Utilizarea modulației într-o singură etapă nu permite, în multe cazuri, realizarea avantajelor CT și FT. Acest lucru se datorează faptului că, în cazul ideal, lățimea de bandă a receptorului radio ar trebui să fie egală cu spectrul semnalului recepționat. În practică, această cerință se datorează instabilității frecvenței purtătoare emițător și frecvența oscilatorului local al receptorului nu reușește să realizeze: o lățime de bandă de frecvență dată menționată instabilități trebuie să se extindă, reducând imunitatea la zgomot. Prin urmare, este mai productiv dual-etape de modulare, în care logica 1 și 0 sunt modulate de subpurtătoare primă frecvență relativ scăzută, iar apoi această frecvență subpurtător modulate a radiotransmițătorul purtătoare. Să analizăm mai detaliat această metodă de modulare în două etape folosind exemplul unui FT-FM, realizat în conformitate cu schema structurală prezentată în Fig. 22.3.
Fig. 22.3. Diagrama structurala a modulatiei in doua etape a lui ЧТ-ЧМ
În prima etapă a modulației, semnalul provenit de la sursa de informație este transformat într-o secvență de simboluri binare de către encoder (encoder) în biți de informație. Mai mult, în modulatorul 1, logicul 1 este atribuit frecvenței F1. și logică 0 - F2 (cu modulație de fază, le vor fi atribuite valori diferite ale fazelor inițiale). Mai mult, semnalul sinusoidal cu frecvențele F1 și F2 în faza a doua modulează cu devierea frecvenței purtătoarei emițătorului radio. (În radio, acest semnal trece de două ori prin procedura de demodulare: mai întâi se extrage frecvența subcarrierului, iar apoi mesajul digital original este secvența de biți - vezi Figura 22.1, a). Cu această modulare în două etape, lățimea de bandă a filtrelor instalate în canalul subcarrier poate fi redusă la lărgimea spectrului mesajului transmis și, prin urmare, îmbunătățește imunitatea la zgomot. Luați în considerare modul de selectare a frecvențelor F1 și F2. În primul rând, ar trebui să asigurăm o tranziție "netedă", adică fără un salt de fază, de la un semnal cu frecvență F1 la un semnal cu frecvența F2 așa cum se arată în Fig. 22.1, b. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când are loc faza de salt „pătare“ gama de semnal instantanee care reduce imunitatea la zgomot și asigură interferențe radio cu alte sisteme de comunicații radio. În al doilea rând, valorile acestor frecvențe, și mai precis, raportul între acestea, ar trebui să fie astfel încât spectrul energetic al semnalului modulat va fi concentrată într-o bandă îngustă posibil, sau nu ar fi „pătat“. În al treilea rând, semnalele cu frecvențe Fl și F2 ar trebui să fie ortogonale. Semnalele ortogonale sunt numite care nu se suprapun cu timpul și cu componente spectrale neadecvate în spectrul de frecvență.
Să introducem conceptul valorii medii a frecvenței subcarrierului: F0 = 0.5 (F1 + F2) și diferența sau frecvența discretă, DF = F1-F2. Apoi, pentru frecvențele care definesc logic 1 și respectiv 0, scriem:
unde Fm = 1 / t este rata de repetiție a parcelelor elementare; K, N sunt numerele care arată câte perioade ale frecvenței subcarrierului se încadrează în interiorul cipului, adică într-un bit cu K> N (Figura 22.1, b).
Pentru un disc de frecvență, avem DF = F1 -F2 = Ft (K-N).
Fazele semnalelor din parcelele elementare pe un singur bit variază în funcție de lege:
- în interiorul bitului logic 1: j1 (t) = 2pF1 t = 2pF0 t + Dj (t);
- în bitul 0 logic: j2 (t) = 2pF2 t = 2pF0 t + Dj (t), în care modificarea suplimentară de fază a semnalului: Dj (t) = 2p0,5DFt = PFT (K-N) t.
Până la sfârșitul premisei elementare, adică la t = t = 1 / Ft. Schimbarea de fază suplimentară pentru un bit va fi:
- pentru logic 1: Dj = + p (K-N);
- pentru logica 0: Dj = -p (K-N).
La K = 1 + N, valoarea Dj = + p pentru logica 1 și Dj = -p pentru logicul 0. Acest caz pentru K = 4 și N = 3 este prezentat în Fig. 22.4, a, unde unitatea logică este F1 = 4Ft; logic zero - F2 = 3Ft. De exemplu, puteți selecta următoarele valori ale parametrilor:
t = 1,28 ms sau Ft = 781,25 Hz; F1 = 3125 Hz; F2 = 2343,75 Hz.
Extindem într-o serie Fourier o oscilație periodică de formă dreptunghiulară (meander):
Fig. 22.4. Forme de parcele bit pentru FM pentru 1 și 0
Din considerația spectrului obținut rezultă că energia principală a semnalului este concentrată în banda DF = 5Ft. iar semnalele selectate sunt ortogonale.
Un astfel de spectru poate fi redus în continuare pentru K = 1,5 și N = 1, adică la o logică 1, prevăzută cu trei jumătăți de perioade ale semnalului cu frecvență F1 în termen de un bit și două jumătăți de perioade în bit frecvență F2 0 logic (Fig. 22,4, B). În acest caz, conform expresiei de mai sus, schimbarea de fază pentru un bit va fi una logică: Dj = + p / 2; pentru logicul 0: Dj = -p / 2. Un astfel de caz de manipulare a frecvenței se numește manipulare cu trecerea minimă (adică schimbarea minimă a fazei) - metoda MSK (Minimum Shit Keying). Generarea semnalelor sub manipularea frecvenței, prezentată în Fig. 22.4, puteți folosi procesorul pentru un program special.
Fig. 22.5. Spectrul de semnal pentru alocările de biți FM
Fig. 22,6. Semnal cvasi-sinusoidal compus din trepte
În FM, ca în cazul quadrature FM, este posibil să se transmită biți în perechi folosind patru valori de frecvență și, astfel, să se dubleze cantitatea de informații (Tabelul 22.2).
Concluzii privind capitolul
1. Utilizarea modulației într-o singură etapă nu permite, în multe cazuri, realizarea avantajelor CT și FT. Acest lucru se datorează faptului că, în cazul ideal, lățimea de bandă a receptorului radio ar trebui să fie egală cu spectrul semnalului recepționat. În practică, această cerință se datorează instabilității frecvenței purtătoare emițător și frecvența oscilatorului local al receptorului nu reușește să realizeze: o lățime de bandă de frecvență dată menționată instabilități trebuie să se extindă, reducând imunitatea la zgomot.
Întrebări pentru auto-control:
1. Care sunt diferențele dintre frecvența și modulul de fază în transmiterea mesajelor discrete?
2. Cum se efectuează modularea în două trepte de frecvență la transmiterea mesajelor discrete?
3. Ce arata un semnal de modulatie de frecventa in doua etape atunci cand transmiteti mesaje discrete?
4. Cum se modifică faza de semnal cu modularea fazelor relative?
5. Ce este modularea fazei în cvadratură?
După ce ați studiat materialul capitolului, răspundeți la întrebări. Dacă există dificultăți, consultați materialele pentru fixarea cunoștințelor la sfârșitul manualului. Pentru studiu aprofundat, folosiți literatura: de bază: 16 - 17; suplimentare: 4 - 6 și repetați definițiile de bază date la sfârșitul manualului.