Импульсная модуляция

При рассмотрении трех видов модуляции – АМ, ЧМ и ФМ предпола-галось, что роль переносчика выполняет синусоидальное колебание высокой несущей частоты. Однако в качестве переносчика может использоваться и периодическая последовательность импульсов одинаковой формы.

Такая импульсная последовательность характеризуется следующими параметрами:

• амплитудой импульсов;

• длительностью импульсов;

• частотой следования импульсов;

• положением импульсов во времени по отношению к положению импульсов немодулированной последовательности – так называемой фазой импульсов.

Сама по себе такая последовательность импульсов не несет никакой информации, как и немодулированный высокочастотный синусоидальный сигнал.

Если изменять один из перечисленных параметров периодической последовательности импульсов по закону модулирующей функции , то можно получить четыре основных вида импульсной модуляции (рис. 1.22):

• амплитудно-импульсную модуляцию – АИМ;

• модуляцию импульсов по длительности – ДИМ;

• фазоимпульсную модуляцию – ФИМ;

• частотно-импульсную модуляцию – ЧИМ.

На рис. 1.22 передаваемый сигнал взят непрерывным, но процесс модуляции будет таким же и для дискретного сигнала. Различия будут заключатся лишь в том, что параметры переносчика при непрерывном сигнале изменяются плавно, а при дискретном – скачком. Вертикальными пунктирными линиями на рисунке отмечено положение немодулированных импульсов. На оси времени пунктир соответствует тактовым точкам.

При АИМ изменяется амплитуда импульса При ДИМ изменяется длительность импульса где - максимальное отклонение импульса в одну сторону. При ЧИМ по закону изменяется частота следования импульсов, а при ФИМ – сдвиг импульсов относительно тактовых точек.

рис.1.22

Структура спектров этих сигналов различная, а полоса их частот опреде-ляется только формой импульса и его длительностью .

Так, для импульсов прямоугольной формы длительностью , огибающая спектра имеет вид, показанный на рис. 1.23.

рис.1.23

В случае передачи импульсных сигналов по каналам радиосвязи производится еще один этап модуляции, а именно, модулированными импульсами теперь модулируется синусоидальное колебание высокой несущей частоты , подобно тому, как это было при АМ, ЧМ или ФМ. Спектр периодической последовательности полученных радиоимпульсов в два раза шире спектра последовательности видеоимпульсов. Он располагается как два зеркальных отображения вокруг несущей частоты (рис. 1.24.). Системы связи, использующие двойную модуляцию, обозначаются как системы АИМ-АМ, АИМ-ЧМ, ЧИМ-ФМ,ФИМ-ЧМ, ФИМ-ФМ и т.п.

рис.1.24

Возможны также смешанные виды импульсной модуляции. Например, одновременная модуляция импульсов по амплитуде и временному положению (АВИМ) и другие сочетания.

Шумоподобные сигналы

Остановимся кратко на вопросах использования в качестве переносчика информации шумоподобных сигналов. Оказывается, что для этой цели годятся только такие шумоподобные сигналы, которые не являются случайными. Они формируются по определенному алгоритму. Несмотря на полную схожесть таких шумоподобных сигналов со случайными процессами, их числовые характеристики остаются неизменными во времени. Модуляция в данном случае заключается в воздействии модулирующей функции на какие-либо числовые характеристики этого шумоподобного сигнала.

Шумоподобные сигналы относятся к классу широкополосных сигналов, у которых, так называемая, база больше 1. Их также называют сложными сигналами.

Простые дискретные сигналы относятся к узкополосным, а их база равна 1. База определяется как произведение длительности сигнала на его ширину спектра . В случае узкополосных сигналов и связаны между собой следующем соотношением: . Отсюда следует, что для узкополосных сигналов база действительно равна 1

Для получения шумоподного сложного сигнала поступают следующим образом. Сигнал длительностью сигнала разбивают на N бинарных элементов длительностью . Такое разбиение позволяет получить тот же сигнал длительностью , но его полоса теперь равна . Известно, что чем уже импульс, тем шире полоса спектра. Так как , то база шумоподобного сигнала .

Широкополосные шумоподобные сигналы (ШШС) обычно имеют базу Их спектр распределен в широкой полосе частот, а уровень спектральных составляющих может лежать даже ниже уровня шума в канале связи. Применение ШШС в системах связи позволяют повысить их устойчивость к сосредоточенным и импульсным помехам, обеспечить энергетическую скрытность, а также осуществить многоканальную передачу информации [6] .

Значительный вклад в теорию систем связи с ШШC внесли Л.Е. Варакин, Н.Т. Петрович, В.Б. Пестряков и др.