PDA

Просмотр полной версии : Амплитудно-фазовая модуляция или неслучившаяся революция в радиовещании



RV0APS
04.01.2016, 17:41
Итак, однажды экспериментируя с "синтетической АМ", которую получал из SSB, путем подачи на линейный вход трансивера звуковой сигнал, сдвигая его на некую величину и формируя генератором несущую в виде однотольного сигнала, заинтересовался и другими способами формирования пресловутой амплитудной модуляции. Бродя по архиву Российской государственной библиотеки, наткнулся на интересную разработку Сергея Чекчеева, который задался целью получить однополосный сигнал, огибающая которого бы повторяла форму звукового сигнала и не искажала бы его, при прохождении через АМ-детектор. Все слышали как бубнит SSB сигнал при прослушивании его на АМ-приемник. В общем автор указанной идеи, не только подвел теоретическую базу, но и практически сформировал подобный сигнал. Грубо говоря, был получен SSB сигнал, который прекрасно детектировался без искажений обычным АМ приемником. Указанный автор даже написал диссертацию на данную тему (http://dlib.rsl.ru/01000768082). Одно из полезных свойств такого сигнала с линейной амплитудно-фазовой модуляции (ЛАФМ), по замыслу автора, это сокращение полосы передаваемых частот на КВ-диапазонах. Конечно, с учетом того что СВ и КВ вещание в России полностью истреблено, то данная разработка будет интересна только в силу проведения каких-либо радиолюбительских экспериментов.

Так вот, что из себя представляет подобный передатчик. По утверждению автора, есть два пути получения данного сигнала.

Вариант 1.

Который состоит из двух модуляторов - амплитудного и фазового, а так же некоторых математических преобразований данных сигналов.


221314

Вариант 2.

221315

В данном варианте формирование ЛАФМ получается путем предискажения сигнала, который поступает на SSB передатчик.

Более того, автор опубликовывал схему формирования данной модуляции в журнале Радиохобби (http://info.linuxoid.in/journals/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D 0%B8%D0%BE%D1%85%D0% BE%D0%B1%D0%B1%D0%B8/1999/06.pdf) (1999/6 стр. 28).

На момент публиакции не было достаточно мощных компьютеров способных создать такой сигнал в режиме реального времени. Сегодня, думаю, вполне можно сделать программу которая бы сформировала ЛАФМ как говорится в real time.

Тем кто заинтересуется этим видом модуляции, добро пожаловать в обсуждение.

Кстати говоря есть еще ряд интересных видов модуляции, например SSB-FM, о которой, в частности писал небезызвестный автор websdr PA3FWM - http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn05.html, но это тема отдельного разговора.

sgk
04.01.2016, 18:14
На момент публиакции не было достаточно мощных компьютеров способных создать такой сигнал в режиме реального времени.
Публикация июнь 1999 года. В 1998 году были в личном пользовании материнки на Целероне 300 МГц где математические операции в сопроцессоре несколько операций выполнялись одновременно. Если программу написать на Ассемблере (у Автора на Турбо Паскале) то можно обрабатывать в реальном масштабе времени.

Слесарь
04.01.2016, 18:34
Микроконтроллер на 100 мГц специальным DSP модулем обрабатывает с полосой входного сигнала до 48 кГц и фильтрацией до сотого порядка...
Если знать что надо делать, можно и попробовать...

Alex-31
04.01.2016, 18:36
с учетом того что СВ и КВ вещание в России полностью истреблено

расчистилась "поляна", для того чтобы возродить КВ-вещание на новой технологической базе

в 20-х годах прошлого века именно радиолюбители "сыграли первую скрипку" в деле всеобщей радиофикации страны

может пришло время для нового просветительского подвига

RV0APS
04.01.2016, 18:39
sgk, можно и так. У меня первая идея была dll-ку написать в виде VST-плагина. С фильтрами и сумматорами понятно, они в виде готовых библиотек есть, а как квадратный корень извлечь и др. не представляю ).
В идеале бы вообще получить отдельное устройство с микрофонным или линейным входом, выход которого можно было подключать к трансиверу, например к линейному входу для цифровых модов. Второй вариант формирования ЛАФМ как раз предполагает некие предискажения, которые вносятся в сигнал, который затем поступает на SSB передатчик. Интересно конечно послушать такой сигнал в эфире. На что он будет похож. Несущей-то нет, а читаться будет отлично. Странно как-то.

