45501

Использование широкоимпульсной модуляции (ШИМ) для построения систем передачи с временным разделением канала

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Использование фазовоимпульсной модуляции ФИМ для построения систем передачи с временным разделением каналов. ФИМ является более помехоустойчивым видом модуляции чем ШИМ и АИМ. При ФИМ используется следующий моделирующий сигнал: В этом случае основным определяющим элементом является величина фазового сдвига которая определяется по следующей формуле: ∆τmx – максимальный временной сдвиг между импульсами: ∆τmx=MФИМUmx MФИМ – коэффициент глубины модуляции. Модуляция фазы импульсов определяется в соответствии со следующим...

Русский

2013-11-17

299 KB

22 чел.

Использование широкоимпульсной модуляции (ШИМ) для построения систем передачи с временным разделением канала.

При широкоимпульсной модуляции последовательность прямоугольных импульсов отображается изменением длительности сигнала, т.е. шириной импульса.

Широкоимпульсная модуляция бывает двух видов:

  1.  одностороння;
  2.  двухсторонняя.

В соответствии, широкоимпульсная модуляция бывает 1ого и 2ого рода.

При ШИМ первого рода длительность импульса определяется значениями моделирующей функции в моменты возникновения фронта и среза импульса – τи.

При ШИМ второго рода длительность измеряется в тактовых точках или во время Тд.

Если τи<< Тд, то разница между ШИМ1 и ШИМ2 принимают равную нулю.

На практике чаще используется ОШИМ1 (односторонняя широкоимпульсная модуляция первого рода), при которой длительность импульса при модуляции сигнала: Uc(t) = Umax*sinωct - τи = τ + ∆τmax* sinωct, где τ – среднее значение длительности импульса;

∆τmax – максимальное отклонение фронта импульса.

Если подставить τи в U0(t), то

Обозначим     и     =>

 

Учитывая выражение функции Бесселя, выражение строится в следующий ряд:

In(βk) – функции, которая показывает характеристику сигнала и определяется по функциям Бесселя.

Спектр ШИМ сигнала имеет более сложную структуру, чем спектр АИМ сигнала. Он содержит постоянную составляющую исходного модулирующего сигнала, содержащее бесконечное число гармоник частоты повторения импульсов д. Каждый из этих частот содержит бесконечное число боковых частот -  д±c.

В соответствии с этой формулой демодуляция сигнала осуществляется с помощью фильтра низких частот, но при малых л спектры с частотами д-c, имеет искажение при демодуляции.

Для исключения искажений в полосе пропускания ФНЧ необходимо увеличить частоту повторения импульсов, в соответствии с 2Fmax.

Для устранения помех ШИМ применяются двухстороннее ограничение амплитуд импульсов, т.е. нижняя и верхняя границы ограничиваются константными значениями.

Использование фазово-импульсной модуляции (ФИМ) для построения систем передачи с временным разделением каналов.

ФИМ является более помехоустойчивым видом модуляции, чем ШИМ и АИМ.

  

При ФИМ используется следующий моделирующий сигнал:

 

В этом случае основным определяющим элементом является величина фазового сдвига, которая определяется по следующей формуле:

 

∆τmax – максимальный временной сдвиг между импульсами:

 ∆τmax=MФИМ*Umax,

MФИМ – коэффициент глубины модуляции.

 ∆φmax = ∆τmax *ωд – индекс модуляции.

Модуляция фазы импульсов определяется в соответствии со следующим законом:   

Данная фазоимпульсная модуляция эквивалентна изменению мгновенной частоты следования импульсов:

 

Соответственно, мгновенный период следования импульсов будет определен по следующей формуле:

 

Если подставим в формулу для получения фазо-модулирующей последовательности импульсов:

 

Данное выражение можно преобразовать с помощью формулы Бесселя для того, чтобы определить последовательность следования импульсов в канал в рамках ωд±c:В данной формуле описывается спектр сигнала при ФИМ.

Спектр состоит из постоянной составляющей с частотой модулирующего сигнала, а также бесконечное число повторений импульсов kωд.

Каждая гармоника kωд имеет две открытые частоты, равные kωд±c.

Амплитуда этой составляющей соответствует модулирующему сигналу и примерно равна ωc. Поэтому для демодуляции нельзя применять ФНЧ, т.к. ωc постоянно возрастает.

Кроме этого, при малых значениях k амплитуды составляющих вида

kωд - c значительны и могут вызвать искажения.

В соответствии с этим для демодуляции применяют комбинированные методы, основанные на предварительном преобразовании ФИМ в какой-либо другой вид импульсной модуляции, при которой возможна демодуляция ФНЧ.

