рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Импульсная модуляция

Импульсная модуляция - раздел Изобретательство, Теоретические основы радиотехники     4.4.1. Виды Импульсной Модуляции ...

 

 

4.4.1. Виды импульсной модуляции

 

 

В рассмотренных выше видах модуляции (АМ, ФМ, ЧМ) носителем пере- даваемой информации является высокочастотное гармоническое колебание, у которого изменяется соответствующий параметр – амплитуда, фаза или часто- та. В то же время в цифровых системах связи в качестве носителя информации используется периодическая последовательность импульсов с такими парамет-


 
рами, как амплитуда, частота и длительность. Изменением одного из этих пара- метров по закону передаваемого сообщения реализуется импульсная модуляция. Полученной в результате такой модуляции последовательностью импульсов модулируют высокочастотное колебание с целью получения радиоимпульсов, которые можно излучать антенной в свободное пространство. Таким образом, в таких системах связи реализуется двойная модуляция: первичная модуляция передаваемым сообщением вспомогательной последовательности видеоим- пульсов (которую иногда называют поднесущим колебанием) и вторичная мо- дуляция высокочастотного гармонического колебания видеоимпульсами, полу- ченными в результате первичной модуляции.

Теоретической основой построения всех методов импульсной модуляции являются принципы дискретизации непрерывных сигналов, основанные на тео- реме Котельникова.

В зависимости от выбора изменяемого параметра модулируемой последо- вательности видеоимпульсов можно реализовать различные виды импульсной модуляции. На рис. 4.16 приведен модулирующий сигнал (а), модулируемая по- следовательность импульсов (б) и последовательности импульсов, являющиеся результатом различных видов импульсной модуляции.

1. Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) – по закону передаваемого сообщения изменяется амплитуда импульсов (рис. 4.16,в). Различают:

АИМ первого рода (АИМ-I), когда мгновенные значения амплитуды им- пульса изменяются в течение его длительности и зависят от мгновенных значе- ний модулирующего сигнала;

АИМ второго рода (АИМ-II), когда амплитуда импульсов в течение дли- тельности постоянна и равна значению модулирующего сигнала в тактовой точке, которая может совпадать с любой временной точкой импульса.

2. Широтно-импульсная (ШИМ) – по закону передаваемого сообщения изменяется длительность импульсов (рис. 4.16,г). Различают одностороннюю ШИМ, когда изменение длительности импульсов происходит только за счет пе- ремещения по оси времени его заднего фронта, и двухстороннюю ШИМ, когда длительности импульсов изменяются за счет перемещения его переднего и зад- него фронтов.

3. Временная импульсная (ВИМ) – по закону передаваемого сообщения из- меняется смещение импульсов по оси времени. Различают фазо-импульсную модуляцию (ФИМ), когда изменяется величина временного сдвига импульсов относительно тактовых точек (рис. 4.16,д), и частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ), когда по закону передаваемого сообщения изменяется частота следова- ния импульсов (рис. 4.16,е).

4. Импульсно-кодовая (ИКМ) – вид дискретной модуляции передаваемого сообщения, аналоговые значения которого преобразуются в цифровой (в част- ности, двоичный) код. При этом в каждом такте формируется последователь- ность импульсов одинаковой длительности, образующая цифровой код, деся- тичное значение которого пропорционально значению модулирующего сигна-


ла. На рис. 4.16,ж показан пример модуляции с использованием двоичного трехразрядного кода.

 

 

Рис. 4.16. Виды импульсной модуляции

 

 

4.4.2. Спектр колебаний при АИМ

 

 


Рассмотрим случай тональной модуляции сигналом


(t) = U м cosΩt


чет-


ной импульсной последовательности прямоугольных видеоимпульсов с реали- зацией АИМ-I. При отсутствии модуляции спектр такой импульсной последо- вательности равен


Eτ ⎡


∞ sin(kω τ


/2) ⎤


s(t) = и


⎢1+ 2 ∑


1 и coskω1t⎥ , (4.5)


T k=1


kω1τи /2


где E , T ,


ω1 = 2π


T и


– амплитуда, период, частота и длительность им-


пульсов соответственно.

