В.Н. Васюков - Теория электрической связи (1266498), страница 30

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

2.11).Часто в качестве v(t ) используют посылку гауссовской формыv(t )  Aet2, имеющую спектральную плотность также гауссов2ского вида V ( f )  Be f , где B  A / ,  2 / . Такой сигнал не финитен ни по времени, ни по частоте, но он имеет минимальную эффективную «площадь» на плоскости время – частота(произведение эффективной длительности на эффективную ширину спектра).5.6.1. ЦИФРОВАЯ (ДИСКРЕТНАЯ) АМПЛИТУДНАЯМОДУЛЯЦИЯ (ЦАМ, ДАМ),ИЛИ АМПЛИТУДНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯМодулированный сигнал при амплитудной манипуляциигармонической несущей имеет видuЦАМ (t )  U m  K АМ  bn v t  nTп   cos(n 0t0) ,(5.47)где Um – амплитуда несущего колебания, KАМ – коэффициент,управляющий глубиной амплитудной манипуляции, bn – значениецифрового сигнала, отображающее n -й символ последовательности.

Демодуляцию сигнала можно осуществить при помощи синхронного детектора либо нелинейных амплитудных детекторов,как для обычной амплитудной модуляции, с последующим принятием решений о переданных кодовых символах. Однако из-за на-1915.6. Дискретная модуляцияличия помех в канале этот способ не является наилучшим. Задачапостроения наилучшего (оптимального) демодулятора для ЦАМсигналов рассматривается в разд. 9.Полагая в (5.47) Um  0 , получим сигнал ЦАМ без несущей(ЦБАМ), который можно демодулировать синхронным детекторомили – после восстановления несущей – нелинейным детектором.При условии соблюдения когерентности (т.е.

при известной инеизменной начальной фазе несущего колебания) можно передавать по одному каналу два ЦАМ-сигнала по квадратурной схеме(цифровая квадратурная модуляция ЦКАМ):uЦКАМ (t )  bц1 (t ) cos(0t0 )  bц2 (t )sin( 0t0) ,(5.48)при этом на приемной стороне разделение сигналов bц1 (t ) и bц2 (t )осуществляется парой синхронных детекторов. Если за сигналbц1 (t ) принять сопряженный по Гильберту сигнал bц2 (t ) , то выражение (5.48) даст однополосную ЦАМ.5.6.2. ЦИФРОВАЯ (ДИСКРЕТНАЯ) ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ(ЦФМ, ДФМ), ИЛИ ФАЗОВАЯ МАНИПУЛЯЦИЯФазовая манипуляция используется очень широко благодарясвоим преимуществам перед другими видами цифровой модуляции[30].

Простейшим видом ЦФМ является двоичная фазовая манипуляция, когда модулированный сигнал имеет видuЦФМ (t )  cos(0t0 (t )) ,где (t ) равно 0 илирадиан в зависимости от передаваемогосимвола.Эквивалентной формой описания двоичного ЦФМ-сигнала является произведениеuЦФМ (t )  bц (t ) cos(0t0) ,где bц (t ) принимает значения +1 или –1. Это означает, что двоичный ЦФМ-сигнал совпадает с результатом балансной амплитудноймодуляции гармонического переносчика ступенчатым сигналом.Демодуляция может быть выполнена синхронным детектором,для работы которого необходимо знать несущую частоту 0 и начальную фазу 0 .

Поскольку при балансной амплитудной модуля-1925. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИции модулированный сигнал не содержит несущего колебания, наприемной стороне канала используется восстановление несущейчастоты при помощи возведения сигнала в квадрат и последующего деления частоты полученного колебания на 2 [30]. Получаемоегармоническое колебание совпадает с несущим по частоте и можетиспользоваться в когерентном детекторе в качестве опорного колебания.

При этом, однако, имеет место неоднозначность его начальной фазы с точностью до 180º, что приводит к так называемой обратной работе, когда все двоичные символы при приемезаменяются на обратные. Для преодоления этого недостатка применяют периодическое зондирование канала специальным пилотсигналом, по которому приемное устройство определяет действительную начальную фазу опорного колебания. Другим способомборьбы с этим явлением служит применение относительной фазовой манипуляции (ОФМ).

При ОФМ символ 1 передается радиоимпульсом с той же начальной фазой, что и предыдущий, а припередаче символа 0 передается импульс с начальной фазой, отличающейся от предыдущего на 180º (или наоборот). При этом случайный «перескок» фазы опорного колебания приводит к ошибкепри демодуляции только в одном символе и обратная работа невозникает.5.6.3. ЦИФРОВАЯ (ДИСКРЕТНАЯ)ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ (ЦЧМ, ДЧМ),ИЛИ ЧАСТОТНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯЧастотная манипуляция может быть выполнена, например,путем поочередного подключения к входу канала связи выходовнескольких генераторов гармонических колебаний разных частот.При каждом переключении фаза канального сигнала в общем случае терпит разрыв.

Прохождение такого сигнала через инерционные линейные устройства (например, фильтры) сопровождаетсяпереходными процессами, приводящими к возникновению паразитной амплитудной модуляции и ухудшающими пик-фактор85.Поэтому на практике получили распространение методы цифровойчастотной модуляции с непрерывной фазой (ЧМНФ); при этом изменение частоты в соответствии с дискретным модулирующимсигналом производится не скачком, а по непрерывному (например,85Пик-фактором называют отношение максимальной (пиковой) мощности сигнала к его средней мощности.1935.7.

