РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (1087875), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

-по виду информации - непрерывная, дискретная, импульсная, цифровая;

-по виду модуляции – амплитудная, частотная, фазовая;

-по используемой рабочей частоте (длине волны) – длинноволновая, коротковолновая, сантиметровая, НЧ, ВЧ, СВЧ, УКВ и т.д;

-по дальности действия – космическая связь, глобальные, магистральные, зоновые, местные;

-по назначению системы - служебная, морская (торговый флот, рыболовецкая, военно-морская), авиации (гражданский воздушный флот, военная авиация) и т.д;

-по типу связи - проводные системы передачи информации, кабельная (коаксиальная, волоконно-оптическая), радиорелейная;

-по требованиям к точности и помехоустойчивости;

-по мобильности (стационарные, автомобильные, переносные);

-по виду питания (сетевое питание, батарейные, с автономным генератором).

1. Модуляция и демодуляция радиосигнала

Общий вид радиосигнала:

, (11.1)

где А(t) -амплитуда, _S0 - несущая частота, _S0 - фаза сигнала.

При передаче сообщений используется амплитудная (АМ), фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ) модуляция.

1. Амплитудная модуляция

Изменяется амплитуда А(t). Предельное изменение амплитуды А. Величина, характеризующая изменение амплитуды А/А называется глубиной модуляции.

При амплитудной модуляции спектр сигнала имеет дополнительные составляющие _S0   ( - боковые частоты).

Выделение информационного сигнала А(t) из радиосигнала на несущей частоте называется демодуляцией или детектированием (выделение огибающей радиосигнала).

Использование- радиовещание, телевидение.

11.1.2. Частотная модуляция.

В этом случае частота изменяется по закону

, (11.2)

где _S – девиация частоты.

Величина _S/_S0 называется глубиной модуляции. Обычно она <<1.

Спектр сигнала как при амплитудной модуляции: _S0  .

Выделение информационного сигнала (t) из радиосигнала на несущей частоте осуществляют частотным детектированием. В частотном детекторе используется левый пологий склон АЧХ усилителя с колоколообразной формой АЧХ. На выходе усилителя получают информационный сигнал в виде изменения амплитуды А(t).

11.1.3. Фазовая модуляция

При фазовой модуляции фаза изменяется по заданному закону относительно начальной фазы

_s(t) =_s0 + _s(t) (11.3)

Фазовая модуляция используется редко, в основном в системах специального назначения. Так фазовая модуляция особенно эффективна в телеграфных и цифровых сообщениях при наличии помех. Для фильтрации (выделения сигнала) используются узкополосные фильтры и фильтры на поверхностных ультразвуковых волнах (поверхностных акустических волнах – ПАВ).

Обычно спектр радиосигнала имеет нормальное распределение, а ширина спектральной полосы _S0 определяется по уровню 0,5 от максимального значения _S0 спектральной кривой S().

Оптимальный (квазисогласованный) фильтр для таких сигналов должен иметь полосу пропускания _S00,5_S0 .

Частота наименее подвержена искажениям атмосферных помех, поэтому сигналы при частотной модуляции наиболее помехоустойчивы.

Помехоустойчивость и качество приема определяется отношением «сигнал/шум» на выходе фильтра. Для согласованных фильтров отношением «сигнал/шум» на выходе фильтра можно оценить по формуле:

,

где P_{s вх} и P_{s вых} - мощности сигнала на входе и выходе фильтра, P_{п вх} и P_{п вых} - мощности помехи на входе и выходе фильтра, f_s и f_s - несущая частота и спектральная полоса сигнала.

11.1.4.. Импульсная модуляция

Импульсная модуляция может быть амплитудная (АИМ), частотная (ЧИМ) и фазовая (ФИМ) модуляция. Информация заложена в амплитудах импульсов, их временном положении, или ширине. Она применяется в дискретных системах передачи информации (телеграф, факс, факсимиле). Преимущество АИМ в том, что в импульсах развивается большая мощность, что способствует перекрытию помех при низкой средней мощности. При этом возрастает широкополосность сигналов, что требует применения широкополосных фильтров, имеющих пониженную фильтрационную способность. Повышение скорости передачи при всех видах модуляции ведет к увеличению широкополосность сигналов.

11.1.5. Манипуляция

Для передачи дискретных сигналов используется скачкообразное изменение параметра с одного фиксированного значение на другое (манипуляция). Используется амплитудная (АМ), фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ) манипуляция.

В цифровых системах передачи информации наиболее часто применяют частотную манипуляцию (работа на двух длинах волн _S0 и _S1, соответствующих логическим 0 и 1). Такие РТС позволяют использовать очень узкополосные фильтры, однако при высокой скорости передачи данных полосу пропускания также приходится расширять.

1. Многоканальные системы передачи информации

Для параллельной передачи многих сообщений используют многоканальные системы. В широкополосных высокочастотных радиотехнических системах передачи информации используют временное и частотное уплотнение каналов.

Телефонные сообщения имеют спектральную полосу f=300-6000 Гц. При несущей частоте 100 МГц можно передавать сигналы со спектральной полосой до 10 МГц и, следовательно, можно передавать параллельно до 1500 телефонных сообщений.

