Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов (2002) (1095939), страница 84
Текст из файла (страница 84)
8.15, сверху) содержит два слагаемых, Первое — зто модулирующий сигнал, второе — однополосный сигнал на удвоенной несущей 2гов. Остается лишь выделить модулирующий сигнал с помощью ФНЧ (рис. 8.15, снизу): » й уинсжение на опорное колебание » у = в 55В ц ,* сов(2"р1*Гс*Ь): » (Ь. а) = Ьпгег(5, Ес/ге*2); Ж сглаживающий ФНО! » а - тт)171!т(Ь. а. у): Ж фильтрациЯ » вцор)о1(2.
1. 1) 443 Разновидности амплитудной модуляции > р)оС(С, у) » эцЬр1ОС(2. 1. 2) » 010С(С, 7) 0.8 0 8 О 02 04 0.8 .10 0 2 0 4 0.8 Рис. 6.16. Демодуляция однополосного сигнала, показанного на рис. 8.14: сверху — результат умножения на несущее колебание, снизу — отфильтрованный демодулированный сигнал Эффекты, возникающие при наличии частотного или фазового сдвига у опорного колебания, в случае однополосного сигнала проявляются не так, как при демодуляции АМ.
Сначала рассмотрим ситуацию, когда есть только фазовый сдвиг, а ошибка по частоте отсутствует: У(7) = зззв(7) соз(ивт -1- чт) = (х(Г) соз ивт+ х,(Г)зш ивГ) соэ(иаг 4 ф) = = х(г)соэ иог сов(иог+ гр)+ х>(г)з!пиогсоэ(иаг+ тр) = 1 1 = -(х(7) соз гэ+ х„(Г)гйпгР) + -(х(7) соз(2ивт+ гэ)+ х, (Г)э(п(2и,т+ гй)). Низкочастотная составляющая в этом случае представляет собой линейную комбинацию модулируюшего сигнала х(г) и его квадратурного дополнения х,(г). Со спектральной точки зрения это означает фазовый сдвиг всех частотных составляющих сигнала на вк Форма сигнала, разумеется, при этом искажается. Приемлемы ли такие искажения, зависит от характера передаваемого сигнала. Если однополосная модуляция используется для передачи звукового сигнала, фазовые искажения несущественны, поскольку ухо человека нечувствительно к фазовым соотношениям в акустическом сигнале.
ПУсть тепеРь опоРное колебание имеет частотУ ив + ди. Чтобы полУчить РезУльтат умножения, достаточно подставить в предыдущую формулу значение гр = бит: 1 у(7) = з„в(7)соэ((и, + Ли)7) = — (х(Г)соз(бис)+х„(7)зш(диг))+ 2 + -(х(Г) соз((2ив + ди) Г) + х, (7)э(п((2ио е ди) 7)) . 1 444 Глава Е. Модуляция и демодуляция Низкочастотная составляющая здесь фактически представляет собой однополосный сигнал с несущей частотой ди.
С частотной точки зрения это означает сдвиг спектра модулирующего сигнала на Ьге. Это, разумеется, значительно более серьезные искажения, чем в предыдущем случае. Скажем, при передаче музыки искажения такого рода совершенно неприемлемы. При передаче же речевого сигнала (а профессиональная радиосвязь — это основная сфера применения однополосной модуляции) сдвиг спектра приводит к искажению тембра голоса, но разборчивость речи сохраняется при величине сдвига до нескольких десятков, а для опытного оператора — до нескольких сотен герц. Полярная модуляция То, что мы рассмотрим в этом разделе, не является отдельным видом модуляции, Это скорее демонстрация применения амплитудной модуляции для решения конкретной технической задачи.
Речь пойдет о том, как реализуется стереофоническое радиовещание в УКВ-диапазоне. Для осуществления стереовещания необходимо передавать два сигнала зг(г) и вл(г) (левого и правого каналов) одновременно, В то же время при разработке системы такого вещания накладывается еще и требование совместимости с уже имевшимися монофоническими приемниками. Поэтому для стереовещания модифипируется низкочастотный модулирующий сигнал, который поступает на вход модулятора передатчика (в передатчике используется угловая модуляция, которая будет рассмотрена далее). Низкочастотная составляющая модулируюшего сигнала, лежашая в звуковом диапазоне, для совместимости с монофоническими приемниками должна представлять собой монофонический сигнал, то есть сумму сигналов левого и правого каналов:— вмоно(е) вс(г) + юл(г). В области более высоких (ультразвуковых) частот модулирующего сигнала с помощью амплитудной модуляции передается дополнительный сигнал, позволяющий впоследствии выделить нз полученной смеси сигналы вг(Г) и вл(Г) по отдельности.
