Сравнение различных видов модуляции (AM, ЧМ и ФМ)

2.5. Сравнение различных видов модуляции

Сравнивая между собой AM, ЧМ и ФМ, применяющиеся при частот­ном разделении каналов, можно сде­лать следующие выводы:

наименьший по ширине спектр в линии занимается при AM, когда для каждой передачи необходим диапазон частот, равный  — , где  и  - наибольшая и наименьшая частоты передаваемо­го сигнала. При ЧМ и ФМ ширина канала, требующегося для передачи сигнала, значительно больше, а сле­довательно, по ширине спектра, что особенно важно при использовании воздушных и кабельных линий свя­зи, AM имеет преимущество по сравнению с ЧМ и ФМ. Поэтому во всех современных системах переда­чи, работающих по воздушным и кабельным линиям связи, главным образом применяется AM;

влияние помех, появляющихся в тракте передачи, при ЧМ и ФМ значительно меньше, чем при AM, так как на приемном конце канала включаются ограничители амплитуд. Это позволяет эффективно бороться с помехами, а влияние линейных помех на изменение мгновенной час­тоты или фазы несущих колебаний обычно достаточно мало. Это опре­деляет широкое применение ЧМ и ФМ на линиях связи, подверженных влиянию помех, но пропускающих достаточно широкий спектр частот. К таким линиям относятся каналы радиосвязи и в первую очередь кана­лы коротковолновых и ультрако­ротковолновых (УКВ) радиосвязей. Управление частотой или фазой электрических колебаний нашло ши­рокое применение в телеграфии и передаче данных, где необходимо обеспечить высокую верность пере­дачи при сравнительно низких уров­нях сигнала.

При сравнении импульсных сис­тем модуляции можно отметить следующее.

Амплитудно-импульсный способ модуляции применяется в том слу­чае, если простыми средствами уда­ется обеспечить требуемое превыше­ние уровня сигнала над помехой, например, в аналоговой части сис­тем передачи с ИКМ.

Широтно- и фазово-импульсные системы, при которых по каналу передаются импульсы постоянной амплитуды, позволяют применять на приемной станции ограничитель амплитуд и тем самым ликвидиро­вать или значительно ослабить вли­яние линейных помех. Эти системы требуют широкого спектра переда­ваемых частот, что является боль­шим недостатком.

Импульсно-кодовая и дельта-мо­дуляции обладают рядом преиму­ществ по сравнению с другими им­пульсными системами модуляции (более узкий занимаемый спектр, лучшая помехозащищенность и т. д.).

На рис. 2.17 приведена зависи­мость акв фиксирующего логарифм отношения мощности сигнала и ис­кажений для систем с ДМ и систем с ИКМ. Очевидно, что использование ДМ выгодно только при весьма ма­лых значениях а_кв. При восьмираз­рядной ИКМ тактовая частота  = 64 кГц. Тактовая частота при та­ком же значении акв в системе ДМ должна быть в 2,5 раза выше. Стремление к уменьшению такто­вой частоты привело к разработке так называемой компандированной дельта-модуляции, а также дифференциально-импульсно-кодовой мо­дуляции.

Преимущества систем с ИКМ по­зволяют считать их наиболее пер­спективными как в области исполь­зования на соединительных линиях, так и при организации междугород­ной связи в сетях связи железно­дорожного транспорта. При этом, однако, возникает ряд проблем, в частности, при создании группового цифрового канала для организации технологических связей из-за услож­нения промежуточных пунктов вы­деления каналов.

Значительные осложнения возни­кают вследствие наличия в ' ка­бельных линиях специальных цепей СЦБ, по которым передаются не­отфильтрованные импульсы посто­янного тока большой мощности, имеющие весьма широкий спектр частот, что создает большие им­пульсные помехи, значительно сни­жающие устойчивость систем пере­дачи с ИКМ. Требуются специальные устройства, снижающие мешающее действие этих помех.

Тяговые токи и электросети под­вижного состава также создают им­пульсные помехи, к которым систе­мы с ИКМ наиболее чувствительны.

Ведутся интенсивные работы по уменьшению указанных влияний, в результате которых системы пере­дачи с ИКМ будут с успехом при­меняться в сетях связи железнодо­рожного транспорта.

Контрольные вопросы

1.  Почему при частотной модуляции не­ обходимо сначала проинтегрировать выраже­ние  и только после этого результат под­ ставить под знак cos?

2.  Как физически объяснить наличие от­рицательного знака при J0(M), если М > 2,3 в выражении ЧМ сигнала?

3.  Сформулируйте основные преимущест­ва и недостатки ИКМ. Чем определяется ее перспективность?

4.  Какой из способов: ЧИМ, ШИМ, ФИМ требует   более   широкого   спектра   частот и почему?