Импульсная модуляция

К отдельному виду модуляций относят импульсную (ИМ), при которой осуществляют изменение одного из параметров последовательности импульсных колебаний.

Когда изменению по закону сообщения подвергается амплитуда импульсов, то имеет место амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) (рис. 55) и

где A₀ – амплитуда немодулированных импульсов;

k_a – коэффициент пропорциональности между модулирующим колебанием и изменением импульсов (безразмерная величина).

Когда амплитуда и период следования импульсов остаются постоянными и по закону тонального колебания изменяется длительность импульсов (рис. 56) имеет место широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Для этого случая

где τ₀ – длительность немодулированных импульсов;

k_ш – коэффициент пропорциональности между модулирующим напряжением и изменением длительности импульса (c/S(t)).

Рис. 55. АИМ-колебание

При этом возможна односторонняя ШИМ (рис. 56, а), связанная с изменением длительности и фиксированным временем между передними фронтами импульсов, и двусторонняя ШИМ (рис 56, б), при которой помимо длительности меняются временные промежутки между импульсами.

Рис. 56. ШИМ: а – односторонняя; б – двухсторонняя

При изменении периода следования тактовых импульсов по закону заданного колебания модуляция обобщенно называется временной импульсной (ВИМ):

где T₀ – период следования немодулированной импульсной последовательности;

k_в – коэффициент пропорциональности между модулирующим колебаниием и изменением частоты следования импульсов (с/S(t)).

ВИМ делится на частотную – ЧИМ и фазовую – ФИМ. Различия между ними такое же как и между ЧМ- и ФМ-колебанием.

Рис. 57. ЧИМ- (а) и ФИМ- (б) колебания

При тональном изменении частоты по функции

его фазовая составляющая будет изменяться по закону синуса (рис. 57, б)

Здесь Δω, β – девиация частоты и индекс модуляции. Временной сдвиг при

этом определяется как

Спектр импульсно-модулированных колебаний приведен на рис. 58. Как и при ФМ или ЧМ ширина спектра может быть ограничена первым лепестком спектральной характеристики, т.е. Δf = 1/τ0. Таким образом, спектр импульсно-модулированного сигнала будет отличаться от спектра импульсной последовательности тем, что в ряд Фурье необходимо подставить формулы определяющие изменение амплитуды, длительности и периода. При этом спектр становится значительно сложнее:

1. Около каждой составляющей (как около несущей) появляются свои боковые;

2. Общая ширина спектра расширяется незначительно, это зависит от вида модуляции и определяется минимальной длительностью импульсно-модулированного сигнала.

Рис. 58. Обобщенный спектр ИМ-колебаний

Применение импульсной модуляции позволяет увеличить мощность формируемого колебания P_и при сравнительно небольшой его средней мощности P_СР. Взаимосвязь этих мощностей определяется скважностью импульсной последовательности

Здесь – скважность импульсной последовательности;

– коэффициент заполнения.

Дата добавления: 2014-01-07