Відносна фазова модуляція
Ефективним засобом усунення зазначеного недоліку схеми виділення опорного сигналу виявився запропонований Н.Т.Петровичем принцип відносної передачі сигналів. Для його реалізації застосовується так звана відносна модуляція на відміну від звичайної - абсолютної. Суть цієї відмінності визначається наступним.
Для прийому сигналів з абсолютною модуляцією, їхні параметри порівнюються з відповідними постійними параметрами прийомного пристрою, наприклад, при AM амплітуда прийнятого сигналу - із граничним рівнем, при ЧМ несуча частота - із середньою частотою дискримінатора, при ФМ фаза - з фазою когерентного опорного коливання.
Для прийому сигналів з відносною модуляцією параметри кожного одиничного елемента порівнюються з параметрами попереднього одиничного елемента (посилки). Тому відпадає необхідність у підтримці стабільного параметра приймача, для розглянутої фазової модуляції - фази когерентного опорного коливання. У такий спосіб усувається небезпека зворотної роботи при використанні схеми А.А.Пістолькорса.
Передача сигналів вфм
Т
ак
як демодуляція заснована на порівнянні
наступного одиничного елемента з
попереднім, то для передачі інформації
необхідно використовувати відносну
модуляцію. Якщо при абсолютної ФМ фаза
несучої змінюється тільки при кожній
зміні полярності переданих одиничних
елементів (посилок) (рис.1.1.д.2), то при
відносній ФМ вона змінюється при передачі
кожного одиничного елемента тільки
однієї полярності*, наприклад, негативної
(рис.1.4.д.2).
Рис.1.4
(1.5)
Це означає, що при передачі підряд декількох негативних посилок фаза сигналу буде змінюватися в кожен момент модуляції, у той же час навіть при переході від негативної до позитивної посилці фаза не змінюється.
* Перетворення можна розглядати як для однополярних сигналів, що приймають значення "О" і "I", так і для двуполярних, що приймають позитивне і негативне значення. Оскільки в основній літературі [1,2,3] тимчасові діаграми приведені для двуполярных сигналів, будемо розглядати надалі такі ж сигнали.
Такий модулятор найбільш просто може бути виконаний на основі звичайного фазового модулятора, якщо доповнити його перетворювачем інформаційного двійкового коду у відносний. Схема перетворювача коду (рис.1.5) визначається правилом відносної модуляції: якщо фаза сигналу повинна змінюватися тільки при негативних одиничних елементах, то схема "И" пропускає тактові імпульси ТИ (рис.1.4.д.3) тільки при збігу їх з негативними одиничними елементами одиничних елементів.
Рис.1.5
Прийом сигналів вфм
Випливаючи з принципу ВФМ, для виділення вихідного коду з прийнятого сигналу необхідно порівнювати фази сусідніх одиничних елементів. Для прийнятого на передачі правила ВФМ при збігу фаз приймач визначає, що передавався позитивний одиничний елемент ("I"), при розбіжності - негативний ("О").
Схема приймача може бути реалізована в двох основних варіантах.
Перший варіант заснований на методі безпосереднього порівняння чи порівняння фаз, при якому порівнюються фази несучого коливання двох сусідніх одиничних елементів (рис.1.6). Для реалізації методу прийнятий сигнал (рис.1.6.д.1) потрібно затримати на тривалість одиничного елемента (рис.1.6.д.2) і зробити порівняння фаз прийнятого безпосередньо і затриманого сигналів за допомогою звичайного фазового детектора (рис.1.6.д.3).У результаті приймач видає
Рис.1.6
вихідний сигнал (рис.1.6.д.4). Основна операція порівняння фаз прийнятого і затриманого на 0 одиничного елемента сигналу може бути записана у вигляді:
чи
У
відсутності перешкод
,
тоді при
з
(1.5) одержуємо: (1.7)
що збігається з (1.4), коли опорним сигналом є затриманий на о .
Як видно з приведеного алгоритму, він описує роботу автокореляційного приймача, що гірше по завадостійкості, ніж оптимальний кореляційний приймач. Це погіршення можна пояснити тим, що при наявності перешкод опорний сигнал, як і основний, уражений ними. Другим важливим недоліком цього варіанта приймача є складність одержання високочастотного сигналу на час 0 .
Другий варіант схеми приймача сигналів ВФМ заснований на прийомі методом порівняння полярностей, що складається в послідовному порівнянні полярностей одиничних елементів. У цьому варіанті застосовується звичайний приймач ФМ сигналу, доповнений перетворювачем відносного коду в абсолютний (рис.1.7). Робота такого
Рис.1.7
приймача пояснюється тимчасовими діаграмами (рис. 1.8), позначеними тими ж цифрами, що і відповідні крапки схеми приймача (рис.1.7).
