2.4. Цифровая амплитудно-импульсная модуляция (аим)

При импульсной модуляции в качестве сигнала-носителя используется периодическая последовательность видеоимпульсов:

, (5)

где: А₀ – амплитуда импульсов, h(x) – функция, описывающая последовательность импульсов, - длительность импульса.

При использовании метода АИМ амплитуда импульсов изменяется в соответствии с информационным сигналом, так что передаваемый сигнал определяется выражением:

. (6)

Временная диаграмма сигнала приведена на рис. 9, где на (а) изображен модулирующий сигнал, на (б) - АИМ сигнал. Спектр АИМ сигнала показан на рис. 10 для случая, когда модулирующий сигнал является узкополосным сигналом со средней частотой Ω.

Рис. 9.

Рис. 10.

Видно, что частоту повторения импульсов надо выбирать не меньшей 2Ω, чтобы не происходило наложения спектров соседних боковых полос. Если это выполняется, то с помощью ФНЧ можно выделить составляющие модулированного сигнала. Особенностью спектра АИМ сигнала является наличие около частоты = 0 составляющих модулирующего сигнала. Значит, демодуляцию АИМ сигнала можно выполнить ФНЧ без дополнительных преобразований. Фильтр должен пропускать частоты от 0 до , где - максимальная частота в спектре информационного сигнала. Большие интервалы между импульсами используются для размещения импульсов других каналов. Длительность импульсов определяет полосу пропускания каналов. Часто АИМ сигнал используется как модулирующий сигнал для создания ВЧ модулированных колебаний. Вначале формируют АИМ сигнал, затем полученный АИМ видеосигнал используют для модуляции непрерывного ВЧ носителя, имеющего частоту много большую, чем Ω. После таких преобразований спектр сигнала переносится на частоту несущего ВЧ колебания.

3. Порядок выполнения работы

Лабораторная работа может быть выполнена в дисплейном классе с использованием специализированного пакета программ для моделирования электронных схем, например, Micro-Cap V.

Чтобы выполнить схему в этом пакете надо ввести компоненты и выполнить соединения между ними. Компоненты можно брать из специального окна, включить которое командой меню Options - Component Palettes. Так, например, компоненты резистор, индуктивность, емкость, диод и стабилитрон находятся в пункте меню Component-Analog Primitives-Passive Components. А транзисторы, операционные усилители - Component-Analog Primitives - Active Devices. Разнообразные источники находятся в Component-Analog Primitives - Waveform Sources. Обязательным элементом схемы является компонент «земля», который находится в пункте меню Component - Analog Primitives - Connectors - Ground. Соединения между элементами в схеме вводятся с помощью инструмента Wire Mode, который включается через меню Options - Mode. Отредактировать компоненты можно с помощью Select Mode, находящегося в пункте меню Options – Mode.

Для диодов, транзисторов, источников питания и некоторых других компонентов необходимо заполнить поле MODEL (выбрать модель источника из имеющихся в окне, если таковых нет, нажать на кнопку Models). Для отображения номеров узлов следует включить режим Node Numbers, который находиться в пункте меню Options - View. Для проведения анализа выбрать пункт меню Analysis - Transient. В открывшемся диалоговом окне заполнить следующие поля: Time Range - время анализа, Maximum Time Step – максимальный шаг по времени. В поле Auto Scale Range поставить галочку - программа будет автоматически выбирать масштаб координатных осей, в поле Р строки поставить цифру, соответствующую номеру графика, на котором будет построена функция, в поле Х Expression поставить условное обозначение независимой переменной (Т – время, F – частота), в поле Y Expression поставить интересующую функцию, например, v(1) – напряжение в узле 1 по отношению к «земле», v(2,3) – напряжение между узлами 2 и 3. Далее необходимо запустить анализ, нажав кнопку Run.