МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Общие положения

Формирование модулированных сигналов (модуляция) предполагает взаимодействие двух сигналов: управляющего модулирующего и вспомогательного несущего. Суть управляющего воздействия модулирующего сигнала s_c(t) заключается в том, что некоторые параметры несущего колебания изменяются в соответствии с модулирующим колебанием.

В системах связи в качестве управляющих колебаний используются разнообразные первичные электрические сигналы (ПЭС): телефонные, телеграфные, телевизионные и др.

В качестве несущих широко применяются гармонические сигналы, собственная частота которых ω₀ значительно превосходит верхнюю частоту спектра модулирующего колебания Ω_max. Это означает, что по отношению к несущему колебанию модулирующее колебание медленно изменяет свои значения во времени. Медленность изменения s_c(t) подчеркивает, что на период модулирующего колебания приходятся тысячи, сотни тысяч и более периодов несущего колебания. При этом с одной стороны, обеспечивается достаточно полное отображение модулирующего колебания в несущем колебании, а с другой, обусловливается узкополосность спектра модулированного колебания.

Таким образом, для передачи информации, содержащейся в ПЭС, используется вспомогательное несущее колебание, выполняющее роль переносчика сообщения

S_н(t) = U∙cos(ω_нt + φ_н), (8.1)

Обычно полагают f_н >> kF₁ , где F₁ – наивысшая гармоника ПЭС.

Процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного (несущего) колебания в соответствии с первичным (модулирующим) сигналом называется модуляцией. Дискретную модуляцию обычно называют манипуляцией.

При модуляции информационными параметрами несущего колебания S_н(t) = U∙cos(ω_нt + φ_н) могут быть амплитуда U, частота ω_н или фаза φ_н, которые изменяются в соответствии с модулирующим сигналом s_c(t), поэтому различают амплитудную модуляцию (АМ), частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ).

В модулируемых колебаниях изменяемые параметры имеют вид:

при амплитудной модуляции – U(t) = U_m + ∆U(t) = U_m + a∙s_c(t);

при частотной модуляции – ω_н(t) = ω₀ + ∆ω(t) = ω₀ + a∙s_c(t);

при фазовой модуляции – φ_н(t) = φ₀ + ∆φ(t) = φ₀ + a∙s_c(t);

где ∆A(t), ∆ω(t), ∆φ(t) – приращения, пропорциональные модулирующему колебанию s_c(t); a – коэффициент пропорциональности.

Устройство для получения результирующего (модулированного) сигнала S_м(S_c, t), называется модулятором, (рис. 8.1), на один вход которого подается несущее (модулируемое) колебание S_н(t), на второй вход первичный (модулирующий) сигнал s_c(t).

Рис. 8.1. Обобщённая схема модулятора