Амплитуда импульсов при модуляции изменяется по следующему закону:


 

 

Тогда


U(t) = E(1+ mcosΩt),


m = kU м E .


τ ⎡ ∞


sin(kω τ


/ 2) ⎤


s(t) = E(1 + m cos Ωt) и⎢1 + 2 ∑


1 и cos kω1t⎥.


T k=1


kω1τи / 2 ⎦


После несложных тригонометрических преобразований получаем


τ ⎡ ∞


sin(kω τ


/ 2) ⎤ τ


s(t ) = E и


⎢1 + 2 ∑ 1 и cos kω1t ⎥ + mE иcos Ωt +


T k=1


kω1τи / 2 T


τ ∞ sin(kω τ


 

/ 2)


+ mE


и

T k=1


1 и [cos(kω1 + Ω)t + cos(kω1 −Ω)t] . (4.6)

kω1τи / 2


Сравнение выражений (4.5) и (4.6.) показывает, что в случае модуляции одним тоном спектр амплитуд модулированной последовательности импульсов отличается от спектра немодулированной последовательности наличием со-


ставляющей с частотой Ω и боковых составляющих с частотами


kω1 ±Ω


возле


каждой гармоники спектра немодулированной последовательности (рис. 4.17). В случае модуляции непериодическим сигналом число боковых составляющих и составляющих низких частот модуляции в спектре модулированной последо- вательности возрастает.

Наличие в спектре рассматриваемого сигнала составляющей с частотой Ω

упрощает детектирование таких сигналов фильтром низких частот. Ближайшая


составляющая имеет частоту


ω1 − Ω , поэтому для неискаженного выделения


составляющей с частотой Ω необходимо выполнить условие ω1 > 2Ω .

 

 

Рис. 4.17. Спектр сигнала при амплитудно-импульсной модуляции

 

 

Определение и анализ спектра сигнала с АИМ-I свидетельствует о том, что рассмотренные ранее методы спектрального анализа применимы для сигналов с импульсной модуляцией.

 

 

4.4.3. Импульсно-кодовая (цифровая) модуляция

 

 

При формировании радиоимпульсов используют рассмотренные ранее ви- ды модуляции высокочастотного гармонического колебания: амплитудную, фа- зовую и частотную с некоторыми особенностями их реализации. Рассмотрим эти особенности на примере формирования радиоимпульсов в цифровых лини- ях связи.

В цифровых линиях связи передается дискретизированное сообщение, представленное в виде последовательности символов. Наиболее часто исполь- зуется двоичная последовательность символов, когда каждый символ может


принимать одно из двух значений – 0 или 1. В этом случае дискретные значения передаваемого сообщения представляются двоичными кодами.

При последовательной передаче кодовые символы в цифровых линиях свя- зи появляются с равным тактовым интервалом. Тактовый интервал при исполь- зовании двоичного кодирования обычно равен длительности импульса, соот- ветствующего определенному символу. Поэтому цифровой сигнал в общем ви- де можно представить следующим образом:


(t ) =


ansc (t nτи ) ,

n=0


где


an – значение символа (1 или 0);


sc (t nτи )


– импульсные сигналы в тактовые моменты времени.


Для последующей передачи кодовые символы преобразуются в импульсы (фрагменты) высокочастотного гармонического колебания с соответствующим видом модуляции. Название результирующих видов модуляции образуется объединением названий модуляций видеоимпульсов и гармонического колеба- ния.

