Широтно-импульсная модуляция. Осуществление демодуляции. Закон изменения длительности импульсов

увеличения отношения на выходе ВС ставят расширитель импульсов, т.е. преобразуют АИМ1 в АИМ2 (рисунок 9.5).

Рисунок 9.5

Такой метод демодуляции АИМ широко применяется. Спектр АИМ2 имеет те же спектральные составляющие, что и АИМ1, но имеются существенные отличия. Амплитудные составляющие на  зависят от частоты, а составляющие различны и так же зависят от частоты (рисунок 9.6).

Из рассмотренного спектра АИМ2 следует, что использование АИМ2 приводит к неустранимым искажениям при демодуляции. Но чем меньше длительность импульсов , тем меньше искажения при демодуляции. Необходимо при расчете параметров выбирать верхнюю частоту ФНЧ из условия .

9.1.2 Широтно-импульсная модуляция

Параметры модуляции при ШИМ не входят явно в формулу (9.1), поэтому аналитическая запись ШИМ имеет вид:

,                                     (9.)

где  и - функции, описывающие изменение передних и задних фронтов импульсов соответственно.

Рисунок 9.7

Закон изменения длительности импульсов имеет вид:

,                                         (9.)

где - длительность импульсов при отсутствии модуляции,  - нормированная модулирующая функция, - парциальный коэффициент модуляции.

Различают двухстороннюю (ШИМ) и одностороннюю (ОШИМ) модуляцию. Кроме того, различают ШИМ первого и второго рода.  В случае ШИМ1 длительность импульсов определяется значением модулирующей функции  в момент возникновения передних и задних фронтов импульсов.

При ШИМ2 длительность импульсов пропорциональна мгновенным значениям модулирующего напряжения в тактовых точках.  В качестве модулятора ОШИМ2 используют фантастроны. При  различия между ШИМ1 и ШИМ2 не существенны. Обычно используется ОШИМ1.

При ОШИМ1 .

При ОШИМ2 .

Определим спектр ОШИМ1 при модулирующей функции  (рисунок 9.8).

Рисунок 9.8

Спектр ОШИМ1 содержит постоянную составляющую на частоте модуляции, составляющие на частотах . Неискаженная демодуляция ОШИМ1 вследствие наличия составляющих  невозможна.

Частотный спектр ОШИМ2 имеет те же составляющие, что ОШИМ1. Отличие заключается в наличии в спектре ОШИМ2 гармоник модулирующей частоты , что приводит к дополнительным искажениям сигнала при демодуляции (рисунок 9.9).   

Рисунок 9.9

Практически используют способ демодуляции ШИМ и ОШИМ с помощью ФНЧ (рисунок 9.10).

Рисунок 9.10

Обычно ,   .

Исходя из осуществляется выбор полосы приемного тракта.

9.1.3 Фазово-импульсная модуляция

При ФИМ сдвиг импульсов  относительно тактовых точек КТП по закону  (рисунок 9.11)

Рисунок 9.11

Для ФИМ выражения для последовательности импульсов имеет вид ,                                          (9.*)

где , .

Различают ФИМ первого и второго рода.

Для ФИМ первого рода .

т.е. временной сдвиг импульсов пропорционален значению модулирующей функции в момент появления этого же импульса.

Для ФИМ второго рода .

т.е. временной сдвиг импульсов пропорционален значению  в тактовых точках. Различия между ФИМ-1 и ФИМ2 при  становятся несущественными.

Определим спектр ФИМ-1, полагая что (рисунок 9.12).

Рисунок 9.12

Спектр ФИМ-1 состоит из:

-  постоянная составляющая;

-  полезная составляющая на частоте ;

-  составляющие с частотой ;

-  составляющие с частотами .

Частотная составляющая спектра ШИМ-1 и ФИМ-1 совпадает, но амплитуды полезной составляющей зависят от индекса модуляции и очень малы.

Амплитуды полезной составляющей определяются выражением:

При  

Амплитуда полезности составляющей на выходе ФНЧ в этом случае равна , т.е. зависят частоты модуляции.

Следовательно, демодуляция ФИМ-1 с помощью ФНЧ сопровождается завалом нижних и подъемом верхних модулирующих частот. Демодуляция ФИМ с помощью ФНЧ на практике не используется. Чтобы уменьшить искажения и увеличить уровень полезной составляющей на выходе демодулятора при демодуляции ФИМ применяются преобразования ФИМ в ШИМ или ФИМ в АИМ.

Рассмотрим преобразование ФИМ в ОШИМ с помощью триггера (рисунок 9.13), где  - сигнал в тактовых точках,  - сигнал ФИМ,  - бла бла бла.

Рисунок 9.13

Преобразование ФИМ в АИМ (рисунок 9.14).

Рисунок 9.14

Рисунок 9.15

Демодуляция ФИМ имеет вид (рисунок 9.16):

Рисунок 9.16

9.2 Переходные искажения в системах ВРК

Переходные искажения появляются в результате переходных процессов, которые  бла бла бла.

Причиной появления переходных искажений является недостаточно широкая полоса пропускания тракта радиолинии. Различают помехи первого рода, возникающие вследствие искажений спектра группового сигнала в области ВЧ. Помехи второго рода, возникающие из-за искажений спектра группового сигнала в области НЧ. Искажения первого рода возникают из-за завала ВЧ составляющих спектра в тракте радиолиний. Искажения второго рода возникают в передающей аппаратуре до модулятора несущей и в приемной (видеоусилителе) в области модулирующих частот.

9.2.1 Переходные искажения второго рода

Возникновение помех второго рода обусловлено нелинейностью АЧХ и ФЧХ видеоусилителя общего тракта, в полосе которого заним