идальном сигнале UM = UmSinQt амплитуда выходных импулйсов

Un.BHX = f/ К = f/ио (1 + /п sin Qt),

где [(7ио = иКо-среднее значение выходных импульсов; т - коэффициент модуляции импульсной последовательности, имеющий тот же смысл, что и при обычной амплитудной модуляции. При АИМ синусоидальным сигналом у каждой составляющей спектра периодической последовательности видеоимпульсов появляются по две боковые линии, каждая из которых отстоит от данной составляющей на частоту модуляции £3/2зт. Кроме того, в спектре будет содержаться составляющая модулирующей частоты с амплитудой

i/мод = f/iio /Ии . (И -51)

которая является самой низкочастотной в спектре (не считая постоянной составляющей).

Для модуляции импульсов по амплитуде используется много схем. Одна из наиболее простых (ключевого типа) представлена на

Выход

Рис. 11-121. Модулятор АИМ ключевого типа.

рис. 11-121. Параметры схемы выбираются из следующих соотношений: R > Ro, R </?оор; R С Як, где i? и i?o6p -прямое и обратное сопротивление диодов. На диоды подается запирающее напряжение £о>(Умано, где (Уманс - наибольшее значение напряжения модуляции Мм. Последовательно с источником Ев включается генератор импульсов ГИ; амплитуда импульсов должна в 2,1-2,3 раза превышать (Увх.макс До прихода очередного импульса оба диода заперты и напряжение на выходе схемы равно нулю. При поступлении очередного импульса диоды отпираются и напряжение на выходе поднимается до уровня напряжения на входе (внутреннее сопротивление источника сигнала считается весьма малым). Таким образом, амплитуда выходных импульсов изменяется соответственно с Мм-Для того чтобы схема функционировала нормально, напряжение на входе не должно падать ниже нуля, поскольку в противном случае оба диода будут заперты и выходное напряжение останется равным нулю

даже при поступлении импульсов. Поэтому вход модулятора удобно соединять с транзисторным усилителем модулирующего сигнала (в данном случае транзистор п-р-п типа).

В качестве модулятора часто используются усилительные элементы (лампы, тран зисторы), на управляющие электроды которых подается модулирующий сигнал. Режим должен быть выбран так, чтобы усиление было пропорционально напряжению Мм модулирующего сигнала.

Демодуляторы АИМ. Фильтр нижних частот. Если частоту среза фильтра нижних частот выбрать несколько большей / макс (но меньшей Fu = llTu), то на выходе фильтра выделится напряжение передаваемого сигнала. Однако амплитуда выходного напряжения фильтра будет мала, поскольку /и/Гп С1 [см. формулу (11-51)].

Пиковый детектор. Для демодуляции АИМ используются пиковые детекторы с последовательным и параллельным включением диода (рис. 11-122). Постоянные времени схемы выбираются из следующих соотношений:

{Яв-\-Яд)С <t ; /?С Гп;

ЯС <

здесь Яй - внутреннее сопротивление источников импульсов; /?д - сопротивление отпертого диода;

Я, С - параметры схемы пикового детектора.

Рис. 11-122. Схема пиковых детекторов.

а - с последовательным и с параллельным включением диода; б - временные диаграммы при демодуляции АИМ с помощью последовательного пнкового детектора; i - входные импульсы: 2 - внсходной сигнал; 3 - выходной сигнал при неправильном выборе RC (НС слишком велико).

В соответствии с первым неравенством происходит быстрый заряд конденсатора за время, меньшее длительности импульса. Благодаря второму условию за период

между импульсами конденсатор С успевает разрядиться незначительно. Однако если постоянная времени чрезмерно велика, то за время Гп амплитуда импульсов может упасть сильнее, чем уменьшится напряжение на конденсаторе во время его разряда, в результате чего возникнут искажения. Их можно предотвратить, если выполнить третье неравенство. Последнее удается вы-

Рис. 11-123. Накопительный демодулятор для АИМ.

полнить, когда отношение Й/2зтп велико, при не очень большом т.

Накопительный детектор. На схему детектора (рис П-123) подаются одновременно модулированные (МИ) и управляющие импульсы (УИ). В момент поступления каждого управляющего импульса все дио-

ше максимальной амплитуды модулированных, конденсатор С в интервалах между импульсами разрядиться не может и напряжение на нем остается постоянным. Следовательно, напряжение на выходе будет иметь вид кступенек (рис. П-124) , и после пропускания, через сглаживающий фильтр, подавляющий частоту повторения импульсов Fn (частоту ступенек), выделяется передаваемый сигнал.

Эффективность детектирования в этом случае будет наибольшей по сравнению с рассмотренными схемами. Для синусоидального сигнала амплитуда выходного напряжения равна Uriomn и в TJfn раз больше, чем при непосредственной фильтрации.

Модуляторы и демодуляторы ШИМ и ФИМ

Различают два рода ШИМ. При ШИМ-1 длительность импульсов пропорциональна значению модулирующего сигнала в моменты среза модулированных импульсов, а при ШИМ-2 - в моменты, соответствующие середине этих импульсов (рис П-125). Различие между обоими родами модуляции

Рис. 11-125. Широтно-импульсная модуляция.

