Виды модуляции, применяемые в телекоммуникационных устройствах

Телекоммуникационные устройства в настоящее время в основном предназначены для передачи данных. Поэтому модуляция в основном предназначена для передачи по радиоканалам цифровой информации. К передаваемым сигналам предъявляются противоречивые требования. С одной стороны нужно получить наибольшую скорость передачи, с другой — полоса частот должна быть ограничена.

Схемотехнические решения жестко связаны с требованиями, предъявляемыми к блокам радиоэлектронной аппаратуры. Эти требования, в свою очередь определяются видами сигналов, используемых в телекоммуникационных устройствах. Поэтому в ряде случаев применяется модуляция менее эффективная с точки зрения скорости передачи информации, но позволяющая при этом получать максимально дешевые, малогабаритные и низкопотребляющие электроэнергию устройства.

В зависимости от требуемой скорости передачи, помехоустойчивости, ширины канала связи, а также требований к экономичности оконечной аппаратуры, такой как носимые радиостанции (рации), сотовые телефоны, применяются различные виды модуляции. Для обеспечения экономичности оконечной аппаратуры в основном применяются виды модуляции с постоянной амплитудой сигнала. В качестве примера подобных видов модуляции можно назвать частотную модуляцию (FM), GMSK, GFSK

Частотная модуляция применяется для передачи речевых сигналов в УКВ диапазоне частот. Она позволяет реализовать наибольшую помехоустойчивость речевого радиоканала. Кроме того, при этом виде модуляции можно применить наиболее эффективные по энергопотреблению усилители радиочастоты класса C и класса E. Временная диаграмма сигнала с частотной модуляцией синусоидальным сигналом приведена на рисунке 1.

временная диаграмма сигнала с частотной модуляцией
Рисунок 1. Временная диаграмма сигнала промодулированного по частоте синусоидальным колебанием

Цифровой модулятор GMSK сигнала формирует сигнал с подобной временной диаграммой. Отличие заключается в том, что на вход частотного модулятора вместо звукового поступает цифровой сигнал, прошедший через фильтр Гаусса. Пример подобного сигнала приведен на рисунке 2.

сигнал на входе GMSK модулятора
Рисунок 2. Временная диаграмма цифрового сигнала на выходе фильтра Гаусса

Спектр этого сигнала приведен на рисунке 3. На этом же рисунке для сравнения приведен спектр нефильтрованного частотно модулированного сигнала (MSK).

спектр GMSK сигнала
Рисунок 3. Спектр GMSK сигнала

На данном рисунке видно, что на соседних каналах, отстроенных от рабочей частоты на 30 кГц, уровень помехи от нашего GMSK сигнала не превышает −80 дБ.

Постоянство амплитуды выходного сигнала обеспечивает простоту реализации тракта передачи телекоммуникационной аппаратуры. Однако, если требуется в той же полосе частот оптического, кабельного или радиоканала обеспечить бОльшую скорость передачи данных, то приходится применять другие виды модуляции. Это такие виды цифровой модуляции как BPSK, DQPSK или QAM. Все они применяют фильтр Найквиста. В результате в выходном сигнале кроме частотной модуляции появляется амплитудная модуляция. Пример внешнего вида радиосигнала с приведенными видами модуляции показан на рисунке 4.

Временная диаграмма BPSK сигнала
Рисунок 4. Осциллограмма BPSK сигнала на выходе передатчика

Как видно из данного рисунка сигнал обладает 100% амплитудной модуляцией, поэтому для его усиления высокоэкономичные классы усилителей радиочастоты не подходят и приходится использовать усилители, способные работать с амплитудной модуляцией, такие как усилитель класса B и усилитель класса F.

Дата последнего обновления файла 07.03.2019

Литература:

  1. Бахурин Сергей Сигналы с двоичной фазовой манипуляцией (BPSK). Дифференциальная BPSK (DBPSK) url:http://www.dsplib.ru/content/bpsk/bpsk.html
  2. Частотная модуляция: теория, временная и частотная области url:https://radioprog.ru/post/399

Вместе со статьей "Виды модуляции, применяемые в телекоммуникационных устройствах:

Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом по частоте (GMSK)
http://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/GMSK/"

Двухпозиционная фазовая модуляция (BPSK)
http://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/BPSK/

Опорные кварцевые генераторы с температурной компенсацией ухода частоты TCXO
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/tcxo/

Термостатированные кварцевые опорные генераторы
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/ocxo/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2019

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 70 научных и научно-методических работ, в том числе 16 книг.

Рейтинг@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100