Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 70
Текст из файла (страница 70)
3.5,а). Структура радиовысотомера упрогцена по сравнению с многоцелевым радиолокатором рис. 19.9, поскольку отпадает необходимость в многоцелевой работе. Часто используется синусоидальная ЧМ [3.5]. Доплеровские измерители скорости и угла сноса (ДИСС).
Имеют обычно многолучевое, чаще всего четырехлучевое построение (рис. 3.5,6). Зондирующие сигналы могут быть непрерывными или импульсными с высокой частотой следования импульсов. Многолучевое построение снижает ошибки измерения, связанные с изменением ориентации самолета относительно подстилающей поверхности. Бортовые радио- и оптические локаторы. Для целей навигации и картографирования используются радиолокаторы кругового и секторного обзора, в том числе с синтезированной апертурой антенны (разд. 7.4, !8.12). Простейшими их вариантами являются радиодазьномеры и радиавысотамеры, Пазернае зондирование повышает точность угловых и дапьностных измерений, что существенно при стыковке космических аппаратов.
Погрешности измерений дальности могут снижаться до дециметра, а радиальной скорости — до сантиметров в секунду. 9.7. Особенности навигационных сигналов систем гидроакустической навигации Наибольшее распространение в этих системах получили такие автономные средства, как эхолоты и лаги (см. разд. 3.5). Используются также гидроакустические: маячные систеиы; средства подледного пзаванил; локаторы; эхоадсбергамеры, см.
разд. 2.4, 3.5, [0.42, 9.2, 9.9, 9.10, 9. 19, 9.21, 9.22„9.24, 9.25, 9.27, 9.31, 9.37]. Эффект Доплера на ультразвуковых волнах. Скорость распространения гидроакустических волн значительно меньше скорости распространения электромагнитных в вакууме (разд. !.1). Несущие частоты и полосы частот при однотипной модуляции много меньше, чем в радиодиапазоне. Вследствие малых скоростей распространения ультразвука возможно использование абсолютных систем отсчета координат и времени.
Законы преобразования частоты при движении передатчика и приемника не одинаковы и имеют вид /'= и / =Я~(! — ч, / ), 1 1 Чз пер/Ч где ч — скорость распространения акустической волны в среде, в данном случае ч «с. Движение передатчика, приемника, а при использовании локационных методов навигации и вторичного излучателя, приводит к последовательным доплеровским преобразованиям частоты. Доплеровская частота вторичного излучении аналогична радиолокационной 1-ч, /ч 1 ~ ч г п е р / хотя поперечный эффект Доплера не проявляется.
147 г ! г------- -ю УПС приемника 1 1 'УПС иерелкгчика' 1 1 Рнс. 10.1 148 10. МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ В РЭС ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 10.1. Общие сведения Для передачи информации применяют различные виды модуляции (манипуляции) колебаний. Манипуляция — это частный, но существенный для цифровой связи вид модуляции, при котором передается ограниченное число уровней сигнала. Если таких уровней два («О» и «1»), то говорят об однократной модуляции. Среди однократных видов модуляции гармонических колебаний различают: амплитудную (АМ, разд. 10.2), частотную (ЧМ, разд.
10.3), фазовую (ФМ, разд. 10.4) и относительную фазовую модуляцию (ОФМ, разд. 10.5). Если число уровней сигнала больше двух, то говорят о многократной модуляции: о т-кратной модуляции при числе уровней 2 , двукратной при т = 2 и 2 = 4 (см. Разд. 10.6).
Повышению числа уровней может содействовать увеличение числа модулируемых параметров, иначе комбинированная модуляция (см. разя. 10.7). Важным методом повышения эффективности использования энергии сигналов является однополасная модуляция (см. Разд. 10.8). В многоканальных системах связи с временным уплотнением (разд.
4.6) применяются разновидности импульсной модуляции (разд. 10.9), а именно ачплитуднаимпульсная (АИМ), частатно-ичпульсная (ЧИМ), фазоичпульсная (ФИМ), ишротна-импульсная (ШИМ) и «адова-импульсная (КИМ). В интересах повышения помехозащищенности и скрытности повышают иногда широкополосность сигналов (разд.
10.10) и осуществляют псевдослучайную перестройку рабочей частоты (разд. 10.11). В системах многоканальной связи используют многоступенчатую модуляцию (АМ-АМ, АМ-ЧМ и др.), т.е. модуляцию параметра сигнала более простым, но- модулированным уже сигналом (см.
разд. 10.12). Результаты сравнительного анализа основных видов модуляции приведены в разд. 10.13. В разд. 10.14 рассматриваются сетевые модемы, совмещающие проведение модуляции-демодуляции с другими функциями. 10.2. Амплитудная модуляция (АМ) 10.2.1. Передаваемый сигнал при АМ Имеет в общем случае вид [4.8) и(г) = (7м[1+ т,АЯ)со42тЯ~+ е), (10.1) где (7 — амплитуда несущего колебания; ть = А(л(лн— индекс модуляции; А(7 — максимально возможное приращение амплитуды„А(г) — модулирующая функция (1А( ь 1); 7О и <р -частота и фаза несущего колебания. В цифровых системах генерируется элемент сигнала, и!(г) = У~соя(2прог + у) при передаче единицы «1» и пауза ип(г) = 0 при передаче нуля «О», одинаковой длительности Т, в обоих случаях передачи. 10.2.2.
Структурная схема модема при АМ Устройство преобразования сигналов (УПС) лере- датчика (рис. 1О.1) содержит генерасчар Г колебаний несущей частоты, ачплитудньш модулятор АМ и па- ласовой фильтр ПФ, ограничивающий спектр переда- ваемого сигнала. УПС цифрового приемника наряду с ПФ содержит ачпчитудный детектор АД, физьтр низюник частот ФНЧ и пороговое устройство ПУ. На выходе ПУ формируется «1», если выходное напряжение детектора превышает пороговый уровень цпер, и «О», если оно ниже цпьр.
10.3. Частотная модуляция (ЧМ) 10.3.1. Передаваемый сигнал при ЧМ Мгновенная частота, определяемая производной фазы колебания, имеет вид .1г = Гь+ А7н А®, ) А(г) ~ < 1, где ф„, — максимальная девиация частоты, так что передаваемый сигнал определяется выражением и(г) = (7 соз [ 2я [ Гь г чу,„) А(з)дз ) -нр) . 0 При двоичной частотной манипуляции (РБК вЂ” РгеЧпепсу БЫй Кеу(пй в англоязычной литературе) «1» и «О» соответствуют напряжения и!(г) = с1 соз2язи и ио(г) = Ц„соз2язог. Разностью) — 7О = Рр называют разносом частот, ее половину гр/2 = гд — девиацией частоты. Отношение гп!Ры = т„девиации частоты к основной частоте манипУлЯЦии Рт называют индексам частотной.манипуляции. Обычно га «7О.
Способ ЧМ с разрывом фазы. Предполагает наличие двух задающих генераторов с частотами 1) и Я, коммутируемых в соответствии с видом передаваемых посылок. В моменты переклточения возникают резкие скачки фазы, приводящие к нежелательному расширению эффективной ширины спектра сигнала. Способ ЧМ без разрыва фазы. Предусматривает наличие одного задающего генератора. Частотная манипуляция осупзествляется путем изменения параметра (емкости) контура.
При отсутствии разрыва фаза спектр сигнала сужается. Удается передавать около 0,4 бит!с на 1 Гц полосы частот. 10.3.2. ЧМ с минимальным сдвигом фазы Это разновидность ЧМ без разрыва фазы со специальным сужением спектра частот. Последнее обеспечивается за счет ограничения изменения начальной фазы за время длительности посылки величиной я/2.
Главный лепесток огибающей спектра включает при этом 99,5 % мощности сигнала [4.14). 1 г УПС приемника ,'УПС перекатчика ! Рнс. 10.2 и(г) = (»лсоз[2я[ог + тЕА(1)], з 1 УПС приемника Рис. 10.3 УПС пес»датчика ! 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 ! УПС передатчика 1 1 1 1 1 1 1 1 ! У1 02 пои«ниик« 1 .а Ошибка Рис. 10.5 Рис. 10.4 149 10.3.3. Структурная схема модема при ЧМ Устройство преобразования сигналов (УПС) передатчика (рис. 10.2) содержит генератор Г колебаний несущей частоты, частотный манипулятор ЧМ и паласовой фильтр ПФ.
Под воздействием модулируюшего напряжения изменяется реактивный параметр контура (емкость), а значит и частота выходного напряжения. УПС приемника содержит входной полосовой фильтр ПФ, ограничитель амплитуды ОГР, частотный детектор (дискриминатор) ЧД и выходной фильтр нижних частот ФНЧ. Его опорное напряжение формируют из принимаемого сигнала путем удвоения частоты принимаемого сигнала и последуюШего деления удвоенной частоты на два.
10.4. Фазовая модуляция (ФМ) 10.4.1. Передаваемый сигнал при ФМ Имеет вид [4.8] где та — индекс фвзовой модуляции. В случае двоичной ФМ (ВЕК вЂ” Вша!у Рабате ЯЬ10 Кеу1пй в англоязычной литературе) элементам «0» и «!» соответствуют двоичные сигналы и1(1) = У„, соз(2кЯг) и ио(1) = У~ соз(2п1о! + я) со сдвигами фазы 0 и 180'. Амплитудно-частотный спектр двоичных ФМ сигналов отличается от спектра двоичных АМ сигналов лишь подавлением колебания несущей частоты. Степень подавления зависит от характера функции А(г). Удается передавать до 0,9 бит/с на! Гц полосы частот.
10.4.2. Структурная схема модема УПС передатчика (рис. 10.3) содержит генератор Г колебаний несущей частоты ~~, фазовый манипулятор ФМ и паласовой фильтр ПФ. В зависимости от характеристики фильтра ПФ формируются ФМ колебания с обеими боковыми полосами, с одной боковой полосой и с частично подавленной боковой полосой. УПС приемника содержит входной паласовой фильтр ПФ, ограничитель амплитуды ОГР, фазовый детектор ФД, устройство формирования опорного напряжения УФОН, выходной фильтр нижних частот ФНЧ, выходное устройство ВУ. На выходе фазового детектора ФД вырабатывается напряжение, пропорциональное модулируюшей функции. Опорное напряжение ФД имеет при этом два устойчивых состояния фазы со сдвигом на 180', так что возможна «обратиая работа» ФД, при которой «1» фиксируется как «0», и наоборот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
