Амплитудная манипуляция

Амплиту́дная манипуля́ция (АМн; англ. Amplitude shift keying [ASK]) — вид манипуляции, при котором скачкообразно меняется амплитуда несущего колебания в зависимости от значения символа информационной последовательности.
Формула для сигнала с амплитудной манипуляцией имеет вид:
где — константа, — информационная последовательность, — константа. Значение выбирается, исходя из нужных значений амплитуды сигнала на выходе передатчика.
Комплексная огибающая сигналов с амплитудной манипуляцией имеет вид:
Двоичная амплитудная манипуляция
[править | править код]Для двоичной манипуляции принимает два значения или . Тогда при выборе имеем амплитуду сигнала, равную или , при выборе имеем амплитуду сигнала, равную или [1].
Многопозиционная амплитудная манипуляция
[править | править код]Спектральная эффективность сигналов с амплитудной манипуляцией может быть существенно повышена, если использовать большее количество значений амплитуды радиосигнала. В этом случае представляет собой многоуровневый информационный сигнал, представляющий собой последовательность канальных символов с возможными значениями . Для перехода к многоуровневой манипуляции можно сгруппировать биты исходного информационного сообщения в группы по битов, где — основание канального алфавита (число уровней манипуляции), и каждой группе сопоставить одно из значений амплитуды радиосигнала. Например, для 8-ми позиционной амплитудной манипуляции имеем восемь групп . Каждой группе соответствует некоторая амплитуда радиосигнала из множества . Таким образом, получается многоуровневый (многопозиционный) сигнал M-ASK, амплитуда которого принимает одно из возможных значений на интервале длительности канального символа.
Энергетический спектр комплексной огибающей сигналов с М-позиционной амплитудной манипуляцией (для ) имеет вид[2]:
- ,
где — длительность одного канального символа, — дельта-функция, её появление в спектре связано с тем, что сигнальное созвездие сигналов с амплитудной манипуляцией несимметрично относительно начала координат.
Многопозиционный сигнал имеет в меньшую ширину главного лепестка и более низкий уровень боковых лепестков, т.е. имеет большую спектральную эффективность по сравнению с двухуровневым сигналом[3].
Амплитудная манипуляция имеет невысокую энергетическую эффективность (так как средний уровень мощности существенно меньше максимального), имеет большой пик-фактор, поэтому требует высокой линейности усилительной характеристики и большого динамического диапазона усилителя мощности. Влияние аддитивного шума или помехи непосредственно изменяет амплитуду сигнала, поэтому амплитудные виды модуляции не обладают высокой помехоустойчивостью. Однако они достаточно просты в реализации. Амплитудная манипуляция имеет ограниченное применение[4].
Вероятность ошибочного когерентного приёма бита при использовании сигналов с М-позиционной амплитудной манипуляцией и кода Грея (значения соседних точек сигнального созвездия отличаются на один бит) в условиях аддитивного белого гауссова шума имеет вид[5]:
- ,
где — Q-функция, — энергия, затрачиваемая на передачу одного бита, — спектральная плотность белого шума.
Таким образом, при увеличении основания канального алфавита вероятность ошибочного приема бита увеличивается, то есть помехоустойчивость приёма сигналов с амплитудной манипуляцией уменьшается.
Применение
[править | править код]При работе с азбукой Морзе радиолюбители используют амплитудную манипуляцию[6]. В передатчике этот метод реализуется наиболее просто по сравнению с другими видами манипуляции (в простейшем случае — просто включается и выключается электрическое питание передатчика).
Соответственно, включение или выключение выполняется оператором с помощью телеграфного ключа или с помощью автоматического формирователя телеграфных посылок (датчика кода Морзе). Огибающая радиоимпульса (элементарной посылки — точки или тире) практически, естественно, не прямоугольная, а имеет плавно нарастающий передний фронты и плавно спадающий спад. Если фронт и спад сделать очень короткими, то ширина спектра сигнала может стать недопустимо большой, что создаст помехи радиостанциям работающим на соседних частотах.
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Выбор оптимального метода модуляции сигнала в современных цифровых системах радиосвязи. Моделирование в среде AWR Design Environment. — М. 2008. — C. 17.
- ↑ Выбор оптимального метода модуляции сигнала в современных цифровых системах радиосвязи. Моделирование в среде AWR Design Environment. — М. 2008. — C. 18.
- ↑ Выбор оптимального метода модуляции сигнала в современных цифровых системах радиосвязи. Моделирование в среде AWR Design Environment. — М. 2008. — C. 19.
- ↑ Выбор оптимального метода модуляции сигнала в современных цифровых системах радиосвязи. Моделирование в среде AWR Design Environment. — М. 2008. — C. 20.
- ↑ Ali Grami. Introduction to Digital Communications, 2016. — P. 340.
- ↑ Бунин С. Г., Яйленко Л. П. Справочник радиолюбителя-коротковолновика. 1984.
Это заготовка статьи о телекоммуникациях. Помогите Википедии, дополнив её. |