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

Текст из файла (страница 10)

. (7.2)

Плотность потока мощности в направлении максимального излучения антенны на расстоянии D будет:

, (7.3)

где Р_S – мощность передатчика.

7.2. Мощности передачи и приема сигналов РТС

Мощность радиоизлучения, поступающего на вход приемника другой (принимающей сообщение) РТС будет:

(7.4)

 - коэффициент, затухания в атмосфере (,t,).

Отношение “сигнал/шум” на входе приемника составит:

,

где Р_{ш пр} – мощность шума на входе приемника.

Допустимая величина q зависит от требований к точности при данной модуляции сигнала (обычно для высокой точности приема требуется q10⁴).

Пример:

d_А=25м , G_А=310⁶ , D=35000м , f=2МГц , S_{А ПР} =2 м²,

T_шума=1000К, q=10⁴.

Следуя по формуле (*) имеем P_перед=10кВт

7.3. Расчет мощности передатчиков

Напряженность электромагнитного поля в мкВ/м изменяется с дальностью по закону:

, (7.5)

где Р_изл - мощность излучателя в Вт ; D - дальность в км ; -коэффициент ослабления антенно-фидерного тракта.

Мощность передатчика на выходе направленной антенны составит:

(7.6)

Ослабление электрического поля в зависимости от дальности и вида земной поверхности приведено на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Ослабление электрического поля в зависимости от дальности и вида Земной поверхности

Необходимая напряженность электромагнитного поля на входе приемника задается формулой:

, (7.7)

где -требуемое превышение сигнала над помехой.

Мощность передачи для надежного превышения сигнала над помехой можно рассчитать по формуле:

(7.8)

Ослабление сигнала в радиолинии и в атмосфере удобно рассчитывать в дБ:

. (7.9)

Затухание сигнала на единице расстояния определяется по формуле:

Напряженность поля Е_П передатчика СЧ и НЧ уменьшается с дальностью (D) как 1/D (уменьшение поля при расширении фазовой поверхности). Реальное ослабление происходит быстрее из-за поглощения радиоволн в среде. Интенсивность сигнала зависит от мощности P_S и высоты передающей антенны над уровнем Земной поверхности h_SА . Антенна приемника для НЧ и СЧ принимает не только сигнал, но и атмосферные помехи, интенсивность которых в мкв зависит от рабочей частоты и времени суток.

Необходимо находить оптимальную высоту и размеры антенны для получения оптимального отношения “сигнал-шум” при условии примерного равенства внутренних и атмосферных шумов.

Глава 8. Радиотехнические системы передачи информации

8.1. Назначение и особенности систем передачи информации

Передача информации с помощью РТС имеет особенности в зависимости от типа сообщений, типа обмена и дальности действия и др., которые необходимо учитывать при проектировании.

Типы сообщений: телеграфные, речь, телевидение, факсимильная, цифровые.

Дальность: от 1 км (местная связь) до 1000 млн. км (космическая связь).

Открытость. Использование радиосигналов в свободном пространстве (затухание сигнала, наличие помех, возможность перехвата сообщений).

Классификация РТС:

1. По количеству каналов - одноканальная, многоканальная.

2. По режиму использования каналов - односторонняя (радиовещание, ТВ); двухсторонняя - симплексная (поочередная), дуплексная (одновременная, телефон), полудуплексная.

3. По типу каналов - спутниковая, наземная радиосвязь, радиорелейная.

4. По виду информации - непрерывная, дискретная, импульсная, цифровая.

5. По виду модуляции – амплитудная, частотная, фазовая.

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

7. По дальности действия – космическая связь, глобальные, магистральные, зоновые, местные.

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

9. По типу связи - проводные системы передачи информации, кабельная (коаксиальная, волоконно-оптическая), радиорелейная.

10. По требованиям к точности и помехоустойчивости.

11. По мобильности (стационарные, автомобильные, переносные).

12. По виду питания (сетевое питание, батарейные, с автономным генератором).

1. Модуляция и демодуляция радиосигнала

Общий вид радиосигнала:

,

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.

3. Частотная модуляция.

,

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).

2. Фазовая модуляция.

_s(t) =_s0 + _s(t)

Фазовая модуляция используется редко, в основном в системах специального назначения. Эффективна в телеграфных и цифровых сообщениях при наличии помех. Для фильтрации используются узкополосные фильтры и фильтры на поверхностных ультразвуковых волнах.

Обычно спектр радиосигнала имеет нормальное распределение, а ширину спектральной полосы _S0 определяют 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. По этому 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 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.

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.

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 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 3000 телефонных сообщений.

Структура сигналов при спектральном уплотнении каналов показана на рис. 8.1.

В радиорелейных многоканальных системах передачи информации существуют унифицированные блоки с группировкой по 12 телефонных каналов как показано в таблице 8.1.

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

Рис. 8.1. Структура сигналов в частотной области при спектральном уплотнении каналов

На рис. 8.1 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 на несущей частоте; 7 - спектр группового сигнала на промежуточной частоте гетеродинного приемника; 8 - сетка поднесущих; 9 - фильтры разделения по каналам; 10 - сообщения в каждом из каналов после фильтрации и детектирования.

Следует отметить, что несущая частота, применяемая в радиорелейных линиях, находится в области 3 ГГц, т.е. превосходит верхнюю модуляционную частоту почти в 500 раз.

Таблица 8.1. Унифицированные блоки многоканальных систем передачи информации с группировкой по 12 телефонных каналов.

8.4. Временное уплотнение при импульсной модуляции

Характеристики

Список файлов лекций