RT007KL (Лекции)

Лекция 7

Лекция 7

СИГНАЛЫ АМПЛИТУДНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ

В радиотехнике применяют разнообразные виды импульсной модуляции. Импульсная модуляция осуществляется в два этапа.

Первый этап: в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность импульсов, обычно прямоугольных.

Несущее колебание:

, где

r(t) – описывает один импульс на интервале

При этом информационный сигнал s(t) является модулирующим сигналом. В результате воздействия сигнала s(t) на один из параметров несущего сигнала образуются видеосигналы с импульсной модуляцией.

Второй этап:

Видеосигналы с импульсной модуляцией является модулирующим сигналом, а в качестве несущего используется гармоническое колебание. В результате, получаются радиоимпульсы с импульсной модуляцией.

Импульсная модуляция позволяет разделить временное разделение каналов радиосвязи, т.е. интервалы между соседними импульсами обычно используются для передачи для передачи импульсов других каналов.

В иды импульсной модуляции

Далее показаны графики нескольких видов модуляции. АИМ – амплитудно-импульсная модуляция, ШИМ – широтнополосная импульсная модуляция, ФИМ – фазоимпульсная модуляция, ЧИМ – частотно-импульсная модуляция.

Как видно из графиков, при АИМ меняется амплитуда импульсов, при ШИМ меняется ширина импульсов, при ФИМ меняется фаза импульсов (это выражается в том, что импульсы смещаются относительно тактовых точек), при ЧИМ изменяется частота следования импульсов.

Огибающая изменяется по закону:

, в нашем случае

, где

– коэффициент модуляции.

Амплитудная импульсная модуляция

Для изучения основных особенностей импульсной модуляции в качестве примера возьмем амплитудную импульсную модуляцию (АИМ) сигнал

Как простейший случай рассмотрим тональную амплитудную импульсную модуляцию (ТАИМ):

Определим спектр сигнала. Для этого необходимо несущее колебание разложить в ряд Фурье:

Чтобы определить спектр нужно найти сумму гармонических колебаний:

Эта формула является спектральным представлением АИМ сигнала. На основе этого выражения построим амплитудный спектр сигнала:

В данном случае

Из графика видно, что в результате АИМ около каждой гармоники с частотой спектра немодулированной импульсной последовательности появляются две боковых составляющих на частотах и . Кроме того, имеется составляющая с частотой модуляции – это полезная составляющая. Спектр данного сигнала бесконечен, но на практике ширину спектра принимают равно ширине первого лепестка .

Это достаточно широкая полоса, для сравнения возьмем амплитудную модуляцию (АМ):

т.е. – это широкополосный сигнал, который занимает значительно более широкую полосу, чем модулирующий сигнал.

Отметим, что при АИМ ширина спектра определяется только длительностью импульса. Поскольку при импульсной модуляции спектр сосредоточен в области низких частот, то для передачи сообщения по радиоканалу необходимо сместить этот спектр в область высоких частот. Это осуществляется посредством вторичной модуляции (см. выше второй этап). При вторичной модуляции АИМ сигнал является модулирующим, а гармонический сигнал – несущей. В результате получается радиосигнал АИМ.

На следующих графиках показан процесс модуляции высокочастотного колебания сигналом АИМ.

С игнал АИМ

Н есущее гармоническое колебание

Конечный результат

Ширина спектра сигнала АИМ при модуляции высокой частоты удваивается:

На следующем графике показан спектр сигнала РАИМ:

Из графика видно, что спектр сигнала АИМ смещается в область высокой частоты . Спектр симметричен относительно несущей частоты . Сигнал РАИМ относится к широкополосным сигналам

6