Цифровые виды модуляции. Дискретизация и квантование сигналов, страница 2

Практически легче организовать АИМ-2, и поэтому этот вид модуляции применяется более широко, чем АИМ-1. Спектр АИМ-2 содержит те же частоты, что и АИМ-1, но появляются некоторые частотные искажения. Особенностью спектра АИМ-2 является асимметрия боковых полос, хотя для выделения полезной информации F_B – F_Н это не имеет существенного значения.

Рис. 16.4. Два вида амплитудно-импульсной манипуляции

Получают АИМ-2 в два этапа:

-  за короткое время от источника аналогового сигнала заряжают конденсатор;

-   отключают конденсатор от источника сигнала и подключают его к выходу модулятора на время длительности импульса отсчёта .

Отметим, что АИМ-1, передавая импульсы, отслеживающие амплитуду S(t), передаёт больше информации, чем АИМ-2, и при определенных соотношениях между длительностью импульсов дискретизации и их периодом появляется принципиальная возможность передавать без искажений более широкую полосу частот, чем это следует по Котельникову. Однако это не используют, так как частота дискретизации должна быть вдвое выше F_B, иначе происходит перекрытие соседних частотных полос в спектре и возникают неустранимые искажения.

Фазо-импульсная модуляция

Фазо-импульсная модуляция (ФИМ) используется на практике достаточно активно, так как в отличие от АИМ у неё высока защищенность от аддитивных помех и не требуется высокая линейность характеристик оборудования, поскольку оно работает с импульсами постоянной амплитуды. Также как и АИМ, ФИМ бывает первого и второго рода: ФИМ-I и ФИМ-II.

При ФИМ-I сдвиг импульсов во времени от фиксированных точек kT_i, называемых тактовыми, пропорционален аналоговому сигналу S(t) в моменты появления самих импульсов, т.е. с изменяющимся временным сдвигом от моментов дискретизации. Это означает, что при ФИМ-I несколько не выполняется теорема Котельникова и отсчеты берутся не в регулярные моменты времени kT_i, а в окрестностях этих точек в моменты времени

t_и = kT_i + Dt_k = kT_i + t_maxsin(Wt), где  t_max – амплитуда временного сдвига (девиация);

Dt_k – текущий сдвиг t_k от точки kT_i;

sin(Wt) – частота модуляции.

Нерегулярность отсчётов приводит к нелинейным искажениям и появлению второй гармоники частоты модуляции 2W и частот вида (w_i - 2W) и т.д. Коэффициент гармоник в этом случае максимален для F_B и равен

k_2г = (p/2)t_maxF_B = (1/4) W _Bt_max.

Коэффициент комбинационной помехи (w_i - 2W)

k_2k = (p/2)t_max(F_i + F_B) = (w_i + W)t_max/4, а остальными комбинационными частотами можно пренебречь ввиду их малости.

Практически ФИМ-I получают с помощью генератора пилообразного напряжения, как показано на рис. 16.5. Компаратор сравнивает напряжение сигнала S(t) с текущим напряжением пилообразного сигнала и при совпадении напряжений даёт команду генератору прямоугольных импульсов на создание очередного импульса S_i(t_k) с амплитудой U₀.

Рис. 16.5. Принцип формирования ФИМ-I