МОДУЛированные сигналы

Операция кодирования определяет закон построения сигнала по данному сообщению, а операция модуляции определяет вид сигнала. В самом деле, вид «0» и «1» при цифровой передаче может быть различным. Приданием этого вида и занимается модулятор. Обратное преобразование выполняет демодулятор. Два этих блока часто совмещают в одном названии – модем.

Преимущества модулированных сигналов следующие.

1. При модуляции происходит преобразование спектра. Спектр полезного сигнала может быть «переброшен» в область более высоких частот, где отсутствуют индустриальные помехи. В итоге улучшается качество передачи.

2. Позволяет более рационально использовать частотный ресурс линии связи.

3. Трансформация спектра делает возможным создать многоканальные системы связи (системы с множественным доступом), когда по одной линии связи одновременно идет связь нескольких абонентов.

По сути, процесс преобразования сообщения в цифровую форму (ИКМ) это первичная модуляция, преследующая определенную цель – оцифровку. Но существует и вторичная модуляция. Именно при ней достигаются вышеизложенные преимущества. В дальнейшем речь пойдет именно о ней, и будем ее называть просто модуляцией.

Модуляция применяется в цифровых системах проводной связи, в оптических системах связи, в радиоканалах, в железнодорожной автоматике, в модемной связи, в передаче данных по телефонным каналам.

Модуляция реализуется следующим образом, рис. 1.

Рис. 1 Модуляция.

Имеется несущий сигнал, сигнал переносчик, который не несет информацию. Под действием информационного сигнала изменяется параметр (или параметры) переносчика. В этих изменениях уже заложена информация. В таком виде модулированный сигнал распространяется по линии.

Видов модуляции в современных системах связи очень много. Остановимся на основной их сути.

Несущий сигнал может быть:

-гармонический – это гармонические виды модуляции,

-импульсный – импульсные виды модуляции,

-случайный.

Гармонические воды модуляции. Гармонический сигнал сосредоточен по частоте и этим объясняется популярность гармонических видов модуляции. Имеем несущую вида s(t)=A₀cos(w₀t+φ₀).

При амплитудной модуляции у гармонического сигнала меняется амплитуда.

, при частотной частота, , при фазовой фаза, . На рис. 2 показаны формы сигнала при U(t)=cosΩt, w₀>>Ω. Граница спектра полезного сигнала должна быть намного меньше несущей частоты.

а)

б)

в)

г)

Рис. 2. Гармонические виды модуляции: а) полезный сигнал,

б) амплитудная (АМ), в) частотная (ЧМ), г) фазовая (ФМ).

Обратим внимание на похожесть сигналов частотной и фазовой модуляции.

Обозначим полную фазу гармонического сигнала Q(t)=wt+φ. За интервал времени Δt=t₂-t₁ произойдет набег фазы ΔQ=wt₂+ φ -wt₁- φ=wΔt. Таким образом, ΔQ=wΔt, или dQ=wdt. Частота есть производная полной фазы (скорость изменения). Отразить это на рис. 2 довольно трудно, но знать необходимо.

Импульсные виды модуляции. Несущий сигнал последовательность импульсов с определенной амплитудой, длительностью и частотой повторения. В зависимости от того, что меняется получают амплитудную импульсную (АИМ), частотную импульсную (ЧИМ), длительно импульсную (ДИМ) модуляцию (рис. 3).

а)

б)

Рис.3. Формирование сигнал АИМ

Импульсная модуляция первичная. Пример тому, ее применение при формировании ИКМ сигнала.

При случайном переносчике формируется широкополосный сигнал с «размазанным спектром» и подробно это будет рассмотрено ниже.

Дата добавления: 2014-01-20