Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 [163] 164 165 166 167 168 169


t ,

Рис. 20.17. Фазоимпульсная модуляция (ФИМ)

0.5-

верхний HuiNHUu

уровень уровень

ограничений ограничение

Рис. 20.18. Ограничение импульсов по максимуму и минимуму

При ограничении мешающее действие шумов проявляется только во временном смещении фронтов импульсов.

Рассматривая влияние помехи на смещение фронтов импульсов колоколообразной формы, В. И. Сифоров показал, что оптимальная полоса приемника, при которой среднеквадратическое значение смещения минимально, равна

где А/м - полоса частот, занимаемая спектром колоколообразного импульса, отсчитанная на том же уровне, что и полоса фильтра с колоколообразной характеристикой.

Для трапецеидальных импульсов оптимальная полоса пропускания приемника

Afopt«l/Tfl5,

где 1ф - длительность фронта импульса.

Фазоимпульсная модуляция позволяет значительно улучшить отношение сигнал-помеха на выходе, когда на входе приемника отношение сигнал-помеха по напряжению больше двух, если применить во много раз большее временное смещение импульсов при модуляции (пропорциональное сигналу), чем смещение, вызываемое помехой.

Кроме рассмотренных видов импульсной модуляции применяются также следующие:

1) широтно-импульсная (ШИМ);

2) частотно-импульсная модуляция (ЧИМ);



3) модуляция частоты заполняющего колебания радиоимпульсов;

4) импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Последний вид импульсной модуляции рассматривается в §20.9.

20.8. КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА ПО УРОВНЮ

В соответствии с теоремой Котельникова сигнал с ограниченным спектром можно передавать по линии связи в виде последовательности импульсов, следующих через равные промежутки времени, с амплитудами, равными значениям сигнала в моменты передачи импульсов.

Обычно передаваемый сигнал имеет конечный диапазон амплитуд, но внутри этого диапазона значение амплитуды может быть произвольным. Точно передавать любое значение из этого множества нет необходимости. Например, весь диапазон громкостей, которые воспринимает ухо человека, укладывается в 130 дБ и при этом различаются уровни, отличающиеся по интенсивности не менее чем на 1 дБ. В этом случае достаточно передавать 130 уровней громкости. /

Аналогично этому хорошее качество передачи изображения получается при числе уровней яркости порядка 30. Заметим, что в телевизионной испытательной таблице имеется всего 10 уровней яркости. Следовательно, в случае применения, например, АИМ вместо импульсов с непрерывным множеством значений амплитуд можно передавать импульсы с дискретными значениями амплитуды. Весь диапазон амплитуд разбивается на s уровней, и каждый раз передается ближайшее дискретное значение амплитуды. На рис. 20.19 в качестве примера показана передача сигнала при наличии четырех уровней (s = 4).

Дискретизация сигнала по амплитуде называется квантованием по уровню. Максимальная ошибка квантования не превышает половины шага квантования. Если амплитуда сигнала может с равной вероятностью принимать любые значения в пределах шага а, то, заменяя ее ближайшим дискретным значением, мы до-

Рис. 20.19. Квантованные импульсы (ЛЛ - ошибка квантования)



пускаем ошибку х, среднее значение которой равно нулю, а дисперсия

а/2 а/2

а2 = х2 / р{х)хЧх= J {1/а)хЧх = аУ12,

-а/2 -а/2

где p{x) = lja - плотность распределения вероятностей для ошибки х в пределах шага шкалы квантования. Величину можно трактовать как характеристику мощности шума квантования, добавление которого к сигналу вызывает такие же искажения, как те, которые возникают при квантовании сигнала по амплитуде. Среднеквадратическая ошибка квантования

а=а/уТ2« 0,29а.

Мощность шума квантования

Рш.пе=аЧ12. (20.25)

Если сигнал имеет s грададий и принимает с равной вероятностью любое значение в промежутке от О до sa, то его мощность Pe = sa2/12. Мощность первоначального сигнала Рс=Рш.с + Рш.пв.

Следовательно, мощность квантованного сигнала

Р™.с = Рс/Рш.«в=(5-1)а2/12.

Отношение мощности квантованного сигнала к мощности шума квантования

Pne.c/Pm.ne=S-l. (20.26)

Для того чтобы шум квантования не вносил больших искажений, число S берут достаточно большим.

20.9. ИМПУЛЬСНО-КОДОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ

При импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) значения квантованного сигнала передаются в виде кодовых комбинаций, каждая из которых состоит из п символов, причем число п должно быть связано с числом уровней s шкалы квантования соотношением 6n>s, где b - основание системы счисления, в которой передаваемое значение представляется л-разрядной кодовой комбинацией.

При двоичном представлении (6 = 2) кодовая комбинация может выражать целое число, равное номеру соответствующего уровня шкалы квантования. Если число градаций s=128, то для передачи всех чисел от О до 127 требуется кодовая комбинация из семи импульсов.

Для высококачественной передачи речи достаточно иметь 128 уровней шкалы квантования. Следовательно, речевые сигналы можно передавать с помощью 7-разрядных двоичных кодовых комбинаций. При передаче телеметрической информации и команд управления применяются коды с числом импульсов, равным нескольким десяткам,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 [163] 164 165 166 167 168 169



0.0091