Импульсная модуляциягауссовскому) закону путем изменения частоты генератора колебания. Демодуляция частотно-манипулированных сигналов можетбыть выполнена путем обычного частотного детектирования илина основе квадратурного приема [11].5.7. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯИмпульсной модуляцией называется модуляция переносчика,имеющего вид периодической последовательности импульсов одинаковой формы. Модулирующий сигнал при этом является аналоговым. Фактически при импульсной модуляции параметрами переносчика управляют дискретные отсчеты первичного сигнала,поэтому, для того чтобы была возможна передача информации безпотерь, частоту следования импульсов переносчика следует выбирать исходя из ширины спектра модулирующего сигнала в соответствии с требованиями теоремы отсчетов.Как и в случае модуляции гармонического переносчика, видымодуляции различаются в зависимости от изменяемых параметров.Если в соответствии с первичным сигналом изменяется амплитудаимпульсов, модуляция называется амплитудно-импульсной(АИМ), если изменяется длительность (ширина) импульсов – широтно-импульсной (ШИМ, ДИМ), если изменяется временнойсдвиг (относительно положения импульса в немодулированнойпоследовательности) – времяимпульсной (ВИМ) или частотноимпульсной (ЧИМ).

Два последних вида модуляции аналогичныфазовой и частотной модуляции гармонического переносчика втом смысле, что при изменении временно́го сдвига в соответствиис первичным сигналом частота следования импульсов меняетсяпропорционально его производной.Рассмотрим более подробно сигнал амплитудно-импульсноймодуляции. Выясним, как связаны спектральные плотности АИМсигнала xи (t ) и исходного аналогового сигнала x (t ) .

Примем вкачестве переносчика колебание s (t )   d (t  nT ) , где d (t ) –n короткий импульс известной формы. Преобразование Фурье для .краткости будем обозначать в операторной форме F{}Периодическое колебание s(t ) можно записать в виде ряда Фурьеs (t )   Сk e jkk t,5. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ1942, Ck – коэффициенты ряда, определяемые формой имTпульса d (t ) . Спектральная плотность переносчика S ( )  F s(t ) ,очевидно, равна сумме спектральных плотностей гармоническихсоставляющих (комплексных экспонент) с теми же весовыми коэффициентами, т. е.где S ( )  F   Сk e jk t   2k  Сk (  k ) .k ПосколькуАИМ-сигналполучаетсяумножениемxи (t )  x(t )s(t ) , его спектральная плотность равна свертке спектральных плотностей сомножителейXи ( ) 1  X ( )22 -1  X ( )S (  )d 2 k k  Ck (   k )d   Ck X (  k )и представляет собой совокупность копий спектральной плотностипервичного сигнала X () , сдвинутых по частотной оси на величи2ны k  k, k  ,  и умноженных на весовые коэффициенTты, определяемые формой импульса d (t ) .

(В частности, приd (t )  (t ) все коэффициенты равны 1.)Очевидно, если каждая копия X () занимает на частотной оси2, то копии не перекрыинтервал, ширина которого меньше Tваются и можно выделить путем фильтрации нижних частот единственную копию X (  0  )  X ( ) , тем самым восстановив первичный сигнал из АИМ-сигнала (т.е. выполнить демодуляцию).Таким образом, демодуляция АИМ-сигнала выполняется ЛИСцепью; это исключение из общего правила86 возможно потому, что86Напомним, что в общем случае операции, связанные с модуляцией идемодуляцией, выполняются с использованием нелинейных или параметрических цепей.195Контрольные вопросыв спектре модулированного сигнала содержатся спектральныекомпоненты полезного сигнала и обогащение спектра не требуется.  спектральная плотностьTTX и ( )  С0 X ( ) .При этом в интервале Для восстановления первичного сигнала из АИМ-сигнала должен быть скомпенсирован весовой коэффициент C0 .

Если d (t ) –прямоугольный импульс с амплитудой U и длительностью ,симметрично расположенный относительно момента t  0 , тоCk U / 2  jk tU sin(k / 2).edt T - /2Tk /2U, поэтому восстанавливающий ФНЧTдолжен иметь прямоугольную АЧХ видаКоэффициент C0  T,  ,K( )   UTT0впротивномслучаеи импульсную характеристикуh(t )  F 1 K ( ) 1 sin  t t.T  TUЗаметим, что полученная функция совпадает (с точностью доамплитудного постоянного множителя) с нулевой базисной функцией ряда Котельникова (все остальные базисные функции образуются ее сдвигами на величины, кратные шагу дискретизации).Таким образом, демодуляция АИМ-сигнала по смыслу близка квосстановлению аналогового сигнала по последовательности егоотсчетов (сравните с разд.

2).КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Что такое угол отсечки? Как выбрать оптимальный угол отсечки?2. Для чего используются двухтактные (балансные) схемы?3. Почему нельзя осуществить модуляцию при помощи ЛИС-цепи?4. В чем состоит принцип преобразования частоты?1965. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ5. Как выбирают параметры нагрузки для диодного детектора?6. Каким должен быть спектр переносчика, чтобы можно былоосуществить демодуляцию при помощи ЛИС-цепи?7.

Характеристики

Список файлов книги