Модуляторы сигналов с манипуляцией частоты

В современных системах передачи информации используются сложные сигнальные конструкции, которые при близкой к оптимальной помехоустойчивости обеспечивают высокую скорость передачи, полно используют выделенную частотную полосу и имеют низкие ВМИ. К их числу относится сигнал с минимальной частотной манипуляцией. Иногда его называют манипуляцией минимальным сдвигом (ММС) частоты без разрыва фазы (MSK — mimimum shift keying). На средней частоте^ передача информационного символа «1» производится повышением этой частоты до f₂ = = f₀ + ¼т, где т — длительность информационного бита, а передача «0» — понижением ее до f = f₀ — ¼т, причем в моменты коммутации нет разрыва фазы выходного колебания: она принимает значения 0 или ±п. Выбранный сдвиг частот.

является минимальным для обеспечения ортогональности передаваемых подимпульсов: за длительность подимпуяьса текущая фаза колебания изменяется на целое число периодов плюс 90°, если передавалась «1», или на такое же целое число минус 90°, если передавался «0».

Передача информации при помощи МЧМ сигналов производится без разрывов фазы, поэтому спектр оказывается более компактным (см. рис. 1.10).

На частотах f₀, допускающих применение цифровых методов и при низкой скорости передачи С= 1/т, формирование МЧМ сигналов производится встроенными в серийные интегральные ЦВС логическими узлами (см. подразд. 4.5). На частотах до 100… 300 МГц, где возможно применение аналоговых персмножителей, сигналы МЧМ формируют в квадратурной схеме, использующей представление МЧМ сигнала на каждом подимпульсе в виде комбинации произведений ортогональных гармонических колебаний:

где y (tj) — последовательность нечетных битов (как на рис. 6.13); х (1_{) — последовательность четных битов сообщения.

Близкого к предельному увеличения быстродействия модулятора МЧМ сигналов можно добиться в схеме переключения без разрыва фазы выходных сигналов двух колебаний со смещенными частотами, представленной на рис. 6.14. Синтезаторы СЧ1 и СЧ2 формируют непрерывные гармонические колебания с частотами [ и/₂, используя общий опорный генератор, так что их выходные колебания м,(/) и u₂(t) когерентны, т. е. разность их фаз фиксирована и не имеет независимого дрейфа. В силу условия (6.6) разность мгновенных фаз колебаний и,(г) и u₂(t) с частотами /, и /₂ за время передачи одного бита составляет 180°. Электронные клю;

Рис. 6.14. Структурная схема быстродействующего модулятора МЧМ сигналов

Рис. 6.15. Осциллограммы информационной последовательности и МЧМ сигнала:

/ — тактовые импульсы; 2 — модулирующая последовательность 5(0; 3 — вид выходного МЧМ сигнала u (t)

чи Кл1 и Кл2 подключают к выходному переключателю КлЗ либо прямой, либо инверсный выход каждого из синтезаторов. Выходной переключатель КлЗ подключает на выход модулятора сигнал от СЧ1, если информационный сигнал 5(0) имеет логический уровень «1», или сигнал от СЧ2, если на информационный вход поступил символ «0». Триггеры Тр1 и Тр2 запрещают изменение положения своего ключа на интервалах времени, когда его сигнал подключен к выходу модулятора, а значение s (t,) не изменяется. На интервалах времени, когда синтезатор этого канала не подключен к выходу модулятора, триггер меняет положение ключа с каждым тактовым импульсом, подготавливая возможность переключения КлЗ при одинаковых фазах колебаний от СЧ1 и СЧ2.

На рис. 6.15 показаны осциллограммы сигналов в модуляторе по схеме, представленной на рис. 6.14, когда несущая частота равна скорости передачи информации f₀ = 1/т, так что за время передачи символа «0» укладывается 0,75 периода частоты/, а за время передачи символа «1» укладывается 1,25 периода частоты /₂. Кривая 1 показывает тактовые импульсы, кривая 2 — модулирующую последовательность s (t), а кривая 3— вид выходного МЧМ сигнала u (t). Видно, что манипуляция частоты происходит в моменты фаз, кратных п/2, без ее разрыва.