4.3. МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДУЛЯЦИИ

Поскольку при рассмотренной в разд. 4.2 передаче в первичной полосе частот сигналы данных имели постоянные составляющие, то и канал связи должен был пропускать постоянный ток. Если же передаваемые сигналы данных закодированы так, что не имеют постоянных составляющих, то нижняя граничная частота канала должна быть лишь достаточно малой по сравнению с найквистовской частотой. Кроме того, при передаче в первичной полосе частот предполагается, что канал незначительно срезает спектр сигналов в высокочастотной области. Эти допущения, как уже отмечалось (см. разд. 3.1), в общем выполняются для жильных пар кабелей.

Однако такие каналы связи, как, например, каналы ТЧ, имеют лишь ограниченную полосу пропускания. Нижняя граничная частота у них недостаточно мала, чтобы обеспечить непосредственную передачу первичных сигналов, а на более высоких частотах быстро возрастает затухание. Иначе говоря, имеется лишь резко ограниченная полоса частот, в которой возможна передача. Поэтому передаваемые сигналы данных необходимо преобразовать так, чтобы наиболее существенные компоненты их спектров лежали в полосе пропускания канала связи. Это достигается с помощью модуляции некоторого несущего колебания передаваемым сигналом данных. Несущее колебание можно модулировать по амплитуде А, частоте или фазе . В результате модуляции основные компоненты спектра

первичного (модулирующего) сигнала данных перемещаются в окрестность несущей частоты

Наглядное представление о методах модуляции и возникающих них спектрах сигналов дает рис. 4.25 [4.23, 6, 14]. Для упрощения предполагается, что передается периодическая последовательность со скоростью . В разд. 4.1.4 отмечалось, что для передачи со скоростью нужна, как минимум, полоса частот от 0 до найквистовская полоса. В спектре последовательности как показано на рис. 4.25, в первом ряду, имеется основная гармоника с частотой .

Рис. 4.25. Методы модуляции

Чтобы информация могла быть восстановлена на приеме, эта спектральная линия, частота которой соответствует найквистовской частоте или должна быть передана. Поэтому на спектральной диаграмме рис. 4.25 она выделена жирной линией.

Временные и спектральные диаграммы сигналов, полученных в результате скачкообразного изменения амплитуды, частоты или фазы несущего колебания в соответствии с прямоугольной формой первичного сигнала, при разных методах модуляции оказываются различными (рис. 4.25 соответствует случаю, когда пер вичным сигналом является периодическая последовательность). При двух состояниях первичного модулирующего сигнала

говорят о двоичной модуляции, при скачкообразном изменении амплитуды, частоты или фазы — о манипуляции.

Рассматривая отдельные методы модуляции, мы коснемся также использования полосы частот, которое уже обсуждалось в разд. 4.1 для первичных сигналов. Как видно из рис. 4.25, при передаче с модуляцией возникают две боковые полосы. Таким образом, в данном случае по сравнению с передачей в первичной полосе частот удельная скорость вдвое меньше. Какие возможности имеются для повышения удельной скорости передачи — передача с одной боковой полосой и с частично подавленной боковой полосой, специальные методы, как, например, передача с помощью двух сдвинутых на 90° по фазе несущих и с помощью многопозиционщых сигналов — все это будет обсуждаться в последующих разделах.

При всех указанных методах для оптимальной демодуляции на приеме из сигнала данных, или из передаваемого вместе с ним пилот-сигнала должно быть выделено несущее колебание. Это особенно необходимо по той причине, что при передаче сигналов по телефонным соединительным трактам возникают сдвиги частоты (см. разд. 3.2.2.6). Мы еще коснемся подробнее проблем восстановления частоты и фазы несущего колебания при этих методах в разд. 4.4.2.

Вероятность ошибки при различных методах модуляции, в частности и для многопозиционных сигналов, будет рассмотрена в разд. 4.5. Некоторое общее сравнение можно провести уже по спектрам, показанным на рис. 4.25. Первые боковые линии на частоте или самые высокие при фазовой модуляции, ниже при частотной и еще ниже при амплитудной модуляции. Уже это, очень простое рассмотрение позволяет сделать заключение о чувствительности методов модуляции к помехам, которая подробнее исследуется в следующих разделах.