45 Аналого-импульсные виды модуляции. Амплитудно-импульсная модуляция: аим-1 и аим-2. Модуляторы и демодуляторы аим сигналов.

При аналогово-импульсной модуляции переносчиком сигнала является периодическая последовательность импульсов, которая характеризуется амплитудой, длительностью, частотой следования импульсов и фазой. Различают: амплитудно-импульсную модуляцию, широтно-импульсную, частотно-импульсную и фазоимпульсную (АИМ, ШИМ, ЧИМ, ФИМ). Частоту следования импульсной поднесущей выбирают в соответствии с т. Котельникова.

АИМ – простейший вид модуляции периодической последовательности импульсов, амплитуда которых изменяется по закону модулирующего аналогового сигнала, образуя АИМ сигнал.

Различают 2 вида АИМ: АИМ1 и АИМ2

При АИМ1 амплитуда каждого импульса поднесущей повторяет закон изменения модулирующего сигнала,

при АИМ2 амплитуда определяется значением модулирующего сигнала в некоторый фиксированный моменте времени.

Различие между АИМ -1 и АИМ – 2 становиться незначительным если длительность τ_i поднесущей очень мала.

Немудолированная периодическая последовательность импульсов поднесущей раскладывают в ряд Фурье:

Где амплитуда, период и длительность импульсов. Для нахождения спектра АИМ сигнала нужно в формулу подставить вместо выражения

Где - глубина модуляции, а - нормированный модулирующий сигнал(b(t), максимальный уровень которого равен 1)

Если

Спектр сигнала АИМ содержит постоянную составляющую , модулирующий сигнал (второе слагаемое) инабор поднесущих 2 …. k с двумя боковыми полосами k

М одулятор сигналов АИМ

Представляет собой перемножитель, на один вход которого подается немодулированное колебание импульсной несущей или поднесущей, а на другой вход модулирующий аналоговый сигнал b(t).

В качестве перемножителей используют ключевые схемы на транзисторах или диодах.

Демодулятор АИМ сигнала

Может быть реализован в виде ФНЧ, выполняющего роль интерполятора. Амплитуда сигнала на выходе ФНЧ относительно мала, поэтому выделение полезного сигнала с помощью ФНЧ недостаточно эффективно, для повышения эффективности используют усилители и расширители видеоимпульсов.

46 Широтно-импульсная модуляция: шим-1 и шим-2. Спектральное представление шим - сигнала. Модуляторы шим - сигналов.

При ШИМ по знаку аналогового моделирующего сигнала b(t) изменяется ширина (длительность импульсов) поднесущей при постоянстве их амплитуды и частоты следования.

ШИМ иногда называют длительная импульсная модуляция ДИМ.

Различают ОДНО- и ДВУХСТОРОННЮЮ ШИМ.

При односторонней ШИМ изменение ширины импульса происходит лишь благодаря смещению среза импульса (ШИМ-1) (рисунок Б)

А при двухсторонней срезу и фронту импульса ШИМ-2(Рисунок Г)

Наиболее широко применяется ШИМ-1

Будем полагать, что моделирующий сигнал изменяется по гармоническому закону, по которому ширина импульсов равна:

Где — девиация длительности импульсов

Подставляя это значение θ в предыдущее выражение получим спектральный сигнал ШИМ сигнала.

Модулятор сигналов с ШИМ удобнее всего выполнять на интегральных микросхемах (ИМС)

На вход 2 подаётся импульсная поднесущая

На вход 5 – аналоговый моделирующий сигнал b(t)

Демодулятор ШИМ чаще всего бывают ФНЧ

47 Фазо-импульсная модуляция. Модуляторы фим-сигналов.

При ФИМ по закону моделируемого аналогового сигнала b(t) изменяется только временное положение видеоимпульсов поднесущей, а их амплитуда и длительность остаются неизменной.

Если продифференцировать по времени сигнал ШИМ, то получаются положительные и отрицательные импульсы.

Положительный импульс соответствует фронту сигнала ШИМ, а отрицательный его срезу.

При односторонней ШИМ положительные импульсы неподвижны, а отрицательные смещаются пропорционально моделирующему сигналу b(t) по оси времени.

Модулятор ФИМ сигналов:

Аналитическое выражение ФИМ сигнала имеет вид:

- амплитуда импульса

-функция, описывающая огибающую измерительного импульса.

- девиацию временного положения измерительного импульса

-значение передаваемого сообщения в момент времени

Приближённое значение для амплитуды передаваемого гармонического сигнала в спектре ФИМ равно:

Где - частота сообщения

- длительность импульсов

Амплитуда передаваемого сигнала в спектре ФИМ очень мала (намного меньше, чем в спектрах АИМ и ШИМ и является функцией моделирующей частоты , т.е искажена).

Поэтому демодуляция сигналов ФИМ с помощью ФНЧ непосредственно невозможно.

Их преобразуют в сигналы АИМ или ШИМ.