Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Поэтому, как правило, в информационных системах используется не один, а несколько видов носителей информации, наиболее эффективных для тех или иных процедур. В связи с этим возникает и задача прямого и обратного, зачастую неоднократного, преобразования одного вида сигнала или его информативного параметра в другие.
Одним из способов преобразования сигналов является модуляция.
Модуляцией называется процесс установления соответствия между информационными признаками данных и параметрами сигнала или между параметрами различных сигналов. В соответствии с тем, какая величина является первичной или вторичной при модуляции, различают модулирующие или модулируемые сигналы (признаки, параметры). В технике связи модулируемые колебательные сигналы называются несущими сигналами или несущей частотой.
Выбор вида модуляции влияет на энергетические затраты при передаче информации, ее защищенность от воздействия помех, сложность аппаратуры передачи данных.
Вид модуляции определяется видом модулируемого сигнала и его информативного параметра.
В современных системах для передачи информации чаще всего используются гармонические колебания и импульсные последователь-
316
ности, а для их модуляции, соответственно, методы амплитудной, частотной, фазовой и амплитудно-импульсной, частотно-импульсной, фазо-импульсной, широтно-импульсной модуляции.
Если в качестве модулируемого сигнала используются гармонические колебания a(t)- Л0cos( coq* + ф0) с максимальной амплитудой Aq, круговой частотой cuq и начальной фазой ф0> то после модуляции функцией х (t) их амплитуды, частоты или фазы результирующий сигнал, соответственно, будет иметь вид
a(t) = Л0 [ 1 + x(t) ] cos(co0f + ф0 ) ;
a(t)= X0cos[coo( 1 + дг(ОК + Фо1 ;
a(t)= Л0со8[шоГ + ф0( 1+дс(0)] .
Модулирующая функция д: (t) может быть непрерывной, дискретно-непрерывной, непрерывно-дискретной или дискретно-квантованной.
Модуляция импульсных последовательностей может осуществляться путем изменения их амплитуды А0, периода повторения t п , частоты им-пульсов /= l/tnt длительности импульса т, скважности Q= tn/xt фазы ф= 2itf3/fn (где t3 — задержка фронта импульса относительно опорной последовательности) либо числа импульсов N за фиксированный промежуток времени Г.
При частотно-импульсной модуляции обычно остается неизменным один из параметров (Q или т ), а второй параметр изменяется. При широтно-импульсной модуляции может изменяться положение либо одного из фронтов импульса (односторонняя модуляция), либо двух сразу (двусторонняя модуляция).
В случае, когда модулирующая функция является двоичной, модуляция может фиксировать каждое из значений 0 или 1, либо смену каждого из этих значений (0 —» 1 и 1 —» 0), либо смену одного из них (0 -> 1 и 1 -» 1 или 1 -» 0 и 0 -» 0).
Для импульсных сигналов характерен и такой вид модуляции, как кодо-импульсная модуляция. Она заключается в том, что каждому из заранее установленных значений информативного параметра модулирующего сигнала (признака, символа данных) ставится в соответствие последовательность импульсов, совокупность информационных признаков которых образует определенную кодовую комбинацию.
Устройство, осуществляющее модуляцию, называется модулятором.
Обработка модулированных сигналов может потребовать восстановления (выделения) исходного (модулирующего) сигнала или информационного признака данных. Этот процесс называется демодуля-
317
цией. Демодуляция не сводится к простому обратному преобразованию. Из-за воздействия помех и нарушения синхронности процессов модуляции и демодуляции определение значений информативных признаков переносчика информации и восстановление исходного сип* нала связано с принятием решений на основе теории распознавания образов.
Демодуляция осуществляется демодулятором. Иногда функции модуляции и демодуляции выполняются одним устройством, которое в этом случае называется модемом.
Важной характеристикой сигнала — переносчика информации является его частотный спектр. Каждый сигнал может быть представлен в виде объединения некоторой совокупности простых гармонических колебаний (гармоник) различной частоты. Диапазон частот гармоник сигнала образует его спектр. Чем сложнее форма сигнала и чем меньше его длительность, тем шире спектр. При передаче сообщений спектр сигнала должен быть согласован с полосой пропускания канала связи. Посредством модуляции спектр сигнала может быть смещен по оси частот, что позволяет использовать одну линию (канал) связи для одновременной передачи нескольких сигналов.
4.2.4.
Преобразование аналоговых сигналов
Использование аналоговых сигналов для передачи информации вызывает наибольшие трудности из-за их чувствительности к воздействию помех, сложности аппаратуры модуляции и демодуляции, устройств хранения и обработки данных, нерационального использования оборудования и каналов передачи данных. Кроме того, они обладают определенной избыточностью, что также приводит к излишней загрузке систем передачи и обработки данных.
В связи с этим возникает задача замены непрерывной функции времени х (Г) информативного параметра ее дискретными значениями как по времени — х(*!), д:(?2), х(г3),..., так и по величине —
