МОДУЛЯЦИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Для передачи информации требуется, чтобы сигналы имели параметры селекции и информационные параметры. Параметры селекции позволяют выделить полезный сигнал из совокупности сигналов и помех. Информационные параметры служат для переноса сообщений. Управление информационным параметром переносчика в соответствии с законом изменения передаваемого сообщения называют модуляцией. Выделение переданного сообщения из сигнала называют демодуляцией.

Основное назначение модуляции является преобразование или перенос сигнала из области более низких частот в область более высоких частот для передачи с помощью радиосвязи или многоканальных кабельных линий. Последние могут иметь металлическое или оптоволоконное исполнение.

В зависимости от функциональной формы и числа параметров переносчика может быть большое число различных методов модуляции. Например, если переносчиком является гармоническое колебание, характеризуемое амплитудой, частотой и фазой, то можно осуществить амплитудную, частотную и фазовую модуляции. Применяют и комбинированную модуляцию, когда в соответствии с изменением передаваемого сигнала одновременно изменяются два независимых параметра переносчика. Независимо от вида модуляции необходимо, чтобы один из параметров сигнала оставался постоянным для целей селекции из множества других сигналов и помех.

Если под действием передаваемого сигнала информационный параметр переносчика изменяется непрерывно, то модуляция называется непрерывной. К непрерывным видам модуляции относят амплитудную, частотную и фазовую модуляцию гармонического колебания. Если в роли переносчика используют периодическую последовательность импульсов, то модуляцию называют импульсной. Различают амплитудно-импульсную, частотно-импульсную, широтно-импульсную и фазоимпульсную модуляции. Если при модуляции информационный параметр принимает счетное число значений, то такую модуляцию называют дискретной или цифровой. К дискретным видам относятся амплитудная, частотная и фазовая модуляции (манипуляции). Если счетные значения пронумеровать в виде цифр и передать их по линии связи, то можно говорить об импульсно-кодовой модуляции.

Основной задачей управления информационными параметрами сигналов является разработка методов анализа и синтеза модуляторов и демодуляторов (модемов).

2 НЕПРЕРЫВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Сигнал несущей частоты – в предположении , что он синусоидальный, – может быть представлен в виде гармонического колебания :

(2.1)

где =	- полный угол;
	- произвольная фаза;
	- линейная частота;
	- амплитуда носителя;
	- угловая частота.

Если по закону модулирующего сообщения (первичного сигнала) менять амплитуду или полный угол , то получим соответственно амплитудную (АМ) и угловую модуляции.

Угловая модуляция может быть реализована двумя путями: с помощью фазовой модуляции (ФМ), когда фаза изменяется в соответствии с амплитудой модулирующего сигнала, и частотной модуляции (ЧМ), когда частота несущей изменяется пропорционально амплитуде модулирующего сообщения. Иногда в системах телемеханики возникает необходимость одновременно изменять по закону модулирующего сообщения два параметра носителя.

Рассмотрим более подробно АМ, ЧМ, ФМ и одновременную модуляцию по амплитуде и по частоте.

2.1 Амплитудная модуляция

Изменение амплитуды носителя по закону передаваемого сообщения называется амплитудной модуляцией (АМ).

Если модулирующий сигнал (полезное сообщение) описывается выражением

(2.2)

а носитель – выражением

(2.3)

то согласно определению АМ, амплитуда носителя будет изменяться по закону C(t).

. (2.4)

Подставим (2.4) в (2.3) и получим выражение для АМ сигнала

(2.5)

где k – коэффициент пропорциональности, устанавливающий связь между амплитудой модулирующего сообщения и изменением амплитуды носителя.