Лекция 9. Цифровая и импульсная модуляция

Август 19, 2022

Главная
Разное
Лекция 9. Цифровая и импульсная модуляция

Содержание

2. Цифровая модуляция (манипуляция) Несущий сигнал: аналоговый- гармонический сигнал: uнес(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес) Модулирующий информационный сигнал: цифровой u1(t) = Uимп
3. Классическая цифровая модуляция: 1. Цифровая амплитудная модуляция ЦАМ (амплитудная манипуляция АМн) (Amplitude Shift Keying - ASK)
4. ЦАМ sЦАМ(t) = UЦАМ(t)⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес) U1 = Uнес, при передаче символа «1» UЦАМ(t) = U0 = 0,
8. ЦЧМ sЦЧМ(t)=Uнес⋅cos[ωЦЧМ(t)⋅t+ϕнес] ω1= ωнес+Δωд, при передаче символа «1» ωЦЧМ(t) = ω0= ωнес - Δωд, при передаче
9. s1(t)=Uнес⋅cos(ω1⋅t+ϕнес), при передаче символа «1» sЦЧМ(t) = s0(t)=Uнес⋅cos(ω0⋅t+ϕнес), при передаче символа «0» Символ «1» передается отрезком
12. ЦФМ sЦФМ(t)=Uнес⋅cos[ωнес⋅t+ϕЦФМ(t)] - девиация фазы (отклонение от фазы несущей) 0 рад, при передаче символа «1» Δϕд=
13. ϕ1= ϕнес рад, при передаче символа «1» ϕЦФМ(t) = ϕ0= ϕнес+π рад, при передаче символа «0»
15. Временнàя диаграмма сигнала ЦФМ Uимп Uнес Uнес
16. Характерным признаком сигнала ЦФМ является переворот фазы модулированного сигнала при переходе цифрового сигнала от «1» к
17. Недостаток ЦФМ («обратная работа»)
18. ЦОФМ Предложена в 1953 году профессором Петровичем Н.Т. как способ борьбы с «обратной работой» в системах
19. ϕ(i-1) рад, при передаче символа «1» ϕЦОФМ(t) = ϕ(i-1)+π рад, при передаче символа «0» Uн⋅cos[ωн⋅t+ϕ(i-1)] =
20. Символ «1» передается отрезком гармонического сигнала с фазой, совпадающей с фазой сигнала на предыдущем тактовом интервале
21. Характерным признаком сигнала ЦОФМ является переворот фазы модулированного сигнала при передаче символа «0» цифрового сигнала. Системы
22. Спектры сигналов ЦАМ, ЦЧМ, ЦФМ, ЦОФМ. Сигналы ЦАМ, ЦФМ, ЦОФМ - это радиоимпульсы, которыми передаются символы
23. Спектр сигнала ЦЧМ представляет собой спектр двух радиоимпульсов с разными частотами, которыми передаются символы «1» и
25. Импульсная модуляция Несущий сигнал: периодическая последовательность прямоугольных видеоимпульсов. Модулирующий информационный сигнал: аналоговый (пропорционально ему изменяется информационный
26. - АИМ - изменяется амплитуда импульсов; - ШИМ - изменяется ширина (длительность) импульсов; - ЧИМ -
27. Временные диаграммы сигналов однотональной импульсной модуляции а- импульсный несущий сигнал; б- модулирующий сигнал
28. Пределы изменения параметров импульсов выбирают исходя из того, что импульсы, при модуляции, не должны перекрываться. 1)
29. Сигналы с импульсной модуляцией непригодны для передачи по радиоканалу, т.к. их спектр сосредоточен в области низких
33. Скачать презентацию

Слайд 2

Цифровая модуляция (манипуляция)
Несущий сигнал: аналоговый- гармонический сигнал:
uнес(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)
Модулирующий информационный сигнал: цифровой
u1(t)

= Uимп при передаче символа «1»
uц(t) =
u0(t) = 0 при передаче символа «0»

Слайд 3

Классическая цифровая модуляция:
1. Цифровая амплитудная модуляция ЦАМ
(амплитудная манипуляция

АМн)
(Amplitude Shift Keying - ASK)
2. Цифровая частотная модуляция ЦЧМ
(частотная манипуляция ЧМн)
(Frequency Shift Keying - FSK)
3. Цифровая фазовая модуляция ЦФМ
(фазовая манипуляция ФМн)
(Binary Phase Shift Keying - BPSK)
4. Цифровая относительная фазовая модуляция ЦОФМ
(относительная фазовая манипуляция ОФМн), (дифференциальная фазовая, фазоразностная манипуляция)
(Differential Phase Shift Keying - DPSK)

Слайд 4

ЦАМ
sЦАМ(t) = UЦАМ(t)⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)
U1 = Uнес, при передаче символа «1»

UЦАМ(t) =
U0 = 0, при передаче символа «0»
s1(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)=uнес(t), при передаче
sЦАМ(t) = символа «1»
s0(t)=0, при передаче символа «0»

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

ЦЧМ
sЦЧМ(t)=Uнес⋅cos[ωЦЧМ(t)⋅t+ϕнес]
ω1= ωнес+Δωд, при передаче символа «1»
ωЦЧМ(t) =
ω0=

ωнес - Δωд, при передаче символа «0»
Δωд- девиация частоты
В приведенном варианте частота передачи символа «1»- ω1 выше чем частота передачи символа «0»- ω0
Соотношение частот может быть противоположным.
Тогда дальнейшие выводы также будут противоположными.