Vikos
04.01.2016, 18:42
Очень интересно. А что весь "шаманизм" будет в балансном модуляторе или еще какие-то каскады SSB передатчика испытают на себе действие принудительной модуляции?

sgk
04.01.2016, 18:47
Микроконтроллер на 100 мГц специальным DSP модулем
В статье для Радиохобби материалы из диссертации 1993 года, работа была выполнена в конце 80-х.
Для линейки процессоров в те годы Intel 8086, Intel286, Intel386 были нужны внешние математические сопроцессоры: 8087, 287, 387 соответственно.
Установка сопроцессора увеличивала скорость выполнения мат. операций в 20 раз. Быстродействия ПЭВМ хватало и в те годы, надобности не было.

SYN
04.01.2016, 18:52
Весьма интересно, надо будет ознакомиться.

RV0APS
04.01.2016, 19:06
Очень интересно. А что весь "шаманизм" будет в балансном модуляторе или еще какие-то каскады SSB передатчика испытают на себе действие принудительной модуляции?
Судя по функциональной схеме №2, весь "шаманизм" будет в звуковой области. Кстати вот пример АМ, сформированного из SSB. 10Гц-вый генератор (биения которого слышно) создает искусственную несущую.
Записано на sdr.

RV0APS
05.01.2016, 07:46
Для начала попробовать что ли создать модель с обработкой в matlab-е. Пока на примере с wav-файлом.

RU9WG/9
05.01.2016, 09:54
Вдали от Родины или в глуши,<br>
Без интернета и другой цивилизации,<br>
Доставят новости коротковолновики<br>
При помощи линейной ампли-фазной модуляции.

Vikos
05.01.2016, 13:07
Судя по функциональной схеме №2, весь "шаманизм" будет в звуковой области. Кстати вот пример АМ, сформированного из SSB. 10Гц-вый генератор (биения которого слышно) создает искусственную несущую.
Записано на sdr.
Блин интрига! :smile: Уши конечно спотыкаются о биения, но я вообще не представлял что такое возможно! А частоту чуток поднять?

RU9WG/9
05.01.2016, 13:36
Как интересно! Слышно вздох перед "Дамы". Биения видно, воспринимается как тишина. Так можно и вещательную станцию слушать где-нибудь на месторождении. Там на вещательный приемник, кроме голоса из Китая, никакой другой пропаганды сладкой жизни нет. Зззаговоришшшь стихами

exEW1DC
05.01.2016, 14:59
"Несущей-то нет, а читаться будет отлично"

Непонятно как такой сигнал будет детектироваться, по какому принципу.

RV0APS
05.01.2016, 17:51
"Несущей-то нет, а читаться будет отлично"

Непонятно как такой сигнал будет детектироваться, по какому принципу.
Самому интересно. А то что несущей не будет это точно, поскольку в схеме есть преобразователь Гильберта.

Oleg 9
05.01.2016, 19:41
В данном рассмотрении амплитудно-фазовая модуляция - это ничто иное, как обычная амплитудная модуляция с одной боковой полосой. Потому как если из обычной двухполосной АМ убрать одну из боковых полос, то появится фазовая составляющая в промодулированном сигнале :smile:. Конечно же АМ с одной боковой полосой можно нормально принимать приёмником с диодным детектором и занимаемая таким сигналом полоса частот в эфире уменьшается в 2 раза из-за отсутствия второй боковой полосы.

RV0APS
05.01.2016, 20:00
Oleg 9, АМ с подавленной боковой, так и называется. А ЛАФМ именно однополосный сигнал. Почитайте формулу изобретения http://patents.su/2-1801248-radioperedayushhee-ustrojjstvo.html
По крайней мере так утверждает автор. Можно конечно допустить что он шарлатан.

Кстати в патенте и в автореферате нестыковка. В первом, при описании схемы ФВЧ указывается, а в реферате ФНЧ. Или это разные схемы формирования. В реферате указывается что имеется 5 решений.

Oleg 9
05.01.2016, 20:42
Oleg 9, АМ с подавленной боковой, так и называется. А ЛАФМ именно однополосный сигнал. Почитайте формулу изобретения http://patents.su/2-1801248-radioper...trojjstvo .html
По крайней мере так утверждает автор. Можно конечно допустить что он шарлатан.Дело немного в другом. Так выглядит осциллограмма огибающей обычного двухполосного АМ сигнала:
221435
Как видно, огибающая представляет собой синусоиду, которая появится на выходе детектора в виде синусоидального НЧ сигнала.

