2.4. Импульсная модуляция

Часто в качестве переносчика используют периодическую после­довательность сравнительно узких импульсов. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v₀(t) характеризуется пара­метрами (рис. 2.8): амплитудой импульсов V; длительностью (шири­ной) импульсов ; частотой следования (или тактовой частотой) f_T = 1/T, где Т - период следования импульсов (ω_T = 2πf_T); положе­нием (фазой) импульсов относительно тактовых (отсчетных) точек. Отношение T/ называется скважностью импульса.

По закону передаваемого первичного сигнала можно изменять (мо­дулировать) любой из перечисленных параметров импульсной после-довательности. При этом модуляция называется импульсной.

Рис. 2.8. Периодическая последовательность узких импульсов

В зависимости от того, какой параметр модулируется первичным сиг­налом s(t), различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала (рис. 2.9, а) изменяется ам­плитуда импульсов (см. рис. 2.9, б); широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов (рис. 2.9, в); частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) - изменяется частота следования им­пульсов (см. рис. 2.9, г); фазо-импульсную модуляцию (ФИМ)- изме­няется фаза импульсов, т.е. временное положение относительно так­товых точек (см. рис. 2.9, д).

Рис. 2.9. Виды импульсной модуляции

Модуляцию ФИМ и ЧИМ объединяют во временно-импульсную (ВИМ). Между ними существует связь, аналогичная связи между фа­зовой и частотной модуляцией синусоидального колебания.

В качестве примера на рис. 2.10 показан спектр АИМ-сигнала при модуляции импульсной последовательности сложным первичным сигналом s(f) с полосой частот от 0 до Q. Он содержит спектр ис­ходного сигнала s(f), все гармоники тактовой частоты со_т (т.е. часто­ты 2со_т, Зш_т, 4ш_т и т.д.) и боковые полосы частот около гармоник так­товой частоты.

Рис. 2.10. Спектр АИМ-сигнала

Спектры сигналов ШИМ, ЧИМ и ФИМ имеют еще более слож­ный вид.

Импульсные последовательности, изображенные на рис. 2.9, на-зываются последовательностями видеоимпульсов. Если позволяет среда распространения, то видеоимпульсы передаются без дополни-юльных преобразований (например, по кабелю). Однако по радиоли­ниям передать видеоимпульсы невозможно. Тогда сигнал подвергают торой ступени преобразования (модуляции).

Модулируя с помощью видеоимпульсов гармоничное несущее ко-мобание достаточно высокой частоты, получают радиоимпульсы, ко-трые способны распространятся в эфире. Полученные в результате сочетания первой и второй ступеней модуляции сигналы могут иметь названия АИМ-АМ, ФИМ-АМ, ФИМ-ЧМ и др.

Сравнение импульсных видов модуляции показывает, что АИМ имеет меньшую ширину спектра по сравнению с ШИМ и ФИМ. Однако последние более устойчивы к воздействию помех. Для обоснования выбора метода модуляции в системе передачи необходимо сравнить эти методы по различным критериям: энергетическим затратам на передачу сигнала, помехоустойчивости (способности модулирован­ных сигналов противостоять вредному воздействию помех), сложно­сти оборудования и др.