4. Тональні модулятори

У цих модуляторах використовується принцип частотної (тональної) маніпуляції| (ЧМн), при якій кожному рівню|посиланню| модулюючого сигналу за­дається| гармонійний сигнал певної частоти (тону). Перше застосування|застосування| ЧМн було відмічене в 1915 році (США, В.|ст.| Паульсен). У СРСР роботи по багатопозиційній| ЧМн |для телеграфії проводилися академіком А. Н. Щукіним; на основі проведених досліджень ним була розроблена сис­тема| подвійного частотного телеграфування. Широке поширення|розповсюдження| ЧМн знай­шла| в модемних протоколах зв'язку. Наприклад, в двохканальному (дуплексному) мо­демі| V.21 на нижньому каналі (його зазвичай|звично| використовує викликаючий модем) логічна| 1 передається частотою 980 Гц, а 0 — 1180 Гц. На верхньому каналі (у випадку|у разі| модему, що «відповідає») 1 передається частотою 1650 Гц, а 0 — 1850 Гц. При цьому тривалість вихідного рівня|посилання| задається тривалістю τ вхідної, і ЧМн |із|сигнал в цьому випадку може бути представлений|уявляти| у вигляді|виді|:

u₁(t)= U * cos (ω₁t +φ₁); u₂(t)= U * cos (ω₂t + φ₂); 0 ≤ t ≤τ.

де ω_1, φ₁ — частота і фаза рівня, що відповідає, наприклад, логічній 1 або позитивній напівхвилі синусоїди; ω2, φ2 — те ж саме, але для логічного 0 або від’ємної напівхвилі.

Мінімальна смуга частот, зайнята|позичати| ЧМн сигналом, визначається | виразом|виразом|:

∆f= ∆f_p+ 1/τ,

де ∆f_p — інтервал рознесення рівнів u₁(t) і u₂(t) по частоті; визначається параметром Frequency Spacing модулятора FSK (рис. 6).

Рис. 6. Тональні модулятори

На рис. 7 зображено схему тонального модулятора і демодулятора.

4-рівневий модулюючий сигнал з джерела 11 рівномірно розподілених випадкових символів (рис. 7,а) поступає на модулятор 10 з параметрами: кількість тонів (Number of Tones) – 4 (у відповідності з кількістю рівнів джерела 11); найменше значення частоти тону (Lowest Frequency) — 1000 Гц (відповідає рівню 0 модулюючого сигналу); зсув частоти (Frequency Spacing) — 500 Гц, тобто рівням 1, 2 і 3 В модулюючого сигналу відповідають частоти 1500, 2000 і 2500 Гц на виході модулятора. Після проходження через гаусів канал 9 з рівнем шуму 10 дБ модульований сигнал поступає на 4 синхронних детектора 4—7, схеми яких однакові (рис. 7,б) і відрізняються тільки настройками генератора опорної частоти 13 (1000, 1500, 2000 і 2500 Гц). Комплексні сигнали цього генератора і модулятора перемножуються в блоці 14, вихідний сигнал якого фільтрується інтегратором-накопичувачем 15 з частотою скидання 500 Гц, після чого проводиться виділення модуля комплексного сигналу блоком 16. Вихідні сигнали детекторів (осцилограма 1) поступають на входи блоку 7, на виході якого формується потік відновлених символів (осцилограма 2), ідентичних початковим (осцилограма 3), затриманих блоком 12 на час передачі і обробки модульованого сигналу.

Рис. 7. Тональні модулятор і демодулятор