Модуляция и управление информационными параметрами сигналов

Задача приема сообщений подразделяют на два класса - когерентный и некогерентный прием, соответственно при наличии и отсутствии синхронизации в канале передачи информации. Методы когерентного (синхронного) приема, как правило, более просты и надежны. Методы некогерентного (асинхронного) приема обеспечивают более высокое быстродействие, однако более сложны в реализации.

Методы амплитудной, фазовой и частотной модуляции

Амплитудная, фазовая и частотная модуляция гармонических сигналов-переносчиков получили наиболее широкое распространение в радиовещании и системах связи.

Амплитудная модуляция:

Амплитудно-модулированный (АМ) сигнал в общем случае определяется выражением:

(2.8)

где θ(х) − информационный (модулирующий) сигнал, s(х) − сигнал-переносчик, m - коэффициент модуляции.

Спектр сигнала можно найти с использованием свойств преобразования Фурье в форме:

(2.9)

Формирование спектра иллюстрируется на рис. 2.11. и 2.12.

При гармоническом модулирующем сигнале (рис. 1) его спектр, как и спектр сигнала-переносчика, представляет собой две дельта-функции. Свертка спектров S(u) и Θ(u) приводит к переносу спектра Θ(u) на более высокую (так называемую несущую) частоту .

Если модулирующий сигнал имеет сложную форму и, следовательно, протяженный спектр (рис. 2.12), образованный множеством пар дельта функций с различными положениями на частотной оси, то в результате переноса спектра на несущую частоту образуются соответствующие спектральные порядки. В силу свойств частотной симметрии преобразования Фурье можно показать, что вся полезная информация содержится в спектральном порядке в окрестности частоты .

Демодуляцию АМ сигнала осуществляют путем выделения огибающей сигнала-переносчика при его детектировании и фильтрации нижних частот на выходе детектора. Ширина полосы пропускания фильтра должна соответствовать ширине спектра Θ(u) (рис. 2.12), чтобы обеспечить минимальные спектральные искажения восстановленного сигнала.

Рис. 2.11. Спектр АМ сигнала с гармонической модуляцией

Рис. 2.12. Спектр сложного АМ сигнала

Фазовая модуляция:

Фазомодулированный (ФМ) сигнал имеет постоянную амплитуду, фаза сигнала изменяется пропорционально информационному сигналу, а именно:

(2.10)

где uо - несущая частота, m - индекс фазовой модуляции.

Пусть модулирующий сигнал является гармоническим, и индекс модуляции m << 1. При этом выражение можно переписать в виде:

(2.11)

учитывая, что при После преобразования второго слагаемого в получим:

(2.12)

Спектр ФМ сигнала с малым индексом модуляции показан на рис. 3.

Рис. 2.13. Спектр и векторная диаграмма для ФМ сигнала при m << 1

Величины спектральных составляющих идентичны величинам спектральных составляющих сигнала с синусоидальной АМ, однако фазовые соотношения между несущей и боковыми составляющими различны. Эти фазовые соотношения более детально показаны графически на векторной диаграмме в правой части рис. 2.13. Меньшие векторы медленно вращаются в противоположных направлениях вокруг быстро вращающегося большого вектора, а ξ(х) представляет собой проекцию суммы векторов на горизонтальную ось. Однако в отличие от случая АМ сигнала сумма меньших векторов всегда перпендикулярна большему вектору. При этом, если векторы боковых составляющих малы (m << 1), длина суммарного вектора близка по величине амплитуде несущей А, но результирующий вектор вращается с переменной скоростью.

Интересное из раздела

Проектирование двухполупериодного выпрямителя и Г-образного индуктивно-емкостного фильтра
Электроника это наука, которая охватывает не только технику слабых токов, но технику сильных токов, обычно относящихся к электротехнике, поскольку она опер ...

Программируемый формирователь последовательности импульсов с цифровой индикацией количества импульсов
Проектируемое устройство в готовом виде представляет собой отдельный прибор, основной функцией которого является формирование последовательности импульсов заданной частот ...

Цифровая система автоматического управления
Необходимо спроектировать цифровую систему автоматического управления (ЦСАУ). Система должна принимать сигнал из датчика, который находит в диапазоне 0…24В. Задаю ...