3.2.3. Фазовая модуляция

При фазовой модуляции переносчиком информации является изменение фазы гармонического колебания. Единичные элементы представляются в виде:

где              - индекс фазовой модуляции;

- начальная фаза.

Соответствие ФМ сигнала символам и сигналам данных пока­зано на рис.3.10.

Как видно на рис.3.10, изменение фазы происходит при каж­дом изменении полярности сигнала данных.

Отметим, что при ФМ принципиальным является жесткое соответствие начальных фаз приемника и передатчика. Однако при похождении ФМ сигнала по каналу ТЧ за счёт изменения фазы передаваемого сигнала (переключения генераторного оборудова­ния каналообразующей аппаратуры) возникает так называемая "обратная работа", когда вместо передаваемого символа 1 при­нимается символ 0. Поэтому на практике ФМ не используется, а применяют ее видоизменение. Советский ученый К.Т.Петрович предложил относительную фазовую модуляцию (ОФМ).

При ОФМ представляющим параметром сигнала, несущим информацию, является изменение фазы при передаче каждого единичного интервала только одной полярности, например, как показано на рис.3.11, положительной. Так, при длительной передаче только положительных посылок частота изменения фазы будет соответство­вать скорости передачи единичных элементов.

Для осуществления ОФМ необходимо единое соответствие между значениями полярности посылок и значениями разности фаз для передатчика и приемника.

Если символу данных 1 соответствует положительная посылка, а символу 0 - отрицательная, то алгоритм модуляции при ОФМ формулируется так: при передаче i-й посылки, соответствующей 1, фаза несущего колебания скачком изменяется на 180° по отношению к фазе предыдущей (i-1)-й посылки, а при передаче по­сылки, соответствующей 0, она остается такой же, что у (i-1)-й посылки.

На рис.3.12 приведены схемы передатчика и приемника, поясняющие принцип формирования и обработки ОФМ - сигналов.

В качестве кодера используется триггер с управляющим на его входе транзистором. При каждой положительной посылке (Rтранз. - высокое) срабатывает триггер и переключает диоды фазового модулятора (т.е. изменяется фаза несущего колебания).

Прием ОФМ - сигнала возможен двумя методами:

• сравнением фаз;

• сравнением полярностей,

Чаще применяется первый метод, так как при этом искаже­ние одного единичного элемента приводит к одной ошибке, а при методе сравнения полярностей, если искажена середина единично­го элемента, то возможны и две ошибки.

При методе сравнения фаз в фазовом детекторе (ФД) сравни­ваются на несущей частоте фазы i-го и (i-1)-го единичных элементов. Указанное сравнение осуществляется с помощью элемента памяти линии задержки (ЛЗ), создающего задержку, равную длительности элемента. Такой метод не требует знания начальной фазы сигнала.

Спектр ОФМ сигнала занимает полосу частот такую же, как и при АМ-ДБП (рис.3.6), но отличается значениями амплитудонесущей частоты и боковых частот. Поэтому максимальная удельная скорость передачи равна 1 бит/с•Гц.

При ОФМ также можно воспользоваться ограничением одной из боковых полос частот и тем самым получить ОФМ с одной боковой полосой частот ОФМ-ОБП с максимальной удельной скоростью передачи 2 бит/с*Гц.

Модемы с OФM по сравнению с AM и ЧМ реализуются технически более сложно, но зато обладают более высокой помехозащищенностью при одинаковой скорости передачи.

Однако самым важным достоинством ОФМ, обусловившим ее широкое применение, является возможность использования многих значений (крат) фаз и получения многократных ОФМ, например, двукратной - ДОФМ, трехкратной - ТОФМ, и тем самым увеличение скорости передачи в число крат раз.

Частотное разделение каналов

При ЧРК полоса частот, отводимая для передачи сообщений одновременно от N источников делится на N частей. Для каждого канала с помощью фильтров выделяется полоса частот с защитным промежутком между ними.

Число телеграфных каналов, которое можно организовать в спектре стандартного канала ТЧ (0,3 – 3,4 кГц), зависит от скорости телеграфирования (табл. 1) и используемого метода модуляции. Наибольшее распространение в системах с ЧРК получил метод частотной модуляции.

Таблица 1.

Скорость, Бод	Средняя частота канала, ГЦ	Число каналов
50 100 200	300+120 i 240+240 i 120+480 i	24 12 6

i – порядковый номер канала

Системы тонального телеграфирования с ЧМ могут строиться с использованием как индивидуального, так и группового принципа (рис. 2).

Рис. 2 а). принципы построения многоканальной КОА

Рис. 2 б)

частотный разделение канал телеграфирование

При индивидуальном способе к-во типов УПС совпадает с числом образуемых каналов (рис. 2 а). При групповом – все каналы разбиваются на несколько групп (б), работающих в одном и том же частотном спектре. Размещение каналов в требуемых областях линейного спектра осуществляется путем преобразования частот. Число типов УПС и фильтров сокращается пропорционально числу групп, что делает этот вариант построения более технологичным. Однако надежность при этом уменьшается, т.к. при выходе из строя группового преобразователя из строя выходит вся группа каналов.

Достоинства метода с ЧРК: простота выделения любого числа каналов в промежуточных пунктах; возможность работы по каналам как синхронным, так и асинхронным способом.

Недостатки: низкое использование пропускной способности телефонного канала; взаимные мешающие влияния между индивидуальными каналами; невысокая технологичность из-за наличия большого числа элементов в неинтегральном исполнении; высокая стоимость одного канала.

Временное разделение каналов (ВРК) – это способ одновременной передачи нескольких телеграфных сообщений по одной линии связи или в канале ТЧ, при котором линия или канал занимаются поочередно каждым источником сообщения в разные промежутки времени. (рис. 3).

Рис. 4

Функции выделения каждому источнику сообщений своего интервала времени выполняет распределитель передачи Рпер (мультиплексор). Распределитель приема Рпр (демультиплексор) распределяет принимаемые сигналы получателям. Для того, чтобы на приеме сигналы от первого источника попадали первому получателю, а от второго – второму, приемник и передатчик должны быть сфазированы. Это решается с помощью устройств синхронизации по циклам. ФСС – формирователь синхросигнала посылает в канал синхросигнал. ПСС – приемник синхросигнала выделяет его на приеме.

Достоинства ВРК: более высокое использование пропускной способности ТЧ канала; отсутствие влияния между каналами; высокая технологичность и следовательно более низкая стоимость.