го- (модулирующего) сигнала данных перемещаются в окрестность несущей частоты too-

Наглядное представление о методах модуляции и возникающих при них спектрах сигналов дает рис. 4.25 [4.23, 6*, 14*]. Для упрощения предполагается, что передается периодическая последовательность 1010... со скоростью ь=Л1Т. В разд. 4.1.4 отмечалось, что для передачи со скоростью v нужна, как минимум, полоса частот от О до (а=п1Т (или /jv=l/2r) - найквистовская полоса. В спектре последовательности 1010..., как показано на рис. 4.25, в первом ряду, имеется основная гармоника с частотой

Временная диаграмма

2T=J-

-Г f„-

Двоичнан I j р I

амплитуд-

нан моду ляцин

Значении

сигнала

Двоичная частотная модуляция

Двоичная фазовая модуляция

Состояния сигнала

Отрицательное напряжение

Положительное напряжение

Амплитуда А -Амплитуда А=0

Частотнье спектрь» г1

0,636

0,212

72Т */2Т

0,318 0.5 0,106 j [ 0,106

1 "2 I

I I

Время -

Частота oi Частота

Изменение фазы

(здесь 180°)

Отсутствие изменения фазы

1 003 °f

I I

I 0,825 I

j 0.636 0,212

0.38

D -21 ° 2T

0,103-

0,636 J

Частота -

Рис. 4.25. Методы модуляции

/р = 1/2Г. Чтобы информация могла быть восстановлена на приеме, эта спектральная линия, частота которой соответствует найквистовской частоте cojv или /jv, должна быть передана. Поэтому на спектральной диаграмме рис. 4.25 она выделена жирной линией.

Временные и спектральные диаграммы сигналов, полученных в результате скачкообразного изменения амплитуды, частоты или фазы несущего колебания в соответствии с прямоугольной формой первичного -сигнала, при разных методах модуляции оказываются различными (рис. 4.25 соответствует случаю, когда пер вичным сигналом является периодическая последовательность). При двух состояниях первичного модулирующего сигнала гово-5* 131

рят о двоичной модуляции, при скачкообразном изменении амплитуды, частоты или фазы - о манипуляции.

Рассматривая отдельные методы модуляции, мы коснемся также использования полосы частот, которое уже обсуждалось в разд. 4.1 для первичных сигналов. Как видно из рис. 4.25, при передаче с модуляцией возникают две боковые полосы. Таким образом, в данном случае по сравнению с передачей в первичной полосе частот удельная скорость вдвое меньше. Какие возможности имеются для повышения удельной скорости передачи - передача с одной боковой полосой и с частично подавленной боковой полосой, специальные методы, как, например, передача с помощью двух сдвинутых на 90°. по фазе несущих и с помощью многопо-Зиционных сигналов - isce это будет обсуждаться в последующих разделах. *

При всех указанных методах для оптимальной демодуляции на приеме из сигнала данных, или из передаваемого вместе с ним пилот-сигнала должно быть выделено несущее колебание. Это особенно необходимо по той причине, что при передаче сигналов по телефонным соединительным трактам возникают сдвиги частоты (CM. разд. • 3.2.2.6). Мы еще коснемся подробнее проблем восстановления частоты и фазы несущего колебания при этих методах в разд. 4.4.2.

Вероятность ошибки при различных методах модуляции, в частности и для многопозиционных сигналов, будет рассмотрена в разд. 4.5. Некоторое общее сравнение можно провести уже по спектрам, показанным на рис. 4.25. Первые боковые линии на частоте (йо±зх/Г или /й±1/2Г - самые высокие при фазовой модуляции, ниже при частотной я еще ниже при амплитудной модуляции. Уже это, очень простое рассмотрение позволяет сделать зак- лючение о чувствительности методов модуляции к помехам, которая подробнее исследуется в следующих разделах.

4.3.1. АМПЛИТУДНАЯ модуляция

При двоичной амплитудной модуляции, показанной на рис. 4.25, во втором ряду, принято, что логическая единица передается ам плитудой* А, логический нуль - амплитудой Л=0. При двоич!Ной амплитудной модуляции с амплитудами Л и Л в общем случае Глубина модуляции определяется как \ {А-Л/Л (• 100%. Для передачи данных применяется почти исключительно глубина модуляции 1007о, как и показано на рис. 4.25, во втором ряду. Из рис. 4.25 видно также, что форма спектра первичного сигнала, если учесть коэффициент 2 из-за появления двух боковых полос,

* Используемую авторами величину более правильно рассматривать как двойную амплитуду, называемую обычно размахом сигнала. (Прим. ред.).

сохраняется. Далее, прежде чем речь пойдет о возможностях обеспечения более высоких удельных скоростей за счет передачи с частично подавленной боковой полосой, передачи с помощью двух сдвинутых на 90° сигналов в одной полосе частот ,и за счет использования многопозиционных сигналов, мы вначале подробнее рассмотрим модуляцию с двумя боковыми полосами.

4.3.1.1. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ С ДВУМЯ БОКОВЫМИ ПОЛОСАМИ

Чтобы облегчить дальнейшее рассмотрение, на рис. 4.26 показана основная структура системы передачи с амплитудной модуляцией и указаны обоз1начения сигналов и спектров.

-:ФПС

прм

cos tt+K ol

>roc

Только при когерентной демодуляции

Рис. 4.26. Система связи с применением амплитудной модуляции с двумя бо-ко.чыми полосами:

ФПС - фильтр первичнсго сигнала; М - модулятор; Фцрд - фильтр передатчика; КС - канал связи; Opj, -фильтр приемника; Д - демодулятор; ФИЧр - фильтр нижних частот приемника; ГН - генератор несущей; ГОС - сиихроиизированный генератор опорного сигнала

Предполагается, что в распоряжении имеется полоса шириной 2o)g и частота ©о несущего колебания

f{t) - Acos,&ot

лежит в середине полосы передачи.

Таким образом, передача осуществляется в полосе частот

40о-tOg < СО < Ио + (ftg. (4.15)

В эту область переносится спектр первичного сигнала Fb{(u).

В результате модуляции несущего колебания coscoo первичным сигналом /вГО получается сигнал, имеющий спектр

Л1И = Л J /B(Ocos(Oo/e-"* = -tFB(cu--(Oo)-f FbCio-(Оо)].

(4.16)

При этом предполагается, что полоса частот первичного сигнала /вГО. как было отмечено в разд. 4.1, ограничена с помощью