Модуляция и демодуляция сигналов: общие сведения, методы, виды, разновидности

Общие сведения о модулированных сигналах

Как уже отмечалось, передача сигнала на большие расстояния производится высокочастотными колебаниями, т.е. гармоническими узкополосными квазигармоническими колебаниями вида

Несущая частота сигнала выбирается с учетом:

• дальности связи;
• особенностей распространения электромагнитных колебаний;
• мощности передатчика и др.

В любом случае несущая частота (Формула) должна быть значительно больше наивысшей частоты ? первичного сигнала, который отображает сообщение, т. е. (Формула). Поэтому в одном периоде модулирующего сигнала Т = 2? / ? укладываются сотни, тысячи и более периодов высокочастотного колебания (Формула).

Методы аналоговой модуляции

Основные методы модуляции, которые давно известны, вытекают из квазигармонического представления узкополосных сигналов. При непрерывном первичном сигнале различают следующие методы аналоговой модуляции:

• линейные, к которым относят амплитудную модуляцию (AM), балансную (БМ) и однополосную (ОМ);
• нелинейные, к которым относят угловую модуляцию.

Угловая модуляция называется частотной (ЧМ), если в соответствии со значениями модулирующего сигнала происходит изменение мгновенной частоты несущего колебания. Угловая модуляция называется фазовой (ФМ), если по закону передаваемого сообщения изменяется мгновенная фаза сигнала-переносчика.

Дискретная модуляция

Наряду с аналоговой модуляцией в технике электросвязи (в системах телекоммуникаций) применяются следующие виды дискретной модуляции с гармоническим несущим колебанием:

• дискретная амплитудная модуляция (ДАМ);
• дискретная частотная модуляция (ДЧМ);
• дискретная фазовая модуляция (ДФМ);
• относительная фазовая модуляция (ОФМ);
• квадратурная амплитудная модуляция (КАМ);
• амплитудно-фазовая модуляция (АФМ);
• дискретная частотная модуляция с непрерывной фазой (ДЧМНФ);
• дискретная частотная модуляция с минимальным сдвигом (ММС).

В общем случае при дискретной модуляции модулирующий сигнал может иметь несколько градаций ? = 2, 3, 4, … . В случае если число градаций ? = 2, модулирующим сигналом являются двоичные посылки (0, 1). Такую дискретную модуляцию называют манипуляцией.

Импульсные методы модуляции

Наряду с гармоническими колебаниями в качестве переносчика информации используются периодические импульсные последовательности. В этом случае выделяют следующие импульсные методы модуляции:

• амплитудно-импульсная модуляция (АИМ), при которой в соответствии с модулирующим сигналом изменяется амплитуда периодического импульсного процесса;
• широтно-импульсная модуляция (ШИМ), при которой изменяется длительность импульсов;
• времяимпульсная модуляция (ВИМ), также называемая фазоимпульсной модуляцией (ФИМ), при которой пропорционально модулирующему колебанию изменяется временнОе положение импульсов относительно их исходного состояния (тактовых точек). В этом случае время иногда называют фазой.

Аналого-цифровая модуляция

Наконец, в системах телекоммуникаций применяют аналого-цифровую модуляцию, при которой входной сигнал модулятора является непрерывным, а на выходе образуется двоичная дискретная последовательность импульсов. При этом различают:

• импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), при которой модулированный сигнал представляет собой двоичную запись квантованных по уровню значений исходного сигнала;
• дельта-модуляцию (ДМ), при которой определяется разность значений сигнала в текущий и предыдущий моменты времени, после чего эта разность квантуется на два уровня: +1, если последующее значение больше предыдущего, т.е. разность положительная, и –1, если последующее значение меньше предыдущего, т.е. разность отрицательная.

Безусловно, в настоящее время известны и другие методы модуляции и соответственно модулированные сигналы. Однако в виду ограниченности объема книги рассмотреть их все не представляется возможным.