Меню Главная Случайная статья Настройки Амплитудная манипуляция Материал из https://ru.wikipedia.org Амплитудная манипуляция (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: ${\displaystyle u_{\text{am}}(t)=A(c(t)+B)\cos(\omega _{0}t),}$ где ${\displaystyle A}$ — константа, ${\displaystyle c(t)}$ — информационная последовательность, ${\displaystyle B}$ — константа. Значение ${\displaystyle B}$ выбирается, исходя из нужных значений амплитуды сигнала на выходе передатчика. Комплексная огибающая сигналов с амплитудной манипуляцией имеет вид: ${\displaystyle U_{\text{am}}(t)=A(c(t)+B).}$ Содержание 1 Двоичная амплитудная манипуляция 2 Многопозиционная амплитудная манипуляция 3 Применение 4 См. также 5 Примечания Двоичная амплитудная манипуляция Для двоичной манипуляции ${\displaystyle c(t)}$ принимает два значения ${\displaystyle 0}$ или ${\displaystyle 1}$. Тогда при выборе ${\displaystyle B=0}$ имеем амплитуду сигнала, равную ${\displaystyle 0}$ или ${\displaystyle A}$, при выборе ${\displaystyle B=1}$ имеем амплитуду сигнала, равную ${\displaystyle A}$ или ${\displaystyle 2A}$[1]. Многопозиционная амплитудная манипуляция Спектральная эффективность сигналов с амплитудной манипуляцией может быть существенно повышена, если использовать большее количество значений амплитуды радиосигнала. В этом случае ${\displaystyle c(t)}$ представляет собой многоуровневый информационный сигнал, представляющий собой последовательность канальных символов с возможными значениями ${\displaystyle 0,1,2...M-1}$. Для перехода к многоуровневой манипуляции можно сгруппировать биты исходного информационного сообщения в группы по ${\displaystyle \log _{2}M}$ битов, где ${\displaystyle M}$ — основание канального алфавита (число уровней манипуляции), и каждой группе сопоставить одно из ${\displaystyle M}$ значений амплитуды радиосигнала. Например, для 8-ми позиционной амплитудной манипуляции ${\displaystyle (M=8)}$ имеем восемь групп ${\displaystyle [000,001,010,011,100,101,110,111]}$. Каждой группе соответствует некоторая амплитуда радиосигнала из множества ${\displaystyle [0,A,2A,3A,4A,5A,6A,7A]}$. Таким образом, получается многоуровневый (многопозиционный) сигнал M-ASK, амплитуда которого принимает одно из ${\displaystyle M}$ возможных значений на интервале длительности канального символа. Энергетический спектр комплексной огибающей сигналов с М-позиционной амплитудной манипуляцией (для ${\displaystyle B=0}$) имеет вид[2]: ${\displaystyle G(f)={\frac {A^{2}T_{c}}{4}}({\frac {\sin(\pi fT_{c})}{\pi fT_{c}}})^{2}(1+{\frac {1}{T_{c}}}\delta (f))}$, где ${\displaystyle T_{c}=T_{b}\log _{2}M}$ — длительность одного канального символа, ${\displaystyle \delta (f)}$ — дельта-функция, её появление в спектре связано с тем, что сигнальное созвездие сигналов с амплитудной манипуляцией несимметрично относительно начала координат. Многопозиционный сигнал имеет в ${\displaystyle \log _{2}M}$ 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]: ${\displaystyle p_{\text{ош}}={\frac {2(M-1)}{M\log _{2}M}}Q({\sqrt {{\frac {6\log _{2}M}{M^{2}-1}}{\frac {E_{b}}{N_{0}}}}})}$, где ${\displaystyle Q(x)={\frac {1}{\sqrt {2\pi }}}\int \limits _{x}^{\infty }\exp \left(-{\frac {u^{2}}{2}}\right)\,du={\frac {1}{2}}\operatorname {erfc} \left({\frac {x}{\sqrt {2}}}\right)}$ — Q-функция, ${\displaystyle E_{b}}$ — энергия, затрачиваемая на передачу одного бита, ${\displaystyle N_{0}}$ — 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 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 Частотная манипуляция Фазовая манипуляция Квадратурная амплитудная манипуляция RST Примечания 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.