6.9. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ С ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Согласно теореме Котельникова непрерывное колебание может быть передано по линии связи с необходимой точностью путем передачи отдельных мгновенных значений этого колебания:

взятых для моментов временй, отстоящих друг от друга на величину где наивысшая частота, содержащаяся в колебании

В системах связи, основанных на этом принципе (импульсных системах), для передачи колебания используется периодическая последовательность импульсов 00

При этом один из параметров этой последовательности изменяется в соответствии с изменением мгновенных значений (6.102) передаваемого колебания

Модулированную последовательность импульсов на выходе первой ступени модуляции можно записать в виде 00

Здесь огибающая импульса, причем при где — длительность импульса.

Для передачи колебания по радио необходимо применить еще одну ступень модуляции. При этом может быть использована любая из систем модуляции, рассмотренных в § 6.6. Однако чаще всего во второй ступени модуляции модулированная последовательность импульсов перемножается с гармоническим напряжением несущей, в результате чего получается сигнал

Эту операцию перемножения называют амплитудной модуляцией и обозначают соответствующие системы сокращениями типа АИМ-АМ, ФИМ-АМ, ШИМ-АМ и т. д.

Особенностью такого вида вторичной модуляции является то, что при нем сохраняется одно из преимуществ импульсных систем связи — наличие пауз между короткими отрезками сигнала. Эти паузы, в частности, можно использовать для уплотнения канала (см. гл. 8).

Сигнал, излучаемый передатчиком, представляет собой колебание, зависящее от времени и передаваемого сообщения:

Потенциальную помехоустойчивость импульсных систем модуляции можно определить исходя из общей формулы (6.77) для прямых систем модуляции несущей или формулы (6.78) для интегральных систем.

Подробные исследования помехоустойчивости импульсных систем модуляции читатель может найти в работе [6]. Здесь мы ограничимся лишь изложением результатов.

Потенциальная помехоустойчивость системы АИМ-АМ оказывается равной потенциальной помехоустойчивости аналоговой системы АМ и, следовательно, очень низкой.

Из всех систем импульсной модуляции наиболее помехоустойчивыми являются ФИМ и ЧИМ. Так как первая из них несколько проще, то для передачи сигналов по каналам связи используется почти исключительно ФИМ-АМ. Виды модуляции АИМ и ШИМ в каналах связи практически не используются и применяются лишь в процессе обработки сигналов.

Остановимся поэтому подробнее только на определении помехоустойчивости системы ФИМ-АМ.

Обобщенный выигрыш в системе ФИМ-АМ определяется следующим выражением:

где коэффициент зависящий от формы пульса; максимальная девиация положения импульса.

Как видим, помехоустойчивость системы ФИМ зависит от формы импульса. При оптимальном выборе параметров системы

При что соответствует треугольной форме импульсов,

Это совпадает с формулой (6.92) для системы с частотной модуляцией. Следовательно, потенциальная помехоустойчивость системы ФИМ-АМ при оптимальном выборе параметров и системы ЧМ при том же значении а одинакова. Впрочем, как мы скоро

убедимся, при ФИМ можно использовать более широкий спектр, чем при ЧМ, т. е. иметь большее значение а и больший обобщенный выигрыш.

Формулы, определяющие интенсивность шума на выходе приемника в системе с ФИМ, справедливы и для соответствующих систем с ШИМ. Однако при этом следует помнить, что в системе с ШИМ средняя длительность импульсов больше, чем в системе с ФИМ. Поэтому потенциальная помехоустойчивость ШИМ ниже, чем ФИМ.

В настоящее время широко применяется пороговый прием сигналов с ФИМ-АМ, при котором момент прихода импульса определяется как момент перехода огибающей через некоторый пороговый уровень. Относительно слабые помехи слегка изменяют форму огибающей и поэтому смещают момент пересечения порога. Чем круче фронт импульса, тем меньше смещение, вызываемое помехой. Поэтому расширение спектра, позволяющее увеличить крутизну фронта, приводит при слабых помехах к увеличению выигрыша (6.108). При большом уровне помех отдельные их выбросы могут превысить пороговый уровень и вызывать ложные срабатывания выходных устройств в промежутках между импульсами. Кроме этого, выбросы помехи могут подавлять отдельные импульсы сигнала. Еслн пиковое значение помехи равно или больше порогового уровня приемника, то вероятность ложных срабатываний (аномальных ошибок) резко увеличивается и прием становится практически невозможным.

Таким образом, порог помехоустойчивости определяется порогом срабатывания прнемпнка. Обычно пороговый уровень в приемнике выбирается равным половине амплитуды сигнала в пнке импульса. В этом случае порог помехоустойчивости при пикфакторе помехи будет

Пороговая мощность при этом равна

При оптимальном выборе параметров системы

Полученные выражения показывают, что пороговая мощность сигнала в импульсных системах с амплитудной модуляцией несущей в первом приближении не зависит от полосы пропускания приемника. Это обусловливает одно из важнейших преимуществ импульсных систем по сравнению, например, с частотной модуляцией. Действительно, выбирая достаточно малую длительность импульса, можно увеличить величину выигрыша системы, не увеличивая при этом пороговую мощность сигнала. В системе же с частотной модуляцией увеличение выигрыша за счет расширения полосы частот канала ведет к увеличению пороговой мощности сигнала. Именно поэтому при ФИМ-АМ можно реализовать большее значение а, чем при ЧМ.