Параметры и спектр сигнала при импульсной модуляции

Импульсная модуляция (ИМ) широко используется в радиолокации, при передаче телеметрической информации и в других случаях. Излучаемый РПДУ сигнал, модулированный последовательностью прямоугольных импульсов показан на рис. 23.1. Спектр радиосигнала при ИМ широкий, поэтому ее применяют в РПДУ СВЧ диапазона.

Рис. 23.1. Излучаемый ИМ сигнал

При ИМ сигнал определяют следующие параметры: t - длительность импульса; Т - период повторения импульсов; q=(Т–t)/t - скважность; f₀ - частота несущей; Р_и - мощность сигнала в импульсе; Р_ср=Р_и(t/Т) - средняя мощность сигнала; Df_cп - ширина спектра излучаемого сигнала; вид модуляции импульсов. Раскроем содержание последнего параметра. Импульсы, модулирующие несущую частотой f₀, могут быть, в свою очередь, сами промодулированы. При этом различают: амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), временно-импульсную модуляцию (ВИМ), кодово-импульсную модуляцию (КИМ), внутриимпульсную модуляцию - частотную или фазовую. Спектр сигнала при ИМ определяется в два этапа. На первом этапе определяется спектр периодической последовательности импульсов, модулирующих несущую; на втором этапе - спектр промодулированной импульсами несущей. При периодической последовательности прямоугольных импульсов (рис. 23.1, а) спектр можно получить, разложив функцию в ряд Фурье. В результате получим для амплитуд составляющих в этом спектре, следующих через интервалы W=2p/Т или F=1/Т:

, (23.l)

где Е - амплитуда импульса (рис. 23.1, a); k- целое положительное число.

Спектр можно рассчитать также по программе, представленной на рис. 23.2, в которой принято: AM=Е, a=t/T, N - число рассчитываемых спектральных составляющих.

a := 0,1 N := 20 AM := 1

k := 0 … N

Пример расчета линейчатого спектра при AM=Е=1, a=t/Т=0,1, N=20 приведен на рис. 23.3. Из (23.1) и рассмотренного примера следует, что при w=2pk/t или f=k/t амплитуда A_k=0.

Рис. 23.2 Пример расчета линейчатого спектра при ИМ

Спектр периодической последовательности радиоимпульсов (рис. 23.1, б) подобен спектру на рис. 23.2, но симметричен и смещен относительно начала координат на частоту несущей f₀. Пример центральной части такого спектра представлен на рис. 23.3. Теоретически ширина спектра рассматриваемого сигнала бесконечна. Однако большая часть его энергии сосредоточена в полосе Df_сп=6/t (согласно рис. 23.3 принимается во внимание основной и по два с каждой стороны боковых «лепестка» спектра).

Рис. 23.3. Пример центральной части спектра периодической

последовательности радиоимпульсов