а - модулирующий сигнал: б - импульсы с ШИМ.

Рис. 11-124. Диаграммы напряжений в накопительном демодуляторе. а - входные импульсы, модулированные по амплитуде: б - выходное напряжение на конденсаторе.

ды Д]-д4 отпираются и происходит быстрый заряд конденсатора С. Так как одновременно с управляющим на схему поступает модулированный импульс, происходит заряд или разряд накопительного конденсатора Со через открытые диоды д1-А до амплитуды этого импульса. На конденсаторе С устанавливается напряжение, равное амплитуде модулированного импульса. В интервалах между импульсами происходит разряд конденсатора Со на резистор Ro, но так, что все диоды в это время остаются запертыми. Поскольку амплитуда управляющих импульсов выбирается боль-

будет весьма малым, если за время, пока длится импульс, модулирующий сигнал изменится незначительно.

Иногда применяют также одностороннюю ШИМ, которая отличается от двусторонней тем, что фронт каждого модулированного импульса фиксирован во времени, т. е. при модуляции не смещается. Спектр ШИМ имеет более сложную структуру, чем спектр АИМ. Полоса пропускания радиоприемного устройства для сигналов с ШИМ должна рассчитываться на пропускание самого короткого импульса модулированной последовательности.

Модуляция импульсов по фазе (ФИМ) состоит в изменении временного положения импульсов относительно периодических опорных точек временной оси на время Af, пропорциональное модулирующему напряжению (рис. П-126). Из сопоставления ШИМ и ФИМ следует, что моменты появления импульсов при ФИМ соответствуют срезу широтно-модулированных импульсов.

Отсюда ясно, что можно различать ФИМ-1 и ФИМ-2. Методы получения импульсов с ФИМ и ШИМ имеют много общего. Спектр ФИМ подобен спектру ШИМ, однако амплитуда составляющей частоты модуляции при ФИМ весьма мала и зависит от этой частоты.

Модуляторы для получения ФИМ и ШИМ. Действие модуляторов ШИМ и ФИМ основано на получении переменной

11 2 3

Рис. 11-126. Фазо-им-пульсная модуляция.

а - модулирующий сигнал; б - импульсы с ФИМ; 2, 3, 4-опорные импульсы: 2. 3,

4 - модулированные импульсы.

последовательностью опорных или тактовых импульсов, синхронных с опорными импульсами на приемной стороне (рис. П-128). Эти импульсы передаются по специальному каналу синхронизации. С помощью опорных

Рис. 11-127. Преобразование импульсов с ШИМ в импульсы с АИМ.

2, 3, 4 - опорные точки.

и модулированных импульсов ФИМ сначала преобразуется в ШИМ. Один из возможных способов такого преобразования иллюстрируется на рис. 11-129. Входные опорные импульсы ОИ синхронизируют генератор линейно меняющегося напряжения ГП. Его выход подается на коммутатор К (ключевую схему). Последняя коммутируется импульсами МИ, модулированными по фазе,

временной задержки входных импульсов в соответствии с величиной модулирующего напряжения. Схемы переменной временной задержки были рассмотрены ранее (см. стр. 595). Если в качестве управляющего напряжения Му в схеме на рис. 11-80 использовать модулирующее напряжение Мм, то выходные импульсы мультивибратора или фантастрона будут модулированы по длительности (ШИМ).

Путем дифференцирования импульсов, модулированных по ширине, с последующим ограничением импульсов, соответствующих срезу импульсов с ШИМ, получают импульсы с ФИМ (рис. 11-127). Располагая последовательностью опорных импульсов (т. е. импульсов, совпадающих с опорными точками 1, 2, 3,... временной оси), легко последовательность импульсов, модулированных по фазе, преобразовать в последовательность импульсов, модулированных по ширине. Для этого достаточно подать обе последовательности на триггер (рис. 11-128). Имеются и другие схемы для получения ШИМ и ФИМ (см. [Л. 19 и 21]).

Демодуляторы для ШИМ и ФИМ. Демодуляторы строятся путем преобразования импульсов с ФИМ в импульсы о ШИМ, а затем в АИМ с последующей демодуляцией одним из рассмотренных выше способов.

Для демодуляции импульсов с ФИМ на приемной стороне необходимо располагать

Рис. 11-128. Преобразование импульсов с ФИМ в импульсы с ШИМ.

а - опорные (синхронизирующие) импульсы; б - импульсы, модулированные по фазе; в - импульсы с ШИМ.

так что на запоминающем устройстве (которое в данном случае являетсядемодулятором АИМ) фиксируется напряжение, равное пику (амплитуде) пилы Uu. Этот пик будет пропорционален фазовому смещению At модулированного импульса относительно опорного, следовательно, с ключевой схемы снимается передаваемый сигнал. В качестве ключевой может быть использована схема на рис. 11-122, где на вход вместо модулированных импульсов подается пилообразное напряжение с выхода генератора ГП, а вместо управляющих - последовательность импульсов с ФИМ.