Формирование и передача сигналов с КАМ.

При модулировании сразу двух параметров: амплитуды и фазы, сигнальные точки будут размещаться в дву­мерном сигнальном пространстве более рационально, поэтому увеличение спектральной эффективности не будет сопровождать­ся резким уменьшением минимального расстояния. Здесь снято ограничение на то, чтобы сигнальные точки располагались только на прямой линии (AM), либо только на окружности (ФМ).

Передаваемый сигнал со­стоит из двух квадратур­ных несущих, модулирован­ных по амплитуде много­уровневыми последова­тельностями импульсов. Вид модуляции называют комбиниро­ванной амплитудно-фазо­вой модуляцией (АМ-ФМ). Геометрически сигналы с этим видом модуляции могут быть представлены в виде двумерного сиг­нального созвездия точек в двумерном пространстве сигналов. Энергетический выигрыш, обеспечиваемый АМ-ФМ сигналами по сравнению с ФМ сигналами возрастает с увеличением М. С точки зрения простоты технической реализации уст­ройств модуляции и демодуляции наибольший интерес представ­ляют сигнальные созвездия прямоугольной конфигурации. Они образуются путем сложения двух квадра­турных несущих, модулированных по амплитуде многоуровневыми последовательностями импульсов. Ширина полосы частот, занимаемая АМ-ФМ и ФМ сигналами, одна и та же. Поэтому они име­ют и одинаковую спектральную эффективность.

Рассмотрим общий вид сигнала, модулированного по фазе: . С учетом простейших тригонометрических соотношений данную формулу несложно привести к виду: . Из полученного выражения видно, что исходный сигнал можно представить в виде суммы двух гармонических составляющих, смещенных друг относительно друга по фазе на 90°, так как .

В передатчике, производящем модуляцию, одна из этих составляющих синфазна сигналу генератора, а вторая находится в квадратуре по отношению к этому сигналу. Синфазная составляющая обозначается как I (In Phase), а квадратурная – как Q (Quadrature).

Исходный сигнал несложно преобразовать:

.

Если ввести обозначения ; , то получим следующий вид сигнала: , , .

Для осуществления КАМ-16 необходимо сформировать его созвездие. Вся координатная плоскость разделена на 4 квадранта, в которых первые 2 бита каждого из четырех состояний совпадают друг с другом. Следующие 2 бита однозначно отвечают за смещение соответствующего состояния относительно начала координат: четвертый бит определяет смещение по горизонтали, а третий по вертикали.

Два варианта на рис.1.2 ( символьные пространства соответствующие четырехпозиционной квадратурно - амплитудной манипуляции) демонстрируют возможность двух вариантов манипуляции амплитудой: каждая из составляющих сигнала может или присутствовать с заданной амплитудой, или отсутствовать (два ортогональных двоичных сигнала). При втором варианте каждая из составляющих присутствует с заданной амплитудой, но с разными фазами. Фазы сигналов также меняются в соответствии с двоичным кодом. Второй вариант представляется более предпочтительным, потому передаваемый сигнал имеет равномерную мощность, не имеет пиковых амплитуд.

Рис. 1.2 Варианты символьного пространства четырехпозиционной квадратурно - амплитудной манипуляции.
43 Усиление мощности колебаний и сигналов в радиопередатчиках, в т.ч сложение мощностей генераторов

В состав усилителя мощности входят активный элемент, согласующие цепи, а также цепи питания и смещения. Чтобы расчетный режим был реализован на практике, нужно правильно спроектировать внешние цепи усилителя — питания, смещения и согласования. Исходными для расчета внешних цепей являются следующие электрические величины, полученные в результате расчета режима АЭ: напряжения источников питания Е_п и смещения Е_см, оптималь­ное сопротивление нагрузки R_K АЭ (пересчитанное к выводам генератора тока в эквивалентной схеме транзистора), входное сопротивление АЭ. Цепь питания содержит источник постоянного напряжения Е_п и блокировочные элементы. Существует две системы питания — параллельная, когда источник питания, АЭ и входная согласующая цепь включены параллельно, и последовательная (рис. 2.1) (предполагается, что в последовательной схеме согласующая цепь пропускает постоянный ток). Благодаря блокировочным элементам С_бл и L_бл исключаются потери мощности высокой частоты в источнике питания и устраняется нежелательная связь между каскадами передатчика через источник питания. Разделительная емкость С_р в параллельной схеме нужна для развязки по постоянному току активных элементов данного и последующего каскада. Блокировочные и разделительные элементы не должны влиять на режим работы АЭ по переменному току. Как и цепь питания, цепь смещения состоит из источника постоянного напряжения и блокировочных элементов. Для подачи постоянного напряжения на управляющий электрод АЭ можно также применить последовательную или параллельную цепь фиксированного смещения (рис. 2.2). В первом случае цепь смещения включают последовательно с источником возбуждения и АЭ, во втором — параллельно. Помимо фиксированного в усилителях применяют автоматическое смещение. Автосмещение образуется в результате падения по-стоянного напряжения на сопротивлении автосмещения R_см из-за протекания по нему постоянной составляющей входного тока. Различные варианты схем автосмещения изображены на рис. 2.3. В первых трех схемах (а—в) автосмещение создается постоянной составляющей тока управляющего электрода I_у0. Постоянный ток I_у0 появляется из-за выпрямляющего действия входной части АЭ. Если R_CM значительно больше модуля входного сопротивления АЭ и можно пренебречь потерями Р_вх на сопротивлении автосмещения, то часто применяется схема рис. 2.3, в. Для схем рис. 2.3, а —в напряжение автосмещения рассчитывается по формуле U_CIi = I_у0Rсм.

Отметим Достоинства и недостатки фиксированного и автоматического смещения. Досто­инство фиксированного смещения заключается в возможности получения любых напряжений, как положительных, так. и отрицательных, недостатком является необходимость применения отдельного источника постоянного напряжения. Автосмещение не требует применения специального источника, но позволяет получать напряжение от источника питания только отрицательной полярности, что ограничивает диапазон возможных углов отсечки.

Использование