Слайд 9

s1(t)=Uнес⋅cos(ω1⋅t+ϕнес), при передаче символа «1»
sЦЧМ(t) =
s0(t)=Uнес⋅cos(ω0⋅t+ϕнес), при

передаче символа «0»
Символ «1» передается отрезком гармонического сигнала
с частотой ω1
Символ «0» передается отрезком гармонического сигнала
с частотой ω0
Системы с ЦЧМ относятся к системам с активной паузой.

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

ЦФМ
sЦФМ(t)=Uнес⋅cos[ωнес⋅t+ϕЦФМ(t)]
- девиация фазы
(отклонение от фазы несущей)
0

рад, при передаче символа «1»
Δϕд=
π рад, при передаче символа «0»
Девиация фазы может быть противоположной. Тогда дальнейшие выводы также будут противоположными.

Δϕд= ϕЦФМ - ϕнес

ϕЦФМ(t) = ϕнес+Δϕд

Слайд 13

ϕ1= ϕнес рад, при передаче символа «1»
ϕЦФМ(t) =

ϕ0= ϕнес+π рад, при передаче символа «0»
s1(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)= uнес(t)
sЦФМ(t) =
s0(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес+π)= -Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)=
= -uнес(t)
Символ «1» передается отрезком несущего сигнала.
Символ «0» передается отрезком несущего сигнала с
противоположной фазой (перевернутым несущим сигналом).

Слайд 14

Слайд 15

Временнàя диаграмма сигнала ЦФМ
Uимп
Uнес
Uнес

Слайд 16

Характерным признаком сигнала ЦФМ является
переворот фазы модулированного сигнала при переходе

цифрового сигнала от «1» к «0» и от «0» к «1».
Системы с ЦФМ относятся к системам с активной паузой.

Слайд 17

Недостаток ЦФМ («обратная работа»)

Слайд 18

ЦОФМ
Предложена в 1953 году профессором Петровичем Н.Т. как способ борьбы с

«обратной работой» в системах с ЦФМ.
sЦОФМ(t)=Uнес⋅cos[ωнес⋅t+ϕЦОФМ(t)]
- девиация фазы (отклонение от фазы сигнала
на предыдущем тактовом интервале)
ϕi(t)=ϕ(i-1)+Δϕд
0 рад, при передаче символа «1»
Δϕд =
π рад, при передаче символа «0»
Девиация фазы может быть противоположной. Тогда дальнейшие рассуждения также будут противоположными.

Слайд 19

ϕ(i-1) рад, при передаче символа «1»
ϕЦОФМ(t) =
ϕ(i-1)+π рад, при

передаче символа «0»
Uн⋅cos[ωн⋅t+ϕ(i-1)] = s(i-1) (t), при передаче
символа «1»
sЦОФМ(t) =
Uн⋅cos[ωн⋅t+(ϕ(i-1)+π)]= - Uн⋅cos[ωн⋅t+ϕ(i-1)] =
= - s(i-1) (t), при передаче символа «0»

Слайд 20

Символ «1» передается отрезком гармонического сигнала с
фазой, совпадающей

с фазой сигнала на предыдущем тактовом
интервале (сигналом с предыдущего тактового интервала).
Символ «0» передается отрезком гармонического сигнала с
фазой, противоположной фазе сигнала на предыдущем тактовом интервале (перевернутым сигналом с предыдущего тактового интервала).
Системы с ЦОФМ относятся к системам с активной паузой.

Слайд 21

Характерным признаком сигнала ЦОФМ является переворот фазы модулированного сигнала при передаче

символа «0» цифрового сигнала.
Системы с ЦОФМ относятся к системам с активной паузой.

Слайд 22

Спектры сигналов ЦАМ, ЦЧМ, ЦФМ, ЦОФМ.
Сигналы ЦАМ, ЦФМ, ЦОФМ -

это радиоимпульсы, которыми передаются символы цифрового сигнала.
Спектр радиоимпульса обычно ограничивают частотой первого нуля спектральной плотности: f=1/τ=1/Ттакт=Fтакт=В, где τ- длительность видеоимпульса; Ттакт- длительность тактового интервала; Fтакт.– тактовая частота; В- скорость модуляции цифрового сигнала.
Спектральная диаграмма сигналов ЦАМ, ЦФМ, ЦОФМ
Ширина спектра сигналов ЦАМ, ЦФМ, ЦОФМ:
ΔFЦАМ=ΔFЦФМ=ΔFЦОФМ=2/Ттакт.=2·Fтакт.=2·В, Гц.