1. Цифровая амплитудная модуляция (ЦАМ) – символу 1 соответствует

наличие импульса несущего колебания длительностью τи , символу 0 – отсутст-

вие импульса (рис. 4.18,б). При этом передаваемый сигнал равен

⎡ ∞ ⎤


s(t) = ⎢+


ansc(t nτи )⎥cosω0t,


n = 0 ⎦


где U н


– амплитуда модулирующего сигнала.


2. Цифровая частотная модуляция (ЦЧМ) символу 1 соответствует им-


пульс несущего колебания с частотой


f 01 , символу 0 – импульс несущего коле-


бания с частотой


f 02


(рис. 4.18,в). Для того чтобы спектры сигналов не пере-


крывались, частоты


f 01 и


f 02


следует разнести на интервал ∆f


≈ (1...2) / τи , где


τи – длительность импульсов, соответствующих символам 1 и 0.

3. Цифровая фазовая модуляция (ЦФМ) – при каждом переходе от 1 к 0 и

от 0 к 1 изменяется на π фаза несущего колебания (рис. 4.18,г). При этом пере-

даваемый сигнал равен

⎡ ∞ ⎤


s(t) =cos⎢ω0t +


ansc(t nτи )⎥ .


 
n = 0 ⎦

Широко применяется также относительная цифровая фазовая модуляция, при которой изменение фазы несущего колебания для данного символа проис- ходит относительно фазы, соответствующей предыдущему символу. На рис. 4.18,д показано, что символ 0 передается фрагментом несущего колебания без изменения начальной фазы, а символ 1 – таким же фрагментом с начальной

фазой, отличающейся от начальной фазы предшествующего фрагмента на π .


Используются также многопозиционные системы ЦФМ, когда начальная

фаза принимает не два (0 и π ), а несколько значений. Возможно применение

также смешанных видов цифровой модуляции.

 

 

Рис. 4.18. Виды цифровой модуляции

 

 

В принципе первичная и вторичная модуляции могут быть любыми. Раз- личного рода их комбинации позволяют значительно увеличить помехоустой- чивость импульсных и цифровых систем связи. Это является одним из преиму- ществ импульсной модуляции. Не менее важным преимуществом этого вида модуляции является возможность построения систем передачи информации с временным разделением каналов связи. В таких системах канал связи использу- ется поочередно несколькими источниками на весьма короткие промежутки времени.

Применение импульсной модуляции позволяет также значительно увели-


чить мощность в импульсе


при сравнительно небольшой средней мощности


Pср , что обусловлено следующей зависимостью между ними:

 

 

T

τ
= Pср .

и

 


Отношение T τи


называется скважностью и в случае импульсной модуля-


ции достигает величины порядка 100…2500.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Теоретические основы радиотехники

Учреждение образования.. Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники.. Кафедра радиотехнических устройств..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Импульсная модуляция

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Радиотехника и информатика
    Для современного общества важнейшей является проблема использования информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности. По своей значимости и актуаль

Диоинформатика.
Информационный аспект работы любой системы предполагает использо- вание определенного материального носителя информации. Физический про- цесс, являющийся функцией некоторых параметров и используемы

Передающее устройство
Передающее устройство осуществляет преобразование передаваемого со- общения и приведение его к виду, пригодному для передачи в свободное про- странство с помощью антенн. С этой целью в состав устро

Приемное устройство
Высокочастотные радиосигналы, улавливаемые приемной антенной, по- ступают в приемное устройство. Приемное устройство осуществляет соответст- вующие преобразования принятого высокочастотного сигнала

Проблемы обнаружения и оптимальной обработки сигналов
Одной из основных задач радиолокационного приема является задача об- наружения. Суть этой задачи – определить, содержит ли принимаемое колеба- ние отраженный сигнал. Задача статистическая, то есть

Проблемы оптимизации и адаптации
Проблемы оптимизации и адаптации решаются при проектировании и экс- плуатации РТС. При оптимизации синтезируют наилучшую в определенном смысле функциональную и алгоритмическую структуру РТС, опирая