У
ФМ приймачі використовується розглянута
раніше (рис.1.2) схема виділення несучої
СВН, що видає опорне коливання
(рис.1.8.д.2) у фазовий детектор ФД . Виділений
у ФД сигнал (рис.1.8.д.3), формується в
сигнал стандартної форми (рис.1.8.д.4)
формувачем Ф, при цьому виходить відносний
код. Перетворення відносного коду в
абсолютний-вихідний створюється методом
післядекторного порівняння полярностей
даного одиничного елемента і затриманого
на 0
в лінії
затримки ЛЗ (рис.1.8. д.5).
Рис.8
У другому варіанті схеми приймача ВФМ сигналу в якості опорного використовується відфільтрований від перешкод сигнал, що підвищує завадостійкість прийому.
Р
ізновидом
цього варіанта схеми приймача сигналів
ВФМ є синхронний приймач, у якому відсутня
складно реалізована лінія затримки на
0
.
Рис.1.9
Схема такого приймача (рис.1.9) складається зі звичайного ФМ приймача, синхронного приймача двійкових сигналів постійного струму і перетворювача кодів. На рис.1.10 приведені часові діаграми, що пояснюють перетворення сигналу у вузлах прийомного пристрою. Часові діаграми сигналів у нумерованих крапках схеми рис.1.9 позначені тими ж номерами .
Рис.1.10
Вихідний абсолютний код (рис.1.10.д.1) у передавачі перетворений у відносний (рис.1.10.д.2), який модулює по фазі сигнал, як було розглянуто вище (рис.1.4). При цьому сигнал зрушується на 0/2. Цей сигнал надходить на звичайний фазовий приймач (рис.1.10.д.3), де із нього виділяється опорне несуче коливання (рис.1.10.д.4) і після фазового детектора (рис.1.10.д.5) сигнал згладжується фільтром нижніх частот ФНЧ (рис.1.10.д.6). Згладжений відеосигнал надходить у синхронний приймач, де з нього формуються тактові імпульси ТИ (рис.1.10.д.7) за допомогою генератора тактових імпульсів ГТИ. Вони використовуються як стробуючі в схемі регенератора Р, що відновлює форму відеосигналу. При цьому сигнал зрушується на 0/2 і таким чином утворюється сумарне зрушення на 0 приймаємого сигналу у бік запізнювання щодо вихідного. Отриманий після регенератора відносний код (рис.1.10.д.8) подається на перетворювач коду, де він формується у вихідний абсолютний. Для цього відеосигнал диференціюється ланцюгом ДЦ, з виходу якого знімаються короткі різнополярні імпульси, що відповідають значущим моментам модуляції (рис.1.10.д.9). Ці імпульси за допомогою випрямлювача В перетворюються в однополярні (рис.1.10.д.10) і подаються на вхід S тригера Т, перекидаючи його в стан, при якому на його виході (рис.1.10.д.12) буде негативний відеосигнал (одиничний елемент).
У моменти модуляції, коли скачки фази і отже, імпульси диференціювання відсутні, з тактових імпульсів ТИ (рис.1.10.д.7) за допомогою схеми заперечення утворюються імпульси (рис.1.10.д.11). Ці імпульси подаються на вхід R тригера Т , встановлюючи його в стан, при якому на його вході буде позитивний відеосигнал (одиничний елемент).
Таким чином, робота приймача відповідає правилу модуляції: тільки негативний одиничний елемент на передачі призводить до маніпуляції - стрибку фази сигналу на , а в приймачі стрибок фази, виділений після диференціювання, утворить негативний одиничний елемент на виході.
Варто підкреслити, що на (рис.1.8,1.10) проілюстрований випадок "зворотньої роботи" ФМ приймача, що входить до складу приймача ВФМ. Фаза опорного коливання, що утворюється схемою виділення несучої (рис.1.10.д.3) повернена на відносно фази генератора передавача. У результаті цього отриманий відносний код (рис.1.10.д.8) є зворотним переданому (рис.1.10.д.2). Однак перетворювач коду виробляє абсолютний код (рис.1.10.д.12), що збігається з вихідним (рис.1.10.д.1).
Таким чином, при ВФМ стрибок фази опорного коливання, викликаний будь-якими перешкодами, може спотворити не більше двох одиничних елементів, у той час як при абсолютній ФМ він спотворював усе повідомлення .
Метод ВФМ дозволив реалізувати переваги фазомодульованих сигналів перед іншими по завадостійкості, що дозволило наблизити пропускну здатність двійкового каналу до потенційної. При цьому одержали поширення системи комбінованого ущільнення каналів із дворазовою (ДОФМ) і триразовою (ТОФМ) відносною фазовою модуляцією.