6. Виды модуляции и кодирования сигналов. Виды и влияние помех. Выделение сигналов на фоне помех с помощью фильтров.

Виды модуляции сигналов.

Изменение напряженности электрического поля радиосигнала можно представить синусоидальной функцией:

, (3.19)

где A, ω, φ – амплитуда, циклическая частота и фаза сигнала, которые называются параметрами сигнала; z - расстояние от передатчика, с=3108 м/с - скорость света в вакууме.

Информация содержится в изменении параметров A, ω, φ. Если параметры A, ω, φ не изменяются, то радиоволна не несёт информации и можем только знать, что радиостанция работает и есть канал передачи информации. Если изменяется амплитуда сигнала, то говорят об амплитудной модуляции (АМ) сигнала. Соответственно, при изменении частоты или фазы при передаче говорят о частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции.

Основные схемы модуляции:

1) амплитудная мо­дуляция (AM);

2) угловая модуляция, подразделяющаяся на два очень похожих метода:

- частотную модуляцию (ЧМ);

- фазовую моду­ляцию (ФМ).

Амплитудная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда.

Пусть:

S(t) — информационный сигнал, | S(t) | < 1,

U_c(t) — несущее колебание.

Тогда амплитудно-модулированный сигнал U_am(t) может быть записан следующим образом:

Здесь m — некоторая константа, называемая коэффициентом модуляции. Формула (1) описывает несущий сигнал U_c(t), модулированный по амплитуде сигналом S(t) с коэффициентом модуляции m. Предполагается также, что выполнены условия:

Выполнение условий (2) необходимо для того, чтобы выражение в квадратных скобках в (1) всегда было положительным. Если оно может принимать отрицательные значения в какой-то момент времени, то происходит так называемая перемодуляция (избыточная модуляция). Простые демодуляторы (типа квадратичного детектора) демодулируют такой сигнал с сильными искажениями.

Рис. 1. Амплитудная модуляция (wм<<wн).

а - форма сигнала; б - спектр частот.

Угловая модуляция — вид модуляции, при котором передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла.

Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.

Рис. 5. Боковые полосы ЧМ.

wн-несущая частота; wм-частота модуляции.

Фазовая модуляция — один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Фазомодулированный сигнал s(t) имеет следующий вид:

s(t) = g(t)sin[2πfct + φ(t)],

где g(t) — огибающая сигнала; φ(t) является модулирующим сигналом; fc — частота несущего сигнала; t — время.

Модулирующий сигнал, несущая и фазоманипулированный сигнал соответственно системы спутниковой навигации NAVSTAR GPS:

*/

Виды кодирования сигналов.