Телемеханика Импульсные методы модуляции
Импульсные методы модуляции

Используя серию импульсов в качестве переносчика, мы можем меняя амплитуду, длительность, положение во времени, число импульсов и т.д. под воздействием сообщения, тем самым осуществлять импульсную модуляцию.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Под воздействием мгновенных значений сообщения амплитуда импульсов переносчика изменяется.

амплитуда модулированных импульсов, U - амплитуда немодулированных импульсов, ma - коэффициент глубины модуляции при АИМ, -угловая частота сообщения.

 

Импульсы, модулированные по амплитуде, обладают спектром . отличным от немодулированной последовательности тем, что вокруг каждой составляющей спектра немодулированной последовательности появляется боковые частоты fk ± fсообщ Однако ширина полосы и в этом случае определяется практически длительностью импульсов и слабо зависит от модулирующей частоты, т. е. . Из-за низкой помехоустойчивости и погрешностей, возникающих при изменении коэффициента передачи линии связи, АИМ применяется в ТИ только как промежуточный вид модуляции (АИМ - ЧМ).

Широтно - импульсная модуляция (ШИМ). Изменяется ширина или длительность импульсов переносчика за счет положения заднего импульса. Частота и амплитуда при ШИМ не изменяется. Помехоустойчивость ШИМ значительно выше АИМ, и ШИМ широко распределена в ТИ. При ШИМ необходимо выбирать полосу частот по наиболее короткому импульсу ()

Спектр частот ШИМ аналогичен спектру АИМ с той лишь разницей, что при ШИМ вокруг каждой гармоники имеется на две (как при АИ), а несколько пар боковых частот.

Используются и другие разновидности ШИМ, когда изменяется положение переднего фронта импульсов при неизменном положении заднего фронта или изменяется положение обоих фронтов.

Время - импульсная модуляция (ВИМ). Эта модуляция иногда называется фазоимпульсной модуляцией (ФИМ). Импульс сдвигается на + при увеличении мгновенного значения и влево на - при его уменьшении. При синусоидальной форме сообщения сдвиг, или девиация, импульса определяется как

, (4-24)

Полоса частот при ВИМ определяется практически длительностью импульса.

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ). При увеличении мгновенного значения сообщения частота импульсов увеличивается, а при уменьшении мгновенного значения - уменьшается. Ширина полосы частот определяются длительностью импульса: .

Кодоимпульсная модуляция (КИМ). При этом сообщение квантуется по уровню и времени, а затем каждый дискретный уровень передается с помощью кода в дискретные моменты времени. Если, например, квантованная ступенчатая функция , представленная на рис. передается обычным двоичным кодом, то ступенька, соответствующая уровню 3, передается комбинацией 0011 в момент времени t0, вторая, соответствующая уровню 2, - 0010 в момент времени t1 . В моменты t2, t3 и, t4 будет переданы соответствующим комбинации. Полоса частот в КИМ определяется длительностью импульса. Кодоимпульсная модуляция применяется в ТИ.

Дельта - модуляция ( - модуляция). Об этой модуляции указывается при осуществлении дифференциального квантования, где было показано, что в каждый момент времени передается или отрицательный или положительный импульс, соответствующий тому или иному знаку приращения. Таким образом, при любом числе уровней квантования осуществляется лишь двух дискретных сигналов, которыми передается только знак приращения функции. Это достоинство дельта - модуляции. Ее недостаток заключается в накоплении ошибок с течением времени. Так, если на приеме вместо положительного импульса в момент принят отрицательный, то это сместит значение функции на два уровня вниз. В дальнейшем несмотря на правильность последующий передачи, эта ошибка будет существовать до тех пор, пока она не будет скомпенсирована ошибкой противоположного знака. Кроме того, ∆ - модуляция несет в себе недостатки, связанные с квантованием по времени и по уровню, о чем говорилось выше.

Многократные методы модуляции. Сообщение может быть передано сложным сигналом, образованным несколькими поочередными модуляциями. Обычно такой сигнал является результатом двойной модуляции : первая модуляция -импульсная, в которой модулируется серия импульсов, или импульсная поднесущая, вторая - непрерывная, в которой модулируется несущая. При тройных модуляциях первая модуляция импульсная, вторая и третья непрерывная. Иногда применяются двойная модуляция импульсной поднесущей : сначала осуществляется АИМ, которая затем преобразуется в ВИМ или ШИМ, а затем производиться непрерывная модуляция несущей. В итоге возникает: АИМ-ВИМ АМ, АИМ-ШИМ-ЧМ и т. д. промодулированная по амплитуде серия импульсов в свою очередь модулирует ВЧ - несущую. В результате возникает сигнал в виде радиоимпульсов.

При модуляции ШИМ-АМ импульсы наполняются высокой частотой, в результате чего возникает радиоимпульсы одинаковой амплитуды и частоты, но разной длительности. Если вторичная модуляция частотная, что амплитуда сигналов одинакова, но частоты заполнения разная.

Так, при АИМ-ЧМ импульсу соответствует радиоимпульс частоты f, а импульсу с большей амплитудой соответствует радиоимпульс уже с большей частотой f . Импульс наименьшей амплитуды наполняется самой низкой частотой f . интервалы времени между импульсами заполняются одной и той же частотой 3. интервалы времени между импульсами заполняются одной и той же частотой. 0, которая является немодулированной несущей. Двойная модуляция ШИМ-ЧМ отличается от ШИМ-АМ лишь тем, что интервалы между импульсами заполняется частотой несущей.

По указанному принципу может быть получен любой другой вариант двойных модуляций. Правило их построения очевидно: сначала сообщение модулирует импульсную поднесущую (серия видеоимпульсов), которая превращаясь в сигнал, в свою очередь модулируют ВЧ - несущую.

Для осуществления тройной модуляции сообщение сначала модулируется одним из видов импульсных модуляций. Далее полученный сигнал модулирует первую непрерывную поднесущую. Новый сигнал, в свою очередь, модулирует несущую.