Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Кроме этого недостатка, они обладают также и следующими: а) у них плохой пик~фактор (см. рис. 2.13,а); б) для получения большой базы В необходимо иметь большое число частотных каналов /т'. Поэтому МЧ сигналы в дальнейшем не рассматриваются. Фазоманипулированиые (Ф/(4) сигналы представляют последовательность радноимпульсов, фазы которых изменяются по заданному закону. Обычно фаза принимает два значения (О или и).
При этом радиочастотному ФМ сигналу соответствует видео- ФМ сигнал (рис. 2.14,а), состоящий из положительных и отрицательных импульсов. Если число импульсов У, то длительность одного импульса равна та=Т/г/, а ширина его спектра равна приближенно ширине спектра сигнала Рс=1/тс=й//Т. На частотно.
временной плоскости (рис. 2.14,6) штриховкой выделено распределение энергии одного элемента (импульса) ФМ сигнала. Все элементы перекрывают выделенный квадрат со сторонами Р и Т. База ФМ сигнала В = РТ =Т/та =й/, Возможность применения ФМ сигналов в качестве ШПС с базами В=104 ...10' ограничена в основном аппаратурой обработки. При использовании соглаоованных фильтров ~в виде приборов на ПАВ возможен оптимальный прием ФМ сигналов с максимальными базами В „=1000 ... 2000. ФМ сигналы, обрабатываемые такими фильтрами, имеют широкие спектры (порядка 10 ...
20МГц) и относительно короткие длительности (50 ... 100 мкс). Обработка ФМ сигналов с помощью видеочастотпых линий задержки при переносе спектра сигналов в область видеочастот позволяет получать базы В=100 при Р-1 МГц, Т 100 мкс. Весьма перспективными являются согласованные фильтры на приборах с зарядовой связью (ПЗС). Согласно опубликованным данным с помощью согласованных фильтров ПЗС можно обрабатывать ФМ сигналы с базами 10з ... 10' при длительностях сигналов 10 4 ... 10 — ' с. Цифровой коррелятор на ПЗС способен обрабатывать сигналы до базы 4 104. Следует отметить, что ФМ сигналы с большими базами целесообразно обрабатывать с помощью корреляторов (иа БИС или иа ПЗС).
При этом В=4 104 представляется предельной. Но при использовании корреляторов необходимо в первую очередь решить вопрос об ускоренном вхождении в синхронизм. Так как ФМ сигналы позволяют широко использовать цифровые методы и технику формирования и обра|ботки и можно реализовать такие сигналы с относительно болыпими базами, то поэтому ФМ сигналы являются одним из перспективных видов ШПС. Дискретные частотные (ДЧ) сигналы представляют последовательность,радиоимпульсов (рис. 2.15,а), несущие частоты которых изменяются по заданному закону.
Пусть число импульсов в ДЧ сигнале равно М, длительность импульса равна Тч=Т(М, его ширина спектра Рз= ЦТч=М(Т. Над каждым импульсом (рис. 2.15,а) указана его несущая частота. На частотно-временной плоскости (рис. 2.15,б) штриховкой выделены квадраты, в которых распределена энергия импульсов ДЧ сигнала. Как видно из рмс.
2.15,6, энергия ДЧ сигнала раопределена неравномерно на частотно-временной плоскости. База ДЧ сигналов В=РТ =МРо МТΠ— — 44' Рв То —— Мз, (2.44) поскольку база импульса РчТч=1. Из (2.44) следует основное достоинство ДЧ сигналов для получения необходимой базы В число каналов М=)У В, т. е. значительно меньше, чем для МЧ сигналов.
Именно это обстоятельство,и обусловило внимание к таким сигналам и их применение в системах связи. Вместе с тем для больших баз В=104 ... 10' использовать только ДЧ сигналы нецелесообразно, так как число частотных каналов М=10з ... 10з, что представляется чрезмерно большим. Дискретные составные частотные (ДСЧ) сигналы являютсяДЧ сигналами, у которых каждый импульс заменен шумоподобным сигналом. На рис. 2.16,а изображен видеочастотный ФМ сигнал, зе отдельные части которого передаются на различных несущих частотах. Номера частот указаны над ФМ сигналом.
На,рис. 2.16,б изображена частотно-временная плоскость, на которой штриховкой выделено распределение энергии ДСЧ сигнала. Рис. 2.16,б по структуре не отличается от рис. 2.15,б, но для рис. 2.16,б пло- еа Рис. 2.16. Дискретный составной частотный сигнал с фааовой манипуляцией ДСЧ-ФМ (составной сигнал с кодовой частотной модуляцией н фааовой манипуляцией СКЧФ-ФМ) и частотно-временная плоскость Рис. 2.17. Частотно-временная плоскость дискретного составного сигнала с частотной манипуляцией ДСЧ-ЧМ (составной сигнал с кодовой частотной модуляцией и частотной манипуляцией КЧМ-ЧМ) (2.47) 37 щадь гаТа=*с)а — равна числу импульсов ФМ сигнала в одном частотном элементе ДСЧ сигнала.
База ДСЧ сигнала В=РТ=М РаТ,=УаМа. (2.45) Число импульсов полного ФМ сигнала (2.46) Изображенный на рис. 2.16 ДСЧ сигнал содержит в качестве элементов ФМ сигналы. Поэтому такой сигнал сокращенно будем называть ДСЧ вЂ” ФМ сигнал. В качестве элементов ДСЧ сигнала можно взять ДЧ сигналы. Распределение энергии такого сигнала на частотно-временной плоскости изображено на рис.
2.17. Если база элемента ДЧ сигнала Ва ~а Та Ма, то база всего сигнала В=Ма М'. (2.48) 1!1Ш 1 11 !111Ш! 11! 1111Ш!! 1!!1 Такой сигнал можно сокращенно обозначать ДСЧ вЂ” ЧМ. Число частотных каналов в ДСЧ вЂ” ЧМ сигнале равно МоМ. Если ДЧ сигнал (см. рис. 2.15) и ДСЧ вЂ” ЧМ сигнал имеют равные базы, то они имеют и одинаковое число частотных каналов. Поэтому особых преимуществ ДСЧ вЂ” ЧМ сигнал перед ДЧ сигналом не имеет. Но принципы построения ДСЧ вЂ” ЧМ сигнала могут оказаться полезными при построении больших систем ДЧ сигналов. Таким образом, наиболее перспективными ШПС для систем связи являются ФМ, ДЧ, ДСЧ вЂ” ФМ сигналы.
3. ФАЗОМАНИ~УЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ 3.1. Общие свойства и ы) т Рис. 3.1. Фааоманипулироаанный сигнал с й'=64 Рис. 3.2. Прямоугольный импульс иакова и в большинстве случаев она является прямоугольной. Такое предположение о прямоугольности импульсов, образующих ФМ сигнал, справедливо для теоретических исследований. Однако при формировании ФМ сигналов и их передаче по каналам связи 38 Фазоманипулированные (ФМ) сигналы представляют собойпоследовательность радиоимпульсов, начальные фазы которых изменяются по заданному закону. На рис.
2,!,а приведен в качестве примера ФМ сигнал. В большинстве случаев ФМ сигнал состоит из радиоимпульсов с двумя значениями начальных фаз; 0 и и. Комплексная огибающая таких ФМ сигналов представляет собой последовательность положительных и отрицательных вндеоимпульсов (см. рис.
2.9,а, 2.14,а). Поскольку между ФМ сигналом и его комплексной огибающей — последовательностью видеоимпульсов— существует однозначное соответствие, то обычно и комплексные огибающие (рис. 2.!,г, 2.9,а, 2.14,а) также называют ФМ сигналами. Если сигнал многофазный (МФ), то комплексная огибающая состоит из действительной и мнимой частей. Поэтому графическое .изображение ее более сложное, чем у ФМ сигналов с двумя значениями начальных фаз. Случай МФ сигналов будет рассмотрен особо.
На рис. 3.1 приведен ФМ сигнал, состоящий из )и'=64 прямоугольных импульсов. Практически всегда форма импульсов оди- (3.! ) Такой импульс в дальнейшем называется единичным прямоугольным импульсом. Он тождественно равен нулю вне отрезка [О,то). Пусть амплитуда и-го импульса в видео-ФМ сигнале а„равна +1 или — 1, что соответствует начальным фазам О или и в радио- ФМ сигнале. При таком определении ФМ сигнал (точнее комплексная огибающая радио- ФМ сигнала) записывается следующим образом: !о У (!) = ~, 'а, и, [! — (и — 1) т,). оеа (3.2) ФМ сигнал (3.2) состоит нз !о' прямоугольных .импульсов ио(!), причем и-й импульс имеет амплитуду а и запаздывает относительно начала координат на время (и — 1)то, равное суммарной длительности всех предыдущих импульсов. Длительность ФМ сиг- нала ! =!о то.
(З.З) Кодовые последовательности. Последовательность символов (амплитуд импульсов) А = (а, а, ... а„... ап) (3.4) называется кодовой последовательностью. На~пример, для ФМ сигнала, изображенного на рве. 3.1,,кодовая, последовательность имеет внд А = (111111 — 1 — 1 — 1 — 1 — 1 — 11 — 1 — 1 — 1 — 1!1 — 1 — !в — 11 — 11 — 1 — 11111 — 1 1 — 1 — ! — 1111 — 1 — 11 — 1 — 11 — 111 — 111! — 111 — 1— — 111 — 11 — 1! — 1). Кодовая последовательность иногда обозначается как (а„)пь В цифровой технике используют символы О и 1. Та~блица 3.1 характеризует соответствие между начальными фазами радио-ФМ сигнала О„, амплитудами импульсов ао (символов кодовой последовательности (3.4) и символами кодовых последовательностей а в цифровой технике.
Спектры ФМ сигналов. Спектральные свойства ФМ сигналаопределяются спектром импульса ио(!) и кодовой последовательно- 39 с ограниченной полосой пропускания импульсы искажаются и ФМ сигнал перестает быть таким, идеальным, как это предста!влено на рисунке. Вопрос об искажениях ШПС, в том числе и ФМ сигналов, будет рассмотрен в дальнейшем. Поэтому в .настоящей главе предполагается, что импульсы, образующие ФМ сигнал, прямоугольны. Прямоугольный импульс ио(!) (рис. 3.2) с единичной амплитудой и длительностью то записывается как ио (т) = 1 при О К т е то.
стью А. Обозначим спектр импульса ио(1) как Зо(в). По определению (2.5) Яо (в) = ) ио (1) е -!и' с(1. (3.5) е Для прямоугольного импульса, изображенного на рис. 3.2, Яз(в)=т, ~ ' ехр( — 1вт,/2). (3.6) ыто/и Спектр Юо(в) состоит из трех сомножителей. Первый, равный то, есть площадь импульса 1 то, Второй множитель з!п(вто/2)/(вто/2) Таблица 3.1. Соответствие между фазами и символамн Символ кодовой последователь. ности и„ Символ кодовой последователь- ности л„ Начальиав фаза е„ Рис.
3.3. Амплитудный и фазовый спектры произвольного ФМ сигнала в виде функции отсчета з[п х/х характеризует распределениеспектра,по частоте. (График функции отсчета, в других координатах, приведен на рис. 2.11,б). Третий множитель ехр( — нато/2) является следспвием омещения центра импульса' ие(1) относительно начала координат иа половину длительности импульса то/2. Спектр ФМ сигнала (точнее, спектр комплексной огибающей ФМ сигнала) в соответствии с (2.5) имеет следующий вид: тд (в) =Во (в) ~т, а„ехр [ — 1 (и — 1) вт,). (3.7) и=! Сумма в правой части (3.7) является спектром кодовой последовательности А и обозначается как Н(в). Поэтому спектр ФМ сигнала можно, представить в .виде произведения, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
