Временные и спектральные характеристики амплитудно-манипулированных сигналов

При дискретном изменении управляющего колебания модулируемые параметры несущей будут изменяться скачком. В этом случае вместо термина «модуляция» применяется термин «манипуляция», а само колебание называется манипулированным. Манипуляция – это модуляция несущего колебания посылками постоянного тока прямоугольной формы.

Дискретное манипулирующее колебание может иметь вид униполярных (рис. 10.2б) или биполярных (рис. 10.2в) прямоугольных импульсов. Для описания двух возможных состояний широко используются термины «посылка» и «пауза». Эти состояния обозначают обычно символами +1 и -1 или 1 и 0.

Амплитудной манипуляцией (АМн) называется процесс изменения амплитуды несущего (высокочастотного, манипулируемого) колебания в соответствии с законом изменения амплитуды дискретного информационного (первичного электрического, манипулирующего) сигнала.

Рис. 10.1. Структурная схема

амплитудного модулятора

Структурную схему получения АМн сигнала можно представить как ключ, управляемый пер вичным сигналом s_c(t), на вход которого поступает несущий сигнал S_н(t) (рис. 10.1). При этом первичный сигнал можно представить в виде отрезка ряда Фурье:

– сигнал (рис. 10.2а)

– несущий сигнал (рис. 10.2б)

Амплитудно-манипулированный сигнал имеет вид последовательности радиоимпульсов с прямоугольной огибающей (рис. 10.2в). Единичные элементы с длительностью интервалов τ_И, соответствующих символам кодовой комбинации (1 и 0 или +1 и -1), преобразуются к виду [2]:

, (10.1)

где x_c(t) – нормированная функция, повторяющая закон изменения s_c(t) (рис. 10.2а) и принимающая значения ±1.

Рис. 10.2. Временные и спектральные характеристики формирования АМн сигнала

Спектральный состав периодической последовательности АМн сигналов определяется следующим выражением [2]:

(10.2)

Спектр модулированного сигнала содержит в своем составе:

составляющую с амплитудой А_m×t_и/Т на несущей частоте f_н и две симметричные боковые полосы с частотами составляющих (f_н + kF₁); (f_н - kF₁) − и амплитудами .

Для периодических сигналов – спектр дискретный, а при случайном следовании кодовых символов (непериодических сигналов) – спектр становится сплошным.

Ширина спектра АМн колебания: ∆F_АМн = 2kF₁

где k – номер учитываемой гармоники;

F₁ = 1/Т – частота первой гармоники информационного сигнала.

В реальных каналах ширину спектра берут с учетом третьей или пятой гармоники, например при необходимости передать цифровой сигнал со скоростью V = 50 Бод, ширина спектра ∆F_АМн = 2×5×F₁ = 5×V = 250 Гц.

В настоящее время двоичная амплитудная манипуляция используется в низкоскоростных системах передачи информации, в многоканальных системах связи с временным разделением, в радиолокационных системах, а также в ряде оптических систем.