Модуляторы и демодуляторы

Модуляция измерительных сигналов. Передача информации с помощью тех или иных физических процессов осуществляется путем определенного изменения значений их параметров. Подобные операции называются модуляцией. При модуляции мгновенное значение первичного измерительного сигнала управляет одним или несколькими (сложная модуляция) параметрами вспомогательного сигнала, называемого несущим. В качестве несущего сигнала в измерительной технике используют:

постоянный сигнал z(t) = x_m ,

гармонический сигнал z(t) = x_m cos (wot + φ),

периодическую последовательность импульсов.

Первый вид носителя имеет только один информационный параметр. Модуляция в данном случае сводится к такому изменению значения этого параметра, чтобы оно в определенном масштабе представляло передаваемую информацию.

Второй вид носителя - гармонический сигнал, содержит три таких параметра: амплитуду, фазу, частоту (или период).

Третий вид носителя - периодическая последовательность импульсов, предоставляет обширные возможности для выбора информативных параметров, в числе которых могут быть амплитуда импульсов, фаза импульсов, частота импульсов, длительность импульсов или пауз, число импульсов во времени и комбинация импульсов и пауз, определяющая код.

В соответствии с выбором носителя и информативного параметра различают следующие виды модуляции:

ПМ - прямая модуляция, обеспечиваемая изменением значения постоянного сигнала;

AM - амплитудная; ЧМ - частотная, ФМ - фазовая модуляции, обеспечиваемые воздействием на соответствующий параметр гармонического несущего сигнала;

АИМ - амплитудно-импульсная, ЧИМ — частотно-импульсная, ВИМ -время-импульсная, ШИМ - широтно-импульсная, ФИМ - фазоимпульсная, СИМ — счетно-импульсная, КИМ — кодоимпульсная модуляции, обеспечиваемые воздействием на соответствующий параметр периодической последовательности импульсных сигналов, используемых в качестве несущих.

На рисунке 14.1 приведены сигналы, различающиеся видами модуляции для случая равномерного возрастания значения отображаемой -величины x(t). Как видно, счетно-импульсная (СИМ) и кодоимпульсная (КИМ) модуляции связаны с квантованием по уровню значений непрерывной величины X. АИМ, ВИМ, ФИМ и ШИМ приводят к дискретности отсчетов во времени. Другие виды модуляции сохраняют непрерывную структуру информации.

Рис. 14.1. Виды модуляции измерительного сигнала

Амплитудно-импульсная модуляция имеет две разновидности:

АИМ-1, при которой амплитуда в пределах одного импульса повторяет форму модулирующего сигнала (рисунок 14.2, а);

АИМ-2, при которой амплитуда в пределах одного импульса не измеряется и равна значению модулирующего сигнала в момент, соответствующий началу импульса (рисунок 14.2, б).

Рис. 14.2. Амплитудно-импульсная модуляция:

а - АИМ-1; б - АИМ-2

Рис. 14.3 АМ- модулятор и детектор

Для восстановления значений модулирующего сигнала используют операцию, обратную операции модуляции, которую называют демодуляцией или детектированием сигналов. Каждому виду модуляции соответствует определенный способ детектирования.

Выбор вида модуляционного преобразования основывается на требованиях, предъявляемых к точности передачи информативного параметра характеристикам используемых каналов связи. Математическим аппаратом, позволяющим теоретически сопоставлять различные виды модуляционных преобразований, является спектральный анализ.

На рисунке 14.3 приведен типовой АМ- модулятор и АМ- детектор.

Дата добавления: 2014-01-04