Математические модели сигналов
Для того чтобы сигналы являлись объектами теоретического изучения и анализа, необходимо иметь их математические модели. Математическая модель сигнала – это формализованное его представление в

Дельта-функция
Дельта-функция (δ -функция, функция Дирака) – это математическая мо- дель реально не существующего сигнала, который имеет бесконечную по вели- чине амплитуду и нулевую д

Функция единичного скачка
τ → 0τ Функция единичного скачка (функция Хевисайда) описывает процесс рез- кого (мгновенного) перехода ф

Характеристики сигналов
    Для сигнала, существующего в интервале ∆t = t2 −t1 , наиболее важными являются следующие характерис

Геометрические методы в теории сигналов
    В теории множеств имеется понятие действительного векторного про- странства, под которым понимается непустое множество V , для элементов ко- торого опр

Определение спектров некоторых сигналов
    3.4.1. Спектр колоколообразного (гауссова) импульса       Сигнал, описываемый функцией вида

Корреляционный анализ сигналов
    3.5.1. Общие положения     При решении многих задач оптимальной обработки сигналов возникает потребность определять степе

Свойства взаимокорреляционной функции
1. Значения R12 (τ) и R 21(τ) не изменятся, если вместо задержки сигнала s2 (t ) или

Дискретизация и восстановление сигналов по теореме отсчетов
(теореме Котельникова)     3.6.1. Теорема Котельникова     В настоящее время широко применяются циф

Рез равные промежутки времени
∆t ≤1 2 f m . Справедливость теоремы подтверждается тем, что сигнал s(t), спектр ко- торог

Определение коэффициентов ряда
    Значение коэффициентов Ck   определим, пользуясь формулой Ck = ∞  

Радиосигналы с амплитудной модуляцией
    4.2.1. Амплитудно-модулированные сигналы     Амплитудная модуляция (АМ; английский термин – amplitude modulation) являетс

Радиосигналы с угловой модуляцией
    4.3.1. Общие сведения об угловой модуляции     При угловой модуляции (английский термин – angle modulation) происхо- дит изменен

Узкополосные сигналы
    4.5.1. Общие сведения об узкополосных сигналах     В различных системах передачи информации широко применяются радио- сиг

Основные характеристики линейных цепей
    5.2.1. Характеристики в частотной области     Спектральное представление сигналов делает весьма удобным их анализ в часто

Дифференцирующая и интегрирующая цепи
    На рис. 5.1,а представлена схема линейного четырехполюсника в виде по- следовательной RC -цепи с постоянной времени τ = RC

Фильтр нижних частот
    В качестве фильтра нижних частот во многих радиотехнических устройст- вах (выпрямителях, детекторах и др.) применяется схема, изображенная на рис. 5.3,а. Ча

Параллельный колебательный контур
    Параллельный колебательный контур – это частотно-избирательная цепь, образованная параллельным соединением индуктивности L и емкости C . Ак-

Усилители
    Для увеличения мощности сигналов с сохранением их формы используют усилители. Принцип действия усилителей основан на преобразовании энергии источника питания в энерг

Область нижних частот
В области нижних частот сопротивление емкости xc =1 ωC     имеет боль- шое значение по сравнению со значения

Область верхних частот
В области верхних частот сопротивления емкостей уменьшаются по срав- нению с их значениями в области нижних и средних частот. Поэтому шунти- рующим действием емкостей

Положительная обратная связь
Обеспечивается при условии ϕ(ω) +ϕβ (ω) = 2kπ , где k – целое число, т.е. при поступлении на вход основной цепи сигнала

Отрицательная обратная связь
Обеспечивается при условии ϕ(ω)+ϕβ (ω) = (2k +1)π , т.е. при поступле- нии на вход основной цепи сигнала обратной связи в проти

Реактивная и комплексная обратная связь
Реактивная обратная связь устанавливается при условии ϕ(ω) +ϕβ (ω) = 2kπ +π

