Лекция № 14 Импульсная модуляция

При импульсной модуляции несущей является периодическая последовательность импульсов одинаковой формы, обычно прямоугольных. Эта последовательность характеризуется четырьмя параметрами: амплитудой , длительностью , частотой следования и фазой импульсов. Все они могут быть информационными. Изменяя их пропорционально мгновенным значениям модулирующего сигнала , получим четыре основных вида импульсной модуляции:

- амплитудно – импульсную (АИМ) – изменяется амплитуда импульсов;

- широтно – импульсную (ШИМ) – изменяется длительность (ширина) импульсов;

- частотно – импульсную (ЧИМ) – изменяется частота следования импульсов;

- фазово – импульсную (ФИМ) – импульсы сдвигаются относительно тактовых точек, за которые обычно принимают начало переднего фронта импульсов несущей (на рисунке отмечены кружками).

Период следования импульсов несущей определяется по теореме Котельникова , где – максимальная частота спектра модулирующего сигнала. Пределы изменения параметров импульсов выбираются такими, чтобы при модуляции импульсы не перекрывались.

Спектр при импульсных видах модуляции зависит от спектра модулирующего сигнала , вида и параметров модуляции. Аналитическое выражение спектра достаточно сложное. Однако примерный вид его можно получить из следующих рассуждений. Периодическую последовательность импульсов несущей можно разложить в ряд Фурье. При модуляции каждую из гармонических составляющих ряда Фурье можно рассматривать как индивидуальную «несущую», возле которой располагается верхняя и нижняя боковые полосы частот. А они вычисляются также как и при модуляции гармонической несущей. Кроме того, в спектре импульсных модуляций обязательно содержится низкочастотный спектр модулирующего сигнала .

Следовательно, для импульсных видов модуляции (кроме ШИМ) ширина спектра не зависит ни от вида модуляции и ее параметров, ни от модулирующего сигнала, ни от периода следования импульсов, а определяется только длительностью импульса несущей и обратно пропорциональна длительности импульса несущей. Эти рассуждения справедливы и для спектра ШИМ, но в него необходимо подставлять минимальную длительность модулированных импульсов , поскольку именно самый короткий импульс имеет наиболее широкий спектр.

Импульсные виды модуляции:

а) – импульсная несущая; б) – модулирующий сигнал; в) – амплитудно – импульсная модуляция; г) – широтно – импульсная модуляция; д) – частотно – импульсная модуляция; е) – фазо – импульсная модуляция.