Импульсные методы модуляции

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 16:20, 14 ноября 2016.


Импульсная модуляция - изменение параметров импульсных сигналов во времени или в пространстве. Обычно импульсная модуляция представляет собой разновидность модулированных колебаний, где в качестве "переносчика" информации используется последовательность импульсов. Вид импульсной модуляции определяется законом изменения параметров (амплитуды, длительности, фазы, частоты следования) импульсных сигналов.


Сущность импульсных методов модуляции

Переносчиком информации является периодическая последовательность импульсов. Она характеризуется такими параметрами, как амплитуда, длительность (ширина) импульса, частота следования импульсов, положение (фаза) каждого импульса на оси времени по отношению к так называемым тактовым точкам. Соответственно различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ), частотно-импульсную (ЧИМ) и фазово-импульсную (ФИМ) модуляцию. В ряде случаев непрерывные сигналы квантуются по времени и уровню. Полученные при этом дискретные значения преобразуют в кодовые комбинации, состоящие из импульсов равной амплитуды и длительности, (по существу, в цифровую форму), обеспечивая кодово-импульсную модуляцию (КИМ или ИКМ). Видеоимпульсами КИМ может осуществляться амплитудная, частотная, фазовая и другая модуляция несущего колебания.

Различные виды импульсной модуляции: а - немодулированная последовательность импульсов; б - модулирующий (информационный) сигнал; в - амплитудно-импульсная модуляция; г - широтно-импульсная модуляция; д - частотно-импульсная модуляция; г - фазово-импульсная модуляция.

В системах оптической и высокочастотной радиолокации и связи импульсную модуляцию применяют для модуляции гармонических сигналов (см. АМ (Амплитудная модуляция) ). В этом случае возможна реализация сложных видов импульсных модуляций, когда наряду с изменением параметров огибающей (последовательности импульсов) используется модуляция высокочастотного заполнения импульсов. Примером такой импульсной модуляции может служить линейно-частотная модуляция, реализующая изменение частоты заполнения по линейному закону.[1]


Линейно-частотная модуляция: а-форма сигнала; б -закон изменения частоты заполнения (w0 - несущая частота; wд- девиация частоты).

В радиолокации импульсная модуляция позволяет не только сформировать мощные кратковременные излучения для обнаружения и определения параметров движения целей, но и получить конкретные оценки их размеров, конфигурации, скорости вращения вокруг центра тяжести. Импульсную модуляцию используют также для идентификации физических параметров (температуры, плотности, степени ионизации и т. д.) различных объектов и сред.

Демодуляция модулированных импульсных сигналов

Это процесс выделения полезной составляющей из спектра принимаемых сигналов.

При АИМ она может быть выделена фильтром нижних частот (ФНЧ). Полоса пропускания ФНЧ рассчитывается на неискаженное выделение сигнала с максимальной шириной спектра . Для исключения комбинационных искажений необходимо, чтобы никакие другие составляющие спектра частот не попали в полосу прозрачности фильтра. Ближайшей к полосе прозрачности фильтра является составляющая , где — частота следования импульсов. Условие неискаженного воспроизведения АИМ имеет поэтому вид или . При большой скважности импульсов, когда амплитуда напряжения модулирующих частот становится мала, перед фильтром ставят пиковый детектор, напряжение на выходе которого приближается к огибающей модулированных импульсов.

При ШИМ основным методом выделения полезной составляющей является демодуляция с помощью фильтра низких частот. Поскольку тактовые частоты окружены бесконечным количеством пар боковых частот, в полосу пропускания фильтра попадают частотные составляющие , вызывающие искажения передаваемого сигнала. Считают, что неискаженный прием обеспечивается, если .

При ФИМ амплитуда полезной составляющей мала и зависит от частоты. Перед модуляцией ФИМ преобразуют поэтому в ШИМ или в АИМ.

При использовании КИМ в телефонии преобразователи цифра—аналог преобразуют КИМ последовательно в АИМ и в непрерывный сигнал.
  1. http://femto.com.ua/articles/part_1/1321.html