Частотная модуляция

В системах частотной модуляции (ЧМ) информативным параметром А является частота fH несущего сигнала:

Если модулирующая функция x(t) = cosQt = cos 2лFt, то

где mf = Дш/юн — коэффициент частотной модуляции (относительное изменение частоты);

Лю — девиация частоты.

Тогда сигнал-переносчик

Лю

где р = —--индекс модуляции.

Частотная модуляция помехоустойчива, поскольку искажению при помехах подвергается в основном амплитуда сигнала, а не частота. Необходимая для этого вида модуляции ширина спектра сигнала может быть значительно меньше всей полосы пропускания канала.

Фазовая модуляция

При фазовой модуляции (ФМ) информативным параметром А сигнала-переносчика служит фаза Ф несущей частоты сон:

Если модулирующая функция x(t) = cosQt, то с учетом, что

sin(a + Р) = sin a cos р + cos a sin p, ФМ-сигнал будет описываться выражением

Сравнивая выражения (3.22) и (3.23), можно видеть, что ЧМ- и ФМ-сигналы похожи по форме. Различие заключается в том, что коэффициент модуляции для ФМ-сигнала постоянен, а индекс модуляции р для ЧМ-сигнала зависит от частоты модулирующего сигнала Q.

Так же как и AM, частотная и фазовая модуляции порождают сигнал с полосой, центрированной на частоте fH, однако размеры этих полос существенно различаются. Частотная и фазовая модуляции требуют большей полосы, чем амплитудная.

Цифровое кодирование (передача цифровых данных с помощью аналоговых сигналов)

Типовым примером такой передачи является передача цифровых данных через телефонную сеть общего пользования. Цифровые устройства присоединяются к сети с помощью модема (модулятора-демодулятора), преобразующего цифровые данные в аналоговые сигналы, и наоборот.

Для преобразования цифровых данных в аналоговый сигнал используются три технологии кодирования или модуляции (применительно к цифровым сигналам —манипуляции) (рис. 3.41):

  • 1) амплитудная манипуляция;
  • 2) частотная манипуляция;
  • 3) фазовая манипуляция.
Модуляция цифровых данных аналоговыми сигналами

Рис. 3.41. Модуляция цифровых данных аналоговыми сигналами: а — амплитудная манипуляция; б — частотная манипуляция; в — фазовая манипуляция

При амплитудной манипуляции два двоичных значения представляются сигналами несущей частоты с двумя различными амплитудами. Одна из амплитуд, как правило, выбирается равной нулю; т.е. одно двоичное число представляется присутствием несущей частоты при постоянной амплитуде, а другое — ее отсутствием. Результирующий сигнал равен

где sin (2jrfHt) — несущий сигнал.

Метод амплитудной манипуляции чувствителен к внезапным скачкам и неэффективен. В телефонных линиях он обычно используется только при скоростях до 1200 бит/с.

Метод амплитудной манипуляции применяется для передачи цифровых данных по оптоволокну. Для передатчиков на светодиодах справедливо приведенное выше равенство. Иными словами, одна сигнальная посылка представляется световым импульсом, а другая — отсутствием света. Амплитудная манипуляция используется также в высокочастотных (от 3 до 30 МГц) радиопередачах, а в локальных сетях, применяющих коаксиальный кабель, ее можно использовать даже на более высоких частотах.

При частотной манипуляции два двоичных числа представляются сигналами двух различных частот, расположенных по обе стороны от несущей. Результирующий сигнал равен

где f, и f2 — частоты, смещенные от несущей частоты fH на величины, равные по модулю, но противоположные по знаку.

Частотная манипуляция менее восприимчива к ошибкам, чем амплитудная манипуляция. В телефонных линиях она также используется при скоростях до 1200 бит/с.

При фазовой манипуляции для представления данных выполняется смещение несущего сигнала. На рисунке 3.41, в приведен пример двухфазной системы. В данной системе двоичный 0 представляется сигнальным пакетом, фаза которого совпадает с фазой предыдущего посланного пакета, а двоичная 1 представляется сигнальным пакетом с фазой, противоположной фазе предыдущего пакета. Такая схема называется дифференциалыюй фазовой манипуляцией, поскольку сдвиг фаз выполняется относительно предыдущего переданного бита, а не относительно какого-то эталонного сигнала. Результирующий сигнал равен

где фаза отсчитывается от предыдущего интервала передачи бита.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >