Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

11-4. 

ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Предположим, что при излучении амплитудно-модулированных сигналов (рис. 11-16, а) в какой-то момент времени t1 передача вдруг прервалась и возобновилась в момент t2 через очень малый интервал времени . Совершенно очевидно, что оператор на приемном конце этот перерыв не ощутит, поскольку человеческое ухо обладает некоторой инерционностью, т.е. свойством "запоминать" отдельные кратковременные раздражения и реагировать на их среднюю накопленную величину (аналогичное свойство глаза позволяет нам видеть в кино вместо отдельных кадров непрерывное движение). Очевидно, что можно сделать несколько перерывов в передаче без заметного ухудшения качества воспроизведения сигнала на выходе приемника.

Рис. 11-16. Колебания при амплитудно-импульсной модуляции.

Прерывистый характер сигнала можно в еще большей степени сделать малозаметным, если на выходе приемника поставить фильтр, выравнивающий кратковременные пульсации напряжения, который будет действовать аналогично фильтру RC ячейки автоматического смещения. Однако существует предел, когда дальнейшее уменьшение числа и длительности рабочих импульсов передатчика приводит к появлению заметных искажений в приеме сигналов.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что для удовлетворительного воспроизведения звукового сигнала необходимо, чтобы передача производилась не менее чем 3-4 раза за время одного периода звукового сигнала в течение коротких интервалов времени порядка единиц микросекунд. Если принять, что наиболее высокая из передаваемых звуковых частот (которой соответствует самый короткий период) равна 3500 Гц, то передачу можно осуществлять микросекундными импульсами 8000-10000 раз в секунду.

Амплитуда этих импульсов пропорциональна интенсивности полезного сигнала в момент излучения. Интервал между импульсами может быть в сотни раз больше длительности самих импульсов (масштаб длительности этих импульсов на рис. 11-16, б сильно преувеличен). Это позволяет использовать время интервалов между их посылками для осуществления такой же импульсной передачи другого звукового сигнала с помощью того же передатчика. На приемном пункте оба сигнала могут быть приняты раздельно благодаря тому, что они передаются в разные моменты времени или, как говорят, разделены по времени. Этот вид модуляции называют амплитудно-импульсной модуляцией, сокращенно АИМ.

Таким образом, импульсная модуляция дает возможность проводить одновременно несколько независимых друг от друга передач с помощью одного передающего устройства. Такой вид использования аппаратуры называют многоканальной связью. Возможность ее осуществления является важнейшим достоинством импульсной модуляции. К недостаткам линий связи с амплитудно-импульсной модуляцией следует отнести слабую помехозащищенность, как и при обычной амплитудной модуляции.

Необходимо также отметить, что в спектре кратковременных импульсных сигналов амплитуда колебаний боковых частот спадает очень медленно с ростом номера боковой частоты, и это происходит тем медленнее, чем меньше длительность импульсов. Поэтому для удовлетворительного воспроизведения импульсного сигнала требуется приемник с очень широкой полосой пропускания. Если, например, длительность импульсов равна 1 мкс, то полоса пропускания приемника должна быть не менее

 

Это в сотни раз превышает полосу пропускания приемника амплитудно-модулированных сигналов и в несколько раз - полосу приемника частотно-модулированных сигналов. Поэтому импульсную модуляцию невозможно использовать в диапазонах средних, длинных и коротких волн.

Наибольшее применение этот вид модуляции нашел в многоканальных линиях связи, работающих на дециметровых и сантиметровых волнах. Его можно осуществить, производя обычную сеточную модуляцию и подавая анодное напряжение в виде периодической последовательности одинаковых импульсов (рис. 11-17). В результате одновременного действия двух модулирующих напряжений (одного непрерывного, а второго импульсного) на выходе схемы появятся импульсы колебаний высокой частоты, модулированные по амплитуде.

Рис. 11-17. Схема осуществления амплитудпо-импульсной модуляции.

Более высокой помехоустойчивостью обладают линии связи при других видах импульсной модуляции. Исторически первым видом импульсной модуляции был предложенный в 1927 г. А.Н.Щукиным метод широтно-импульсной модуляции, сокращенно ШИМ. Колебания при широтно-импульсной модуляции имеют вид, представленный на рис. 11-18. Импульсы высокочастотных колебаний излучаются через одинаковые промежутки времени , причем длительность каждого из них соответствует значениям модулирующего сигнала в момент излучения. При таком виде модуляции амплитуда импульсов не изменяется, что позволяет срезать в приемном устройстве помехи, искажающие амплитуды принятых импульсов. Его недостатком является необходимость выбора полосы пропускания по самому короткому импульсу. При этом она получается излишне широкой для всех остальных более длительных импульсов. Расширение же полосы пропускания приемника приводит к приему большого количества помех.

Рис. 11-18. Колебания при широтно-импульсной модуляции.

Более рациональное использование полосы пропускания приемника достигается при фазо-импульсной модуляции, сокращенно ФИМ. Этот вид модуляции осуществляется путем посылки импульсов одинаковой длительности и постоянной амплитуды; закон модуляции передается изменением момента их посылки (рис. 11-19). При отсутствии модулированного напряжения импульсы посылаются в моменты времени t1, t2, ... , tn, отстоящие один от другого на одинаковые интервалы времени . Когда начинается передача сигнала, начало излучения каждого из импульсов изменяется в сторону отставания (запаздывания) от данных моментов времени на интервалы, пропорциональные величине положительного модулирующего напряжения, действующего в данный момент времени, или в сторону опережения (интервалы tопер), пропорционально отрицательной величине модулирующего напряжения.

Рис. 11-19. Колебания при фазо-импульсной модуляции.

Высокая помехозащищенность линии связи и рациональное использование полосы пропускания приемного устройства явились причиной широкого практического использования фазо-импульсной модуляции. Известны и другие методы осуществления импульсной модуляции, обладающие теми или иными достоинствами и недостатками, однако описание их выходит за рамки этой книги.

По характеру использования передатчика к импульсной модуляции близок телеграфный режим работы. Зашифровка смыслового текста с помощью азбуки Морзе и осуществление в соответствии с ней передачи явились первым исторически возникшим видом управления высокочастотными колебаниями в радиопередающих устройствах.

В азбуке Морзе буквы передаются различным сочетанием длительных и коротких посылок - знаков (тире и точек). Каждая буква состоит из одного-пяти знаков, разделенных интервалами, во время которых передатчик запирается. Таким образом, операция по передаче телеграфных сигналов (так называемая телеграфная манипуляция) состоит в запирании и отпирании передатчика в определенные моменты времени. Осуществить такую работу передатчика можно различными способами, например включив в цепь питания экранирующей сетки лампы генератора телеграфный ключ (рис. 11-20). При нажатом ключе на экранирующую сетку подается нормальное положительное напряжение с делителя напряжения и генератор работает, а при отжатом ключе экранирующая сетка соединяется с катодом (заземляется) и генератор запирается.

Рис. 11-20. Схема осуществления телеграфной манипуляции в цепи экранирующей сетки лампы.

При ручной телеграфии операторы передают до 20-25 слов в минуту. При использовании быстродействующих телеграфных аппаратов скорость передачи доходит до 300-500 слов в минуту. Нетрудно подсчитать, что при этом длительность телеграфных сигналов получается порядка десятых-тысячных долей секунды, что в тысячи раз больше длительности посылок при импульсной модуляции. Соответственно и полоса пропускания приемника, необходимая для удовлетворительного воспроизведения телеграфных сигналов, может быть взята в тысячи раз меньше, чем при описанных выше методах импульсной модуляции.

Узкая полоса пропускания приемника, имеющая порядок сотен герц или единиц килогерц, является важнейшей особенностью телеграфных передатчиков и приемников. Возможность максимального использования мощности передатчика и узкая полоса сигналов приводят к тому, что дальность связи при телеграфной работе значительно возрастает по сравнению с дальностью связи, получаемой при телефонной работе с тем же передатчиком.

В этой главе:
11-1. ПОНЯТИЕ О ПРЕОБРАЗОВАНИИ КОЛЕБАНИЙ
11-2. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-3. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-4. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-5. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
11-6. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
11-7. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
Заряд от USB - универсальный набор кабель+переходники.

Поддерживаемые модели: HTC, iPhone, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony Ericsson, Sony PSP и другие с разъемом micro-USB и mini-USB.

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru