Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 72
Текст из файла (страница 72)
10.9. Импульсные методы модуляции 10.9.1. Сущность импульсных методов модуляции Переносчиком информации является периодическая последовательность импульсов. Она характеризуется такими параметрами, как амплитуда, длительность (ширина) импульса, частота следования импульсов, поло- жение (фаза) каждого импульса на оси времени по от- ношению к так называемым тактовым точкам. Различают следующие виды импульсной модуляции: ° амплитудно-импульсную (АИМ), ° широтно-импульсную (ШИМ), ° частотно-импульсную (ЧИМ), ° фаза-импульсную (ФИМ), ° кодово-импульсную (КИМ, ИКМ). В последнем случае непрерывные сигналы кванту- ются и по времени, и по уровню (см.
равд. 4.3). Получен- ные при этом дискретные значения преобразуют в кодо- вые комбинации, состоящие из импульсов равной ампли- туды и длительности (в цифровую форму, по существу). Видеоимпульсы КИМ могут использоваться для осуществления ступенчатой амплитудной, частотной, фазовой модуляции несущего колебания (см. Разд. 10.12). 10.9.2. Демодуляция модулированных импульсных сигналов Это процесс выделения полезной составляющей из спектра принииаемых сигналов. При использовании АИМ она может быть выделена фильтром нижних частот (ФНЧ). Полоса пропускания ФНЧ рассчитывается на неискаженное выделение сиг- нала с максимальной шириной спектра 0 < Е < Ртак.
Для исключения комбинационных искажений необхо- димо, чтобы никакие другие составлякндие спектра час- тот не попали в полосу прозрачности фильтра. Ближайшей к полосепрозрачности фильтра является составляющая Е„ — Етиь где Рн = 1!Тн — частота следо- вания импульсов.
Достаточное условие неискаженного воспроизведения АИМ имеет поэтому вид Рвах < Р'и — Етш нли Ен» 2Етлх. При большой скважности импульсов перед фильтром ставят пиковый детектор, напряжение на выходе которого соответствует огибающей импульсов. При использовании ШИМ в телефонии основным методом выделения полезной составляющей является демодуляция с помощью фильтра низких частот. Поскольку тактовые частоты окружены бесконечным количеством пар боковых частот, в полосу пропускания фильтра попадают частотные составляющие тЄ— пЕ (т, и = О, 1, 2, ...), вызывающие искажения передаваемого сигнала. Считают, по неискаженный прием обеспечивается, если Е„~Е,„ш > 3...6. При использовании ФИМ амплитуда полезной составляющей мала и зависит от частоты.
Поэтому перед демодуляцией ФИМ преобразуют в ШИМ или в АИМ. КИМ в телефонии предварительно превращается в АИМ с помощью преобразователей цифра — аналог. 10.10. Использование широкополосных сигналов в системах передачи информации Для определенных диапазонов частот и в определенных условиях имеется возможность использования широкополосных сигналов.
Из широкополосных сигналов наибольшее распространение получили псевдослучайные фаэаманипулираванные последовательности сигналов. Эти последовательности формируются с помощью регистров с обратной связью (разд. 18.6.2). 152 Символам «1» и «0» соответствуют определенные кодовые комбинации. При когерентном суммировании элементов кодовых комбинаций отношение сигнал-помеха по мощности увеличивается пропорционально базе сигнала (разд. 4.3 и 16.3). Используются и частотно-ианипулированные сигналы (разд.
18.5), а также сигналы с более сложными видами кодирования (разд. 24.4 — 24.7) [4.21, 4.24]. 10.11. Радиолииии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и устройствами динамического хаоса (УДХ) 10.11.1. Радиолинии с ППРЧ Широко используется в войсковых радиостанциях УКВ диапазона [4.42]. ППРЧ: ° затрудняет радиоперехват и дезинформацию; ° повышает помехозащищенность. Согласование перестройки рабочей частоты приемников и передатчиков обеспечивается генераторами псевдослучайных последовательностей (ПСП), например М-последовательностей (см.
равд. 18.6). Генераторы ПСП взаимодействующих радиостанций периодически перезапускаются и перезагружаются начальными (см. разд. 18.6) последовательностями, повышая скрытность несущих частот. Номера частот, задаваемых генераторами ПСП, определяются ключами (см. Разд. 24.8). Необходимая для этого информация вводится операторами заранее либо по радиоканалу. Рекомендуют 80...200 переклйс. Избегая искажений, на краях интервала между перестройками информацию не передают [4.23, 4.42].
10.11.2. Радиолинии с устройствами УДХ Такими устройствами называют генераторы детерминированных непериодических колебаний, близких по свойствам к шумовым. Как и в более простых случаях ППРЧ, такие генераторы применяют и на передающей, и на приемной стороне линий, обеспечивая взаимное согласование их работы. Исследуется проблема устойчивости подобных линий [4.71]. 10.12. Многоступенчатые виды модуляции Широкое распространение находит двухступенчатая .иодуляцин: АМ-АМ; АМ-ЧМ; ЧМ вЂ” ЧМ; ЧМ вЂ” АМ; ФМ- АМ; КИМ-ФМ и др. Передаваемым сообщением модулнруется при этом так называемое поднесугцее колебание.
Полученньгм напряжением модулируется несущее колебание [4.25). Прием сообщений осуществляется также с использованием двух ступеней детектирования. Сначала проводят детектирование несущего колебания, а затем восстановление передаваемого сообщения. Значение коэффициента выигрыша зависит от вида модуляции на обеих ступенях. Наряду с двухступенчатой возможна трехступенчатая модуляция, например, КИМ вЂ” АМ вЂ” ЧМ. При использовании ФМ и ЧМ на любой ступени модуляции и большом уровне помех наблюдается пороговый эффект, приводящий к подавлению слабого сигнала Порог многоступенчатой модуляции определяется той ступенью, пороговый эффект в которой наступает раньше.
10.13. Сравнительный анализ основных видов модуляции 10.13.1. Показатели верности приема сообщений При передаче непрерывных сообщений для оценки верности используют: ° отношение мошностей сигнала Р, и шума Р на выходе приемника (Р,! Р ), ° коэффициент выигрыша (выигрыш) системы модуляции, определяемый отношением Ы = (Рс ! Ри) вмк ' (~ с ' 1 ш)ы! ° квадрат относительной ошибки передачи непрерывного сообщения, представляющий собой отношение дисперсии оценки параметра сигнала к среднеквадратичному значению случайного сообщения.
При передаче дискретнь!х сообщений для оценки верности вводят вероятность ошибки передачи этих сообщений. 10.13.2. Сравнение систем модуляции по величине выигрыша В качестве исходного вида модуляции принимается АМ. Выигрыш 8 при АМ принимается за единицу. При аипчитудной модуляции без нвсуи1вй, но с двумя боковыми полосами (АМ ДБП), а также АМ с одной боковой полосой (АМ ОБП) оказывается, что !<я < 2 (4.251 При фазовой и частотной модуляции выигрыш может значительно превзойти единицу. Для этого в обоих случаях расширяют полосу пропускания приемника, используя эти виды модуляции при пониженном уровне помех. При большом же уровне помех наблюдается пороговый эффект, приводящий к подавлению слабого сигнала.
Пороговый эффект усиливается с увеличением соответствующих индексов модуляции. В частности, при фазово-штульсной модуляции выигрыш увеличивается при уменьшении длительность импульса т„(пока в процессе этого уменьшения не наступает пороговый эффект). При кодово-импульсной и филовой модуляции также обеспечивается выигрыш, но при чрезмерном росте информативности проявляется пороговый эффект.
10.13.3. Сравнение систем модуляции по квадрату относительной ошибки передачи непрерывного сообщения Ошибки передачи (фильтрации) непрерывного сообщения рассматриваются качественно для разновидностей непрерывных и импульсных колебаний. При аиатитудной модуляции ошибки передачи снижаются с увеличением коэффициента модуляции.
Двухполосная аиплитуднал модуляции без несущей имеет преимущества перед двухполосной с несущей и однополосной модуляцией. При филовой модуляции ошибки фильтрации уменьшаются с повышением стабильности генераторов и возрастанием отношения сигнал-помеха. При частотной .иодутяции ошибки фильтрации уменьшаются с возрастанием глубины модуляции и качества стабилизации частоты генераторов. Глубину модуляции выбирают, исходя из совокупных требований точности фильтрации и допустимой ширины спектра сигнала. Остановимся на качественном сравнении импульсных видов аналоговой модуляции: АИМ, ШИМ, ФИМ. Ошибки передачи при АИМ снижаются с уменьшением периода следования импульсов.
От флюктуации фазы сигнала они не зависят. Тем не менее, АИМ обладает сравнительно низкой помехоустойчивостью и применяется преимущественно в качестве промежуточного вида модуляции. ШИМ па помехоустойчивости запинает протежуточнов положение. ШИМ используется в аналоговых многоканальных линиях телеуправления, а также в качестве промежуточного вида модуляции в линиях связи. При ШИМ точность фильтрации улучшается с уменьшением периода следования импульсов, с повышением степени прямоугольности импульсов.
Из перечисленных видов аналоговой модуляции ФИМ обладает наибольшви точностью воспроизведения и по.иехоустойчивостью. Она широко применяется в аналоговых линиях телеуправления и каналах связи радиорелейных линий с временным разделением каналов. Преимущество этого вида модуляции сказываются тем в большей степени, чем больше скважность импульсов и чем эти импульсы ближе к прямоугольным.
10.13.4. Сравнение по вероятности ошибки передачи дискретного сообщения По вероятности ошибки передачи дискретного сообщения наибольшей помехоустойчивостью при когерентном приеме по отношению к опорному колебанию (опорному символу) обладают методы КИМ с использованием фазовой манипуляции. Зависимости вероятности ошибки передачи символа для различных видов манипуляции при таком приеме от среднего значения его параметра обнаружения д'Г2=Э~)уь приведены на рис. 10.8,а. Здесь Э вЂ” энергия символа (максимальная, если он изменяется от посылки к посылке), а йгь — спектральная плотность мощности шума (разд. 13). Зависимости построены по формулам разд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
