Кодово-импульсная модуляция

Все виды импульсной модуляции основаны на изменении одного из параметров несущей последовательности импульсов. Возможно получение сигналов комбинированием импульсов. Процесс образования такого сигнала называется кодово-импульсной модуляцией. Она выполняется следующим образом.

Рис. 12.15 Кодово-импульсная модуляция

Непрерывная функция х (t) подвергается дискретизации по времени с периодом T ₀ таким, чтобы на основании наборов дискретных ординат x _i можно было бы с достаточной точностью восстановить исходную функцию x (t). Дискретизация - процесс получения отсчетов измеряемой величины в определенные дискретные моменты времени. Затем каждое из полученных значений х подвергается квантованию, в ходе которого непрерывные значения величины заменяются значениями уровней квантования, т.е. вместо непрерывных значений величине приписываются значения ближайших уровней. Каждый уровень квантования представляется последовательностью сигналов, т.е. кодом. Чаще всего применяются коды из элементов имеющих только два значения (0 и 1). Тогда при преобразовании сигнала каждый элемент кода выражают импульсом, у которого один из параметров (амплитуда или импульс) принимают два значения, т.е. символ 1-выражается импульсом, а 0- отсутствием импульса. При выборе в качестве измерительного параметра амплитуды иногда символы 1 и 0 выражают равными по модулю, но противоположными по полярности.

Пусть входной сигнал квантуется по 9 уровням (рис. 12.15) и принимает в момент времени t₁, t₂, t₃ значения t₁=3, t₂=5, t₃=7 и т.д. Несущие импульсы имеют постоянный период T₁. Малая длительность импульса соответствует 0, а большая - 1.

Если 0 кодируется импульсами малой амплитуды, а 1- импульсами большой амплитуды, то выходной сигнал будет иметь вид, показанный на рис 12.15 б.

Если 0 и 1 квантуются импульсами разной полярности, то выходной сигнал будет иметь вид, показанный на рис. 12.15 в.

Передача каждой из 4 кодовых операций должна занимать интервал времени T _n<= T ₀. При использовании всего интервала T _n= T ₀ на каждый элемент τ приходится τ = T ₀/4. Частотная полоса спектра импульсного сигнала растет с уменьшением длительности импульса или паузы.

Демодуляция кодово-импульсного сигнала осуществляется с помощью специальных декодирующих устройств. Для привязки начала в её вводят элемент синхронизации (может использоваться дополнительный импульс и т.д.).

Кодовый сигнал подается на вход приемника селектора синхроимпульсов, который выделяет из входа сигнала синхроимпульсы на вход коммутатора. Коммутатор поочередно подключает выходы приемника к входам элементов памяти ЭП1…ЭП4, таким образом, чтобы первый импульс кодовой индикации запоминал элемент памяти ЭП1. Второй импульс – ЭП2 и т.д. Дешифратор считывает информацию с элементов памяти и выдает сигнал на устройство отображения информации. Синхроимпульсов устанавливается в исходное состояние, а дешифратор отключается от элементов памяти.

Достоинства:

– высокая помехоустойчивость.

– для получения хранения и преобразования можно использовать элементы цифровой техники.

– возможность интегрального исполнения.

Недостатки:

– потеря информации при дискретизации.

– погрешность при квантовании (при большом шаге квантования).