Телефонные сообщения нужно так преобразовать, чтобы каждое разместить в «своем» участке спектра частот. Для этого преобразования можно использовать принцип модуляции вспомогательного гармонического колебания , которое в дальнейшем будем называть «поднесущим». Для каждого сообщения должна быть своя «поднесущая», чтобы спектры всех сообщений не перекрывались. Совокупность модулированных поднесущих образует групповой сигнал, который служит для модуляции несущей, излучаемой через антенну, и являющийся переносчиком группового сообщения. При двух этапной модуляции могут быть использованы сочетания методов, например АМ-АМ, АМ-М и т.д.

Для эффективного использования диапазона частот из спектра модулированной поднесущей отфильтровывают одну боковую полосу.. При этом в прием ном устройстве должны быть восстановлены поднесущие с помощью местного генератора.

Структура сигналов при спектральном уплотнении каналов показана на рис. 11.1. Для простоты взят случай трех телефонных разговоров.

Рис. 11.1. Структура сигналов в частотной области при спектральном уплотнении каналов

На рис. 11.1 приняты следующие обозначения: 1 - спектры 3-х каналов телефонных сообщений; 2 - поднесущие частоты; 3 - спектры модулированных поднесущих; 4 - фильтры выделения боковых полос; 5 - спектр группового сигнала; 6 - спектр радиосигнала (одна боковая полоса) на несущей частоте; 7 - спектр группового сигнала на промежуточной частоте супергетеродинного приемника; 8 - сетка поднесущих; 9 - фильтры разделения по каналам; 10 - сообщения в каждом из каналов после фильтрации и детектирования.

В радиорелейных многоканальных системах передачи информации существуют унифицированные блоки с группировкой по 12 телефонных каналов как показано в таблице 11.1.

Аналогичные блоки со спектральным уплотнением используются в спутниковых и волоконно-оптических системах передачи информации.

Таблица 11.1. Унифицированные блоки многоканальных систем передачи информации с группировкой по 12 телефонных каналов.

Следует отметить, что несущая частота, применяемая в радиорелейных линиях, находится в области 3 ГГц, т.е. превосходит верхнюю модуляционную частоту для блока К 1920 более, чем в 350 раз.

11.4. Временное уплотнение при импульсной модуляции

Временное уплотнение получило широкое распространение в последнее время в связи с развитием быстродействующей цифровой элементной базы. Структура сигналов во временной области при временном уплотнении каналов показана на рис. 11.2. При передаче по одному радиоканалу многих сообщений, содержащихся в импульсных сигналах, например, в их временном положении, необходимо так выбрать временные интервалы, в пределах которых могут «перемещаться» импульсы под влиянием сообщений, чтобы они для разных сообщений находились на примыкающих интервалах. Тогда простым суммированием импульсов многих подканалов можно будет сформировать групповой сигнал. Также просто, используя каскады совпадения и последовательность стробирующих импульсов, можно разделить импульсы по подканалам, затем проводя демодуляцию, выдать сообщение получателям.

Рис. 11.2. Структура сигналов во временной области при временном уплотнении каналов

Временное уплотнение применяется в дискретных цифровых системах передачи дискретной информации (СПДИ) и системах с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).

Длительность многоканального сигнала (пакета сигналов от нескольких источников информации) определяется по формуле:

T_S = t_В k m ,

где t_В - время выборки 1 бита, k - число разрядов в кодовом слове, m - число каналов.

Структура сигналов во временной области при временном уплотнении каналов в режиме ИКМ, при передаче m 4-х разрядных символов, показана на рис. 11.3.

Рис. 11.3. Структура сигналов во временной области при временном уплотнении каналов при ИКМ

В последнее время синхронизирующие импульсы не вводят, а разделение по времени выполняется благодаря высокой точности кварцевых тактовых генераторов.

Примеры РТС.

РТС гражданской авиации осуществляет обмен между пунктами, самолетами и специальными службами.

Система на ОВЧ - для связи в зоне прямой видимости.

Коротковолновая система радиосвязи (голосовая).

Коротковолновая система для больших дальностей - использует код Морзе (или ИКМ) с частотной манипуляцией.

11.5. Системы телевидения

Системы передачи телевизионных сигналов требуют использования несущих частот в диапазоне от метровых до сантиметровых волн (ОВЧ). Это связано с большой информационной емкостью ТВ сигнала и его широкой спектральной полосой. Для передачи черно-белого ТВ сигнала требуется спектральная полоса 8 МГц и, следовательно, несущая частота должна быть не ниже 80 МГц. Для передачи цветного изображения и звука необходима полоса 25 МГц и, следовательно, несущая частота должна быть не ниже 250 МГц. Радио сигналы таких частот плохо огибают земную поверхность и распространяются в зоне прямой видимости.

Схема формирования и передачи черно-белого телевизионного изображения показана на рисунке 8.4.

Рис. 11.4. Схема формирования и передачи черно-белого телевизионного изображения.

Характеристики

Список файлов книги