А так будет выглядеть огибающая, если у этого АМ сигнала просто убрать одну боковую полосу, фильтровым, фазовым или ещё каким методом:
221436
Видно, что вершины уплощились, а провалы приобрели более остроконечную форму. На выходе диодного детектора при этом будет уже не синусоидальный НЧ сигнал, который подавали на модулятор, а искажённый, содержащий помимо основного тона ещё и гармоники.
Таким образом просто обрезав вторую боковую полосу, получить "правильный" однополосный АМ сигнал не выйдет. И работа, которую Вы привели в первом сообщении посвящена как раз тому, как замодулировать однополосный АМ сигнал так, чтобы его огибающая соответствовала исходному модулирующему НЧ напряжению. Кстати в цифре это сделать не сложно. Но такой сигнал можно будет качественно принимать только на диодный детектор. Однополосным приёмником или приёмником с синхронным детектором он будут приниматься с искажениями. Может быть поэтому данный метод так и не получил распространения.

sgk
05.01.2016, 21:09
А так будет выглядеть огибающая, если у этого АМ сигнала просто убрать одну боковую полосу, фильтровым, фазовым или ещё каким методом:

Для полноты картины, так выглядят два ВЧ сигнала с разницей частот 260 Гц на резисторе сумматора.
221440

Oleg 9
05.01.2016, 21:17
Для полноты картины, так выглядят два ВЧ сигнала с разницей частот 260 Гц на резисторе сумматора.Сергей, Ваша картинка соответствует 100% модуляции АМ сигнала с одной боковой полосой. То есть имеет место несущая и сигнальная компонента с такой же амплитудой отстоящая по частоте на 260 Гц.

vadim_d
05.01.2016, 21:20
Сергей, Ваша картинка соответствует 100% модуляции АМ сигнала с убранной одной боковой полосой
Или двум боковым половинной модулирующей частоты с подавленной несущей :smile:

Oleg 9
05.01.2016, 21:24
Или двум боковым половинной модулирующей частоты с подавленной несущейВариантов множество. Так же будет выглядеть однополосный сигнал, при модуляции двумя сигналами одинакового уровня с частотами 1000 и 1260 Гц :smile:.

hOne
05.01.2016, 21:46
Мм, интересная тема. Как будет время попробую реализовать модуляцию в своей программе

RV0APS
05.01.2016, 21:48
Oleg 9, теория теорией, но я формировал АМ сигнал с подавленной боковой. Искажения появляются как и должно быть, только при увеличении её уровня выше 50% от несущей. В принципе отличия от двухполосной АМ не заметил. Записывал на sdr. Есть видео. Завтра найду, выложу.
Лучше подумать на тему которая обозначена в первом посте. Сегодня поразбирался с матлабом. Даже потоковую обработку освоил, можно уже в simulink-e собирать одну из схем.

Oleg 9
05.01.2016, 21:56
Oleg 9, теория теорией, но я формировал АМ сигнал с подавленной боковой. Искажения появляются как и должно быть, только при увеличении её уровня выше 50% от несущей.При таком методе искажения есть изначально, если принимать его на приёмник с детектором на основе выпрямителя (диодным). Их уровень растёт, если не ошибаюсь, пропорционально квадрату глубины модуляции. При приёме на однополосный приёмник искажений не будет. И диссертация, приведённая Вами в первом сообщении, как раз и посвящена способу модуляции, при котором искажений огибающей не будет. И пишется в ней не о SSB сигнале, который подразумевает отсутствие несущей, а о ЛАФМ сигнале с несущей и одной боковой полосой.

sgk
05.01.2016, 22:38
Сергей, Ваша картинка соответствует 100% модуляции АМ сигнала с одной боковой полосой. То есть имеет место несущая и сигнальная компонента с такой же амплитудой отстоящая по частоте на 260 Гц.
Нет. Это два сигнала с частотами в районе 7 МГц. Форма сигнала с выхода двух частотного генератора для измерений IMD.
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?5734-%D7%F2%EE-%EC%EE%E6%E5%F2-%E7%E2%F3%EA%EE%E2%E 0%FF-%EA%E0%F0%F2%E0&p=916760&viewfull=1#post91676 0

Oleg 9
05.01.2016, 22:45
Нет. Это два сигнала с частотами в районе 7 МГц. Форма сигнала с выхода двух частотного генератора для измерений IMD.
http://www.cqham.ru/forum/showthread...l=1#pos t916760В #20 (http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?31995-%D0%90%D0%BC%D0%BF%D 0%BB%D0%B8%D1%82%D1% 83%D0%B4%D0%BD%D0%BE-%D1%84%D0%B0%D0%B7%D 0%BE%D0%B2%D0%B0%D1% 8F-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D 1%83%D0%BB%D1%8F%D1% 86%D0%B8%D1%8F-%D0%B8%D0%BB%D0%B8-%D0%BD%D0%B5%D1%81%D 0%BB%D1%83%D1%87%D0% B8%D0%B2%D1%88%D0%B0 %D1%8F%D1%81%D1%8F-%D1%80%D0%B5%D0%B2%D 0%BE%D0%BB%D1%8E%D1% 86%D0%B8%D1%8F-%D0%B2-%D1%80%D0%B0%D0%B4%D 0%B8%D0%BE%D0%B2%D0% B5%D1%89%D0%B0%D0%BD %D0%B8%D0%B8&p=1195053&viewfull=1#post11950 53) написано
Ваша картинка соответствует 100% модуляции АМ сигнала с одной боковой полосой.А не является. :smile: Или однополосный АМ сигнал с несущей 7 МГц промодулированной на 100% частотой 260 Гц будет выглядеть иначе, чем 2 сигнала одинакового уровня и частотами 7000000 и 7000260 Гц? ;-).