Для уменьшения искажений и увеличения помехоустойчивости используется двухстороннее ограничение амплитуды.

Еще один вид импульсной модуляции – частотно-импульсная модуляция (ЧИМ).Спектр ЧИМ по своей структуре практически не отличается от ФИМ. Отличием является количественное соотношение.

Помехоустойчивость при ЧИМ ниже, чем у ФИМ, поэтому ЧИМ в системах передачи с временным разделением канала обычно не применяется.

Преимущества ФИМ:

  1.  так как длительность импульса ФИМ постоянна, средняя мощность сигнала при ФИМ меньше, чем при ШИМ. Поэтому передатчики/приемники при ФИМ потребляют меньше энергии.
  2.  при одинаковой средней мощности сигнала ФИМ позволяет увеличить амплитуду импульсов. Тем самым повышает отношение: сигнал – помеха. Проще отфильтровать помехи.
  3.  при передаче импульсов с использованием ФИМ сами импульсы имеют большую длительность. Она может варьироваться для обеспечения оптимальной ширины пропускания тракта. Оптимальность ширины пропускания тракта выбирается с точки зрения наиболее высокой помехоустойчивости. В связи с этим обусловим применение ФИМ в импульсных системах передачи данных. Но в связи с применения ФНЧ при демодуляции ФИМ используется с ШИМ либо АИМ.

Количество каналов в системе с временным разделением канала по ФИМ.

, где Tk = 2∆τmax + τз

Tд – период дискретизации сигнала;

Tсс – интервал времени, отводимый на передачу синхро-сигнала.

Тк – канальный интервал;

∆τmax – максимальное смещение импульсов ФИМ;

τз – защитный интервал.

Максимальное число каналов в системе с временным разделением канала не превышает 60. если необходимо более 60, то ставится дополнительное оборудование.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5714. Расчет грузоподъемного механизма башенного крана 621.5 KB
  Грузоподъемные машины - высокоэффективное средство комплексной механизации и автоматизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ. Применение таких машин уменьшает объем использования тяжелых ручных ...
5715. Военный коммунизм и НЭП: две большевистских модели строительства социализма 43.5 KB
  Военный коммунизм и НЭП: две большевистских модели строительства социализма. Военный коммунизм - название внутренней политики Советского государства, проводившейся в 1918 годах во время Гражданской войны. Основной целью было обеспечение го...
5716. Моделирование физических процессов средствами Macromedia Flash технологий 1.15 MB
  Одной из программ открывающей возможности моделирования физических процессов является программа Macromedia Flash. Macromedia Flash была создана сравнительно недавно, но с каждым годом и с каждой новой версией завоевывает все большую популярность. Flash с успехом может быть использована для создания анимационных фильмов и даже для разработки компьютерных игр.
5717. Теплоизоляционная способность тонковолокнистых материалов 84.5 KB
  С древних времен используется теплоизоляционная способность тонковолокнистых материалов, например, хлопковой ваты, шерсти и др. Однако присущие им недостатки - лёгкая воспламеняемость, повышенная гигроскопичность, подверженность гниению...
5718. Біологічно активні речовини 70.5 KB
  Поняття про біологічно активні речовини. Поняття про вітаміни. Російський лікар М.І. Лунін встановив існування і значення вітамінів для життя. Роль вітамінів. Поняття про гормони. Функції гормонів. Ферменти – одна...
5719. Строительство конструкции со стенами ручной кладки в городе Калининград 156.5 KB
  Введение. В условиях современного строительства производится возведение зданий из кирпича. По мнению многих специалистов, древнейший строительный материал кирпич остаётся непревзойдённым по степени долговечности и качеству создаваемой от...
5720. Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование 7.18 MB
  В учебном пособии излагаются общие вопросы энергетики, характеризующие структуру топливно-энергетического комплекса и основные показатели единой энергетической системы России. Дана общая характеристика тепловых, атомных и гидравлических электростанц...
5721. Фізична реабілітація дітей при хронічному пієлонефриті на поліклінічному етапі лікування 239.5 KB
  Хронічний пієлонефрит – неспецифічне інфекційно-запальне захворювання нирок, при якому до процесу залучаються ниркова балія, чашечки і паренхіма нирки з поразкою в першу чергу і в основному її проміжній тканині.
5722. Индуктивные измерительные устройства для линейных измерений 480 KB
  В современном производстве все большую роль играют технические измерения. В современной технике производственных измерений наибольшую долю занимают электронные измерительные устройства для линейных измерений. Среди последних наибольшее р...