Слайд 23

Спектр сигнала ЦЧМ представляет собой спектр двух радиоимпульсов с разными

частотами, которыми передаются символы «1» и «0».
Спектральная диаграмма сигналов ЦЧМ
Ширина спектра сигналов ЦЧМ:
ΔFЦЧМ=2⋅(В+Δfд), Гц, где Δfд=f1-fнес=fнес-f0
При выборе Δfд=В, ΔFЦЧМ=4⋅В, Гц.

Слайд 24

Слайд 25

Импульсная модуляция
Несущий сигнал: периодическая последовательность прямоугольных видеоимпульсов.
Модулирующий информационный сигнал: аналоговый
(пропорционально

ему изменяется информационный параметр несущего сигнала).
Виды импульсной модуляции.
1. Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)
2. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
3. Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)
4. Фазо-импульсная модуляция (ФИМ)

Слайд 26

- АИМ - изменяется амплитуда импульсов;
- ШИМ - изменяется ширина (длительность)

импульсов;
- ЧИМ - изменяется частота следования импульсов;
- ФИМ - импульсы сдвигаются относительно тактовых моментов, за которые принимают начало импульсов несущего сигнала.
Эту модуляцию нередко называют время-импульсной модуляцией ВИМ).
Период и частота следования импульсов несущего импульсного сигнала определяется в соответствии с теоремой Котельникова:
Т=(0,8÷0,9)·1/(2·Fв) F =(2·Fв)/(0,8÷0,9)=(2,2÷2,5)·Fв
Математические модели сигналов ЧИМ и ФИМ аналогичны друг другу и имеют такой же характер, как и при угловых видах модуляции (ЧМ и ФМ).

Слайд 27

Временные диаграммы сигналов
однотональной импульсной модуляции
а- импульсный несущий сигнал; б-

модулирующий сигнал

Слайд 28

Пределы изменения параметров импульсов выбирают исходя из того,
что импульсы,

при модуляции, не должны перекрываться.
1) При АИМ: Δuд(-) ≤U
где Δuд(-) - девиация амплитуды в сторону уменьшения (максимальное
уменьшение); U – амплитуда импульсов несущего сигнала.
Девиация- это максимальное изменение (отклонение от исходного значения).
2) При ШИМ: Δτд(-) ≤ τ; Δτд(+) ≤ (T-τ)
где Δτд(-) - девиация ширины (длительности) импульсов в сторону
уменьшения; Δτд(+) - девиация ширины (длительности) импульсов в сторону
увеличения; τ - ширина (длительность) импульсов несущего сигнала;
Т - период следования импульсов несущего сигнала.
3) При ФИМ: Δtд(-) ≤ (T/2-τ); Δtд(+) ≤ T/2
где Δtд(-) - девиация сдвига импульсов в сторону отставания от тактовых моментов; tд(+) - девиация сдвига импульсов в сторону опережения тактовых моментов.

Слайд 29

Сигналы с импульсной модуляцией непригодны для передачи по радиоканалу, т.к. их

спектр сосредоточен в области низких частот (спектр периодической последовательности видеоимпульсов).
Для передачи по радиоканалу используют двойную модуляцию:
- на первом этапе осуществляют один из видов импульсной модуляции;
на втором этапе, низкочастотный сигнал с импульсной модуляцией будет модулирующим сигналом для гармонического несущего сигнала с высокой радиочастотой.
Назначение второго этапа - перенос спектра низкочастотного сигнала с импульсной модуляцией в диапазон высоких радиочастот.
В результате получим радиосигнал с импульсной модуляцией.
Возможные виды двойной модуляции:
АИМ-АМ, ШИМ-ЧМ, ФИМ-ОФМ и другие.

Слайд 30

Слайд 31

Лекция 9. Цифровая и импульсная модуляция

Содержание

Цифровая модуляция (манипуляция)Несущий сигнал: аналоговый- гармонический сигнал:uнес(t)=Uнес⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес)Модулирующий информационный сигнал: цифровой u1(t)

Классическая цифровая модуляция: 1. Цифровая амплитудная модуляция ЦАМ (амплитудная манипуляция

ЦАМsЦАМ(t) = UЦАМ(t)⋅cos(ωнес⋅t+ϕнес) U1 = Uнес, при передаче символа «1»

ЦЧМ sЦЧМ(t)=Uнес⋅cos[ωЦЧМ(t)⋅t+ϕнес]ω1= ωнес+Δωд, при передаче символа «1» ωЦЧМ(t) = ω0=

s1(t)=Uнес⋅cos(ω1⋅t+ϕнес), при передаче символа «1»sЦЧМ(t) = s0(t)=Uнес⋅cos(ω0⋅t+ϕнес), при

ЦФМ sЦФМ(t)=Uнес⋅cos[ωнес⋅t+ϕЦФМ(t)] - девиация фазы (отклонение от фазы несущей) 0

ϕ1= ϕнес рад, при передаче символа «1» ϕЦФМ(t) =

Временнàя диаграмма сигнала ЦФМ UимпUнесUнес

Характерным признаком сигнала ЦФМ является переворот фазы модулированного сигнала при переходе