sgk
05.01.2016, 22:54
Oleg 9
Наверное тема была бы актуальна в 80-х годах. "Здесь и сейчас" в тех же SDR-1000 можно сформировать сигнал практически любой сложности в пределах полос любительской связи.

Oleg 9
05.01.2016, 23:01
sgk,
Сформировать то не проблема.
Но данное направление не имеет особого смысла, так как число вещательных станций на КВ не увеличивается а сокращается, и нет нужды сужать полосу передачи, чтобы разместить больше станций на диапазоне. А для любительской связи, из за наличия несущей эффективность будет ниже, чем у SSB. Диодный детектор в принципе не может работать без несущей, это физика. Можно сделать адаптивный уровень несущей, кстати это давно применяется и у обычных двухполосных АМ станций, но в любом случае несущая будет иметь место со всеми вытекающими последствиями.

RV0APS
06.01.2016, 03:41
Oleg 9, получается, что в том же патенте автора и др. статьях используемое понятие "однополосная модуляции" подразумевает не ssb сигнал. Так какой смысл было использовать преобразователь Гильберта, который отличается от обычного фазовращателя как раз тем что исключает постоянную составляющую и применяется в схемах с ssb?

Oleg 9
06.01.2016, 04:58
Oleg 9, получается, что в том же патенте автора и др. статьях используемое понятие "однополосная модуляции" подразумевает не ssb сигнал.SSB - это однополосная модуляция с подавленной несущей, или без несущей. Но в диссертации по ЛАФМ и статье из журнала, я не видел, чтобы было явно написано про отсутствие несущей. Может быть конечно читал невнимательно...

Так какой смысл было использовать преобразователь Гильберта, который отличается от обычного фазовращателя как раз тем что исключает постоянную составляющую и применяется в схемах с ssb?В математику не вникал. У Вас лучше получится разобраться в этом вопросе.;-) Просто знаю, как работает диодный детектор. Для него без несущей никак не обойтись.

RV0APS
06.01.2016, 07:25
Oleg 9, с толку одно сбивает - терминология. Автор оперирует такими терминами как "однополосное радиовещание", " однополосная передача" и пр. Это не похоже на АМ или АМФМ с подавленной несущей. Обычно в текстах и заголовках научных статей щепетильно-точно используют термины.

Вот, еще нашёл, статью в журнале Радиотехника 05/2003 - Компенсация нелинейных искажений в системе однополосного радиовещания [Текст] / С. А. Чекчеев (http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=jr1&art=1136) // Радиотехника. - 2003. - (http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=jr1&art=1136)N 5. - С. . 36-38. (http://www.radiotec.ru/catalog.php?cat=jr1&art=1136)

Правда найти в эл. виде текст статьи не удалось.

vadim_d
06.01.2016, 14:19
Автор оперирует такими терминами как "однополосное радиовещание", " однополосная передача" и пр. Это не похоже на АМ или АМФМ с подавленной несущей
Скорее всего смысл терминов только в определении полосы полученного сигнала как равной одной боковой

RV0APS
06.01.2016, 17:15
Сегодня создал модель сигнала которая описана в патенте.


https://youtu.be/KcSOW3XKpns

Обработка в два канала, так как не сумел запетливать из-за ошибок матлаба.


Скорее всего смысл терминов только в определении полосы полученного сигнала как равной одной боковой
Возможно. Спросить бы у самого автора.

Добавлено через 52 минут(ы):

Oleg 9, cигнал с несущей и одной боковой полосой. Сильно большие искажения? Там я еще обработку применял некоторую, чтобы выразительней звучало.

https://youtu.be/IRzI4LnNUCc

Не было бы схемы №2 где конечным устройством указывается ОП (однополосный передатчик) можно было успокоиться. Если в сигнале несущая все-таки есть, то как бы и смысл ломать копья. Хотя для SDR можно было такое чудо создать. С другой стороны много ли диапазонов чтоб в данной моде работать.

Ладно, по позже еще поразбираюсь.