Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лаб_2_Модуляция.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
754 Кб
Скачать
☆
  1. Амплитудная манипуляция .

Амплитудная манипуляция осуществляется функциями dmod (формируется вещественный выходной сигнал) и dmodce (формируется комплексная огибающая) пакета Communications при указании в них параметра типа модуляции 'ask'. Следующий за ним параметр M указывает количество используемых уровней манипуляции. Символы, подлежащие передаче, должны принимать целочисленные значения, лежащие в диапазоне 0…M–1. Символу 0 соответствует значение амплитуды, равное –1, а символу M–1 — значение амплитуды, равное 1. Остальные уровни равномерно распределены между этими значениями. Таким образом, строго говоря, в данном случае может меняться не только амплитуда, но и фаза несущего колебания (отрицательные амплитудные множители соответствуют изменению фазы на 180° ).

В качестве примера построим график сигнала, содержащего все возможные символы при 8-позиционной АМн:

На графике хорошо виден бросок фазы в середине сигнала. Кроме того, можно заметить, что фазы посылок в первой и второй половинах сигнала, имеющих одинаковые амплитуды, отличаются на 180° .

  1. Фазовая манипуляция

Фазовая манипуляция осуществляется функциями dmod (формируется вещественный выходной сигнал) и dmodce (формируется комплексная огибающая) пакета Communications при указании в них параметра типа модуляции 'psk'. Следующий за ним параметр M указывает количество используемых градаций начальной фазы. Символы, подлежащие передаче, должны принимать целочисленные значения, лежащие в диапазоне 0…M–1. Символу k соответствует значение начальной фазы, равное 2p k/M радиан, или 360k/M градусов.

В качестве примера построим график сигнала, содержащего все возможные символы при 4-позиционной ФМн:

На графике видны скачки фазы на 90° , происходящие при переходе от одного символа к другому.

  1. Частотная манипуляция

Частотная манипуляция осуществляется функциями dmod (формируется вещественный выходной сигнал) и dmodce (формируется комплексная огибающая) пакета Communications при указании в них параметра типа модуляции 'fsk'. Следующие за ним параметры M и tone указывают соответственно количество используемых частот манипуляции и расстояние между соседними частотами (по умолчанию значение параметра tone равно символьной скорости Fd). Символы, подлежащие передаче, должны принимать целочисленные значения, лежащие в диапазоне 0…M–1. Символу k соответствует смещение частоты (относительно несущей частоты Fc), равное tone*(1–M+2*k)/2.

В качестве примера сформируем 2-позиционный (бинарный) ЧМн-сигнал, в котором возможным значениям символов 0 и 1 соответствуют частоты 800 и 1600 Гц. Символьная скорость будет равна 400 символам в секунду, а частота дискретизации — 16 кГц:

На графике хорошо заметно двукратное изменение частоты сигнала при смене значения передаваемого бита. В данном примере на длительности символа укладывается два периода колебания при передаче нулевого бита и четыре периода — при передаче единичного бита.

4. Квадратурная модуляция

Сигнал с квадратурной модуляцией (КАМ) представляет собой сумму двух несущих колебаний одной и той же частоты, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90° , каждая из которых модулирована по амплитуде своим модулирующим сигналом:

sКАМ(t) = a(t) cos(w 0t) + b(t) sin(w 0t).

Косинусная составляющая называется синфазной, синусная — квадратурной.

Сигнал с КАМ можно представить в следующем виде:

.

Таким образом, у КАМ-сигнала зависят от времени и амплитуда, и начальная фаза.

АМ с подавленной несущей осуществляется функциями amod (формируется вещественный выходной сигнал) и amodce (формируется комплексная огибающая) пакета Communications при указании в них параметра типа модуляции 'qam'. Модулирующий сигнал x должен быть матрицей с четным числом столбцов, при этом столбцы с нечетными номерами служат синфазными модулирующими сигналами, а столбцы с четными номерами — квадратурными модулирующими сигналами.

Сформируем сигнал с квадратурной модуляцией, использовав в качестве модулирующих сигналов гармонические колебания разных частот, и построим график сигнала 

Вариант

1

2

3

4

(Несущая частота)

2000 Гц

2100 Гц

2200 Гц

2300Гц

АМ- Модуляция

Вариант

1

2

3

4

Частота синусоидального сигнала

1000 Гц

1100 Гц

1200 Гц

1300 Гц

Carrier frequency (Несущая частота)

10000 Гц

12500 Гц

13000 Гц

13500 Гц

ЧМ –модуляция

Вариант

1

2

3

4

Частота синусоидального сигнала

1000 Гц

1100 Гц

1200 Гц

1300 Гц

Carrier frequency (Несущая частота)

10000 Гц

12500 Гц

13000 Гц

13500 Гц

ФМ-модуляция

Вариант

1

2

3

4

Частота синусоидального сигнала

1000 Гц

1100 Гц

1200 Гц

1300 Гц

Carrier frequency (Несущая частота)

2500 Гц

3000 Гц

3500 Гц

4000 Гц

BPSK-Модуляция (Двоичная фазовая манипуляция)

где   определяет огибающую сигнала;   является модулирующим сигналом.   может принимать   дискретныхзначений.   — частота несущей; t — время. Если  , то фазовая манипуляция называется двоичной фазовой манипуляцией (BPSK, B-Binary — 1 бит на 1 смену фазы)

Двоичная фазовая манипуляция (англ. BPSK — binary phase-shift keying) — самая простая форма фазовой манипуляции. Работа схемы двоичной ФМн заключается в смещении фазы несущего колебания на одно из двух значений, нуль или  (180°). Двоичную фазовую манипуляцию можно также рассматривать как частный случай квадратурной манипуляции (QAM-2).

Вариант

1

2

3

4

Смещение фазы в рад.

0

0.5

0,75

1

QAM- модуляция

Квадратурная (амплитудная) модуляция (КАМ, КАМн; англ. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) — разновидностьамплитудной модуляции сигнала, которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых пофазе относительно друг друга на 90°, каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом:

,

где   и   — модулирующие сигналы,   — несущая частота.

Квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМн, англ. Quadrature Amplitude-Shift Keying (QASK)) называется манипуляция, при которой изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить количество информации, передаваемой одним состоянием (отсчётом) сигнала. В англоязычной литературе такой тип манипуляции часто называют QAM, обозначение QASK применяется редко.

Вариант

1

2

3

4

Смещение фазы в рад.

0

0.5

0,75

1