Поскольку монофонический сигнал — это сумма двух каналов, этим дополнительным компонентом, позволяюшим восстановить исходные сигналы двух каналов, естественно выбрать их разностви во гул(г ) вс(г ) — вл(г ) Рассмотрим конкретный пример, задав для правого и левого каналов гармоняче. ские сигналы разных частот: вл(Г) "Ас сов(йс Г), вл(г) " Ал сов(йл г). Графики сигналов вс(г), вл(г), амоко(г) и зрг„л(г) для данного случая показаны на рис. 8.16. » С - 0:0.01.20; в лискретное вреий » щ С - 1; в частота сигнала левого нанала »нй 2; Ж частота сигнала правого канала » в С - совги С*С): $ сигнал левого канала 445 Разновидности амплитудной модуляции » з й = сов(и й*С): Ж сигнал правого канала » з щопо " з 'с + з й; $ нонофонический сигнал » з 0)тт = з Ь - з й; $ разностный сигнал » зоЬр!ог(2, 2, 1) р1ос(с, з с) » Г)81е('ветс спаппе1') » зоор)ог(2, 2.
2) » р)ос(с. 5 й) г» Й1С1е('йтОЬС спаппе1') » зоЬр)ос(2. 2. 3) » 01от(С, 5 П1опо) » С(С1е('5 (МОНО)') зиЬр1ог(2, 2, 4) р!ог(с, з г)(тт) » С1С1е('5 (0!ЕГ)') йаВЫ спаппв) Сей спалив( т а Э и т т н н н .2 т Ю н тО т о т м Рис. 8.16. Сверху; сигналы левого и правого каналов, снизу: суммарный и рвзнсстный сигналы Складывая и вычитая сигналы анонс(г) и аопг„(г), можно восстановить сигналы левого и правого каналов: амсно(Г) + зшгг(Г) Зе(г) = 2 анонс (г) зо!ее (г) аа(г) = 2 Монофонический сигнал, как уже было сказано, для совместимости должен передаваться как есть, а разностный сигнал модулирует иесушую частоту, расположенную несколько выше звукового диапазона частот (ее называгот иодпесуи(ей (внЪсагг(ег), поскольку весь сигнал, о формировании которого идет речь, затем используется для угловой модуляции несущего колебания радиопередатчика): з(г) амоко(г) + (Ас + аилв(г)) соа(стог) Построим график получающегося сигнала (рис. 8.17): » иО - 10: Ж поднесущаЯ частота » АО - 2: Ж смещение длЯ разностного сигнала 446 Глава 8.Модуляция н демодуляция » Ж конпознтный стереоснгнал » в = в щопо + (АО + в 01тт) .* совтыО*1); » р)0111.
в) » По)0 оп » р)ог(1. в щопо+АО+в 01тт. '--') Ж верхнЯЯ огибающаЯ » р)0111, в вопо-АО-в 01тт. '--') Ж ннвнЯЯ огибающаЯ » По)г) отт 0 5 10 15 20 Рис. 8.17. Компознтный стереоснгнал Получающийся сигнал (его называют колгнозитным стереосигналом), как видно из рисунка, благодаря наличию низкочастотной составляющей обладает интересным свойством: его верхняя и нижняя (положительная и отрицательная) огибающие не совладают. Более того, каждая из них с точностью до постоянной составляющей соответствует сигналу одного из стереоканалов: верхняя (положительная) огибающая — это левый канал, а нижняя (отрицательная) — правый. Такая структура сигнала позволяет легко выделить из него сигналы стереоканалов. Однако в показанном на рис.
8.17 виде сигнал для передачи не используется. Дело в том, что из-за наличия несущего колебания размах сигнала (разность между его максимальным и минимальным значениями) сильно увеличивается по сравнению с монофоническим сигналом, что нежелательно. Поэтому несущее колебание частично или полностью подавляют, так что разностный сигнал передается в режиме перемодулят4ии. ЗАМЕЧАНИЕ Отечественный стандарт, согласно которому ведется рааисвешанне в диапазоне 65-74 МГц предусматривает частичное подавление поднесушей частоты, равной 31,25 кГц.
Зарубежный стандарт, используемый в диапазоне 88 — 108 МГц, специфицирует полное псдавленнв поднесушей частоты, равной 38 кГц. Прн этом для обеспечения возможности правильного восстановления псднесушего колебания в стересдекодере приемника в состав сигнала вво. дитсл пилот-сигнал на половинной частоте поднесушей (19 кГц). 447 Угловая модуляция Изобразим компознтный стереосигнал для случая полного подавления несущей (пилот-сигнал добавлять не будем) (рис. 8.18): » в = в юопо + в 0111 .* соз(нО*С) » р)от(Г, в) » П010 оп » р101(С, в жопе+в 01тг.
':') Ж верхнЯЯ огибающаЯ » р101(Г. в юопо-в Овтг. ':') Ж нижнЯЯ огибающаЯ » П010 0~1 1.5 0.5 -1.5 0 5 10 15 20 Рис. 8.18. Композитный стереосигнал с подавленной поднесущей Из графика видно, что благодаря подавлению поднесущей размах сигнала существенно (в два раза) уменьшился. Угловая модуляция В начале главы уже было сказано, что фазовая и частотная модуляция тесно связаны друг с другом, благодаря чему и получили общее название «угловая модуляция» (УМ; английский термин — ап81е щодп!а((оп). Поэтому прежде всего в этом разделе нужно рассмотреть сходство н различие этих двух видов модуляции. Фазоаая и частотная модуляция Названия двух рассматриваемых видов модуляции, как и в случае с АМ, указывают параметр несущего колебания, который линейно связан с модулнрующим сигналом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