Постановка задачи
    Анализ любой радиотехнической цепи сводится к установлению зависимо- сти между входным сигналом и сигналом, формируемым на выходе. В общем случае радиотехническая це

Точные методы анализа линейных цепей
    6.2.1. Классический метод     Классический метод основан на составлении и решении линейного диффе- ренциального уравнения

Прохождение периодического сигнала через линейную цепь
Спектр периодического сигнала определяется путем разложения сигнала в ряд Фурье, комплексная форма которого имеет вид ∞     1 T 2

Прохождение непериодического сигнала через линейную цепь
Спектр непериодического сигнала (спектральная плотность) определяется путем вычисления прямого преобразования Фурье ∞ S( jω) = ∫

Приближенные методы анализа линейных цепей
    6.3.1. Приближенный спектральный метод     Приближенный спектральный метод применяется в случае, если эффек-

Суть метода
Рассматриваем прохождение сигнала с частотной модуляцией через узко- полосную цепь. Выходной сигнал определяется для фиксированного значения частоты ω(t

Прохождение амплитудно-модулированного сигнала через избирательную цепь
    Определим сигнал, формируемый резонансным усилителем, при поступле- нии на его вход АМ–сигнала с тональной модуляцией. Частотная характеристика рез

Свойства и характеристики нелинейных цепей
    При проектировании большинства радиотехнических устройств возникает необходимость преобразования спектра полезного сигнала. К их числу относят- ся устройства, которы

Способы аппроксимации характеристик нелинейных элементов
Характеристики реальных нелинейных элементов, которые определяют обычно с помощью экспериментальных исследований, имеют сложный вид и представляются в виде таблиц или графиков. В то же время д

Методы анализа нелинейных цепей
    Используются следующие методы анализа нелинейных цепей: 1. Аналитические. Позволяют в каждом конкретном случае получить ча-

Общее решение задачи анализа нелинейной цепи
    Рассмотрим процессы, происходящие в безынерционном нелинейном уст- ройстве, характеристика которого представлена на рис. 7.2. На вход устройства поступает гармоничес

Определение спектра тока в нелинейной цепи при степенной аппроксимации характеристики
    7.5.1. Гармонический сигнал на входе     Предположим, что рабочий участок характеристики нелинейного элемента описывается

Определение спектра тока в нелинейной цепи при кусочно-линейной аппроксимации характеристики
    При воздействии на нелинейный элемент сигнала с большой амплитудой и выборе рабочей точки на нижнем изгибе вольт-амперной характеристики целе- сообразно применить ме

Нелинейное резонансное усиление сигналов
    Усилитель – это устройство, преобразующее энергию источника питания в энергию сигнала. Управление преобразованием осуществляется входным сиг- налом

Умножение частоты
В передающих и приемных трактах систем связи, а также в некоторых из- мерительных устройствах широко применяется нелинейное преобразование гармонического колебания, в результате которого часто

Амплитудная модуляция
    8.3.1. Общие сведения об амплитудной модуляции     Амплитудная модуляция – это процесс формирования амплитудно-моду- лиро

Амплитудное детектирование
    8.4.1. Общие сведения о детектировании     Детектирование (демодуляция) – это процесс преобразования высокочас- тотного м

Выпрямление колебаний
    8.5.1. Общие сведения о выпрямителях     Радиотехнические устройства выполняют свои функции при наличии энер- гии, поступ

Угловая модуляция
    8.6.1. Общие принципы получения сигналов с угловой модуляцией     Радиосигналы с угловой модуляцией имеют вид

Детектирование сигналов с угловой модуляцией
    8.7.1. Общие принципы детектирования сигналов с угловой модуляцией     Радиосигналы с угловой модуляцией, имеющие вид

Преобразование частоты
    8.8.1. Принцип преобразования частоты Преобразование частоты сигнала – это процесс, который обеспечивает ли- нейный перенос спектра сигнала на о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги