Сигналы с импульсной модуляцией

В рассмотренных выше видах модуляции в качестве переносчика информации использовалось гармоническое колебание. Однако в этом качестве можно использовать периодическую последовательность коротких прямоугольных импульсов. При этом возможны такие виды импульсной модуляции: по амплитуде (АИМ) (рис. 1. 22 б.); по ширине или длительности (ШИМ) (рис. 1.22 в.); по частоте (ЧИМ) (рис. 1.22 г.); по фазе (ФИМ); кодо-импульсная (КИМ).(рис.1.22,д).

Рис.1.22

Если по закону передаваемого сообщения изменяется амплитуда импульсов, то имеет место амплитудно-импульсная модуляция. При этом , где —амплитуда немодулированных импульсов, —коэффициент пропорциональности между модулирующим напряжением и изменением амплитуды импульсов. При ШИМ по закону передаваемого сообщения применяется длительность импульсов: , где — длительность немодулированных импульсов, — коэффициент пропорциональности между S(t) и изменением длительности импульсов. При изменении частоты следования импульсов будет иметь либо ЧИМ, либо ФИМ: , где —частота следования немодулированной импульсной последовательности. Различие между ФИМ и ЧИМ аналогично различию между ФМ и ЧМ гармонических колебаний. При кодо-импульсной модуляции передача сигнала заменяется передачей последовательности чисел. Через интервал времени передаются не отдельные импульсы, а кодовые комбинации импульсов (рис. 1.22 д.).

Немодулированная последовательность импульсов представляется рядом Фурье. Для получения спектра сигнала при импульсной модуляции в этом случае надо представить соответствующее выражение модулируемого параметра.

Рассмотрим АИМ гармоническим управляющим сигналом. В этом случае по закону управляющего сигнала изменяется амплитуда импульсов.

Определим спектр полученного сигнала.

Известно, что последовательность прямоугольных импульсов одинаковой амплитуды и длительности, которая в данном случае выступает в роли несущего колебания , можно разложить в ряд Фурье ,

где

—постоянная составляющая, — амплитуда n-ой гармоники,

—частота следования импульсов в последовательности,

—амплитуда импульса.

Рис.1.22

Тогда

.

При амплитудной модуляции последовательности прямоугольных импульсов получим:

. (1.36)

При АИМ каждая частотная составляющая немодулированной последовательности импульсов модулируется как “изолированная” несущая (рис.1.23).

Рис.1.23

Ширина спектра получается безграничной, но на практике достаточно передавать лишь первый “лепесток” т.е. иметь полосу пропускания . Ширина полосы частот при импульсной модуляции практически не зависит от вида модуляции и определяется минимальной длительностью импульса.