Формирование импульсно-модулированных сигналов

Прямые методы осуществляются теми же модуляторами, что и аналоговые модуляции, с небольшими изменениями: в качестве несущей используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ), а вместо избирательной цепи на выходе модулятора включается резистивная нагрузка. Последнее связано с достаточно широким спектром импульсного сигнала.

Косвенные методы основаны на преобразовании одного вида модуляции в другой, в том числе аналоговой в импульсную.

18.1 Амплитудно-импульсная модуляция

Наиболее часто применяется прямой метод формирования АИМ. Для этого используется любая схема амплитудного модулятора, например транзисторного, работающего в режиме с отсечкой. Вместо транзистора в амплитудно-импульсных модуляторах используют также диоды.

18.2 Частотно-импульсная модуляция

ЧИМ можно получить, управляя частотой любого релаксационного автогенератора, например мультивибратора или блокинг-генератора. Для изменения частоты следования импульсов, как и в автогенераторе гармонических колебаний, необходимо изменять параметры колебательной системы. Кроме изменения ёмкости варикапами, в релаксационных автогенераторах также используются управляемые резисторы, так как они обеспечивают большую линейность и пределы изменения частоты.

Косвенный метод получения ЧИМ основан на преобразовании ЧМ в ЧИМ (рисунок 18.1). Для этого ЧМ сигнал (а) пропускают через ограничитель по максимуму и минимуму с достаточно низкими порогами ограничения.

Рисунок 18.1 – Временные диаграммы, поясняющие преобразование ЧМ сигнала в ЧИМ: а) ЧМ сигнал; б) сигнал на выходе ограничителя; в) ЧИМ сигнал.

Из полученных трапецеидальных импульсов (рисунок 18.1, б) дифференцированием и последующим ограничением выделяют передние фронты (рисунок 18.1, в). Это и будет ЧИМ сигнал, частота следования импульсов которого изменяется пропорционально модулирующему сигналу.

18.3 Широтно-импульсная и фазо-импульсная модуляция

Одним из простых, но широко распространённых методов формирования ШИМ и ФИМ является получение их из АИМ. Этот процесс поясняется временными диаграммами рисунка 18.2. В качестве несущей для АИМ используется периодическая последовательность треугольных импульсов (рисунок 18.2, б). Если выходной АИМ сигнал (рисунок 18.2, в) пропустить через ограничитель по максимуму с низким порогом ограничения, то на выходе ограничителя получим трапецеидальные импульсы ШИМ (рисунок 18.2, г). Крутизна фронтов импульсов зависит от порога ограничения. Если далее из полученного ШИМ сигнала, как и в примере косвенного получения ЧИМ, дифференцированием и ограничением выделить передние фронты, то получим сигнал с ФИМ (рисунок 18.2, д), сдвиг импульсов которого относительно центров треугольных импульсов (рисунок 18.2, б) пропорционален модулирующему сигналу.

Рисунок 18.2 – Временные диаграммы, поясняющие преобразование АИМ сигнала в ШИМ и ФИМ: а) модулирующий сигнал; б) импульсная несущая; в) АИМ сигнал; г) ШИМ сигнал; д) ФИМ сигнал.