ансамбля АМП сигналов

Можно заметить, что двоичные символы, создаваемые источником дискретных сообщений, предварительно кодируются кодом Грея. В результате соседние сигнальные точки отображают двоичные последовательности, отличающиеся одним двоичным символом. Это свойство очень важно при рассмотрении характеристик помехоустойчивости демодуляторов.

Функциональная схема устройства формирования М-АМП сигнала приведена на рисунке 4.6

Рисунок 4.6 – Функциональная схема устройства формирования

М-АМП сигнала

Преобразованная последовательность входных битов преобразователем уровня DA1 поступает на вход демультиплексора DD1, который разделяет входную последовательность на m-последовательностей. Блок задержек DD2 выравнивает по времени эти последовательности, блок расширителя DD3 увеличивает длительность каждого до значения длительности канального символа T_c=mT_b . Аналого-цифровым преобразователем DD2 формируется амплитуда синфазной составляющей I согласно (4.17), квадратурная составляющая при этом равна нулю. На выходе перемножителя DA3 получаем М-АМП сигнал.