Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 221
Скачиваний: 0
точной между квадратичной и модулем линейной, т. е. потери будут еще меньше, чем указанные выше.
Важными параметрами квадрирующих устройств являются ко эффициент передачи и его отклонения и величина паразитной по стоянной составляющей, которые определяются в основном характе ристиками транзисторных каскадов. Так как в приведенной схеме
транзисторы Т1 и Т2 включены по схеме |
эмиттерных повторителей, |
|
а каскад на ТЗ является |
фазоинверсным |
и имеет глубокую отрица |
тельную обратную связь, |
то для данной |
схемы отклонениями коэф |
фициента передачи и наличием дрейфа нуля в первом приближении можно пренебречь.
6.8.2. Суммирующие и вычитающие устройства
Суммирующее и вычитающее устройства должны соответственно выполнять операции
i |
|
|
иСу (/) = КСУ 2 |
« в х с у ; (0> |
(6.8.3) |
где / — число суммируемых напряжений, и |
|
|
И В У (/) = [ « в х В У І |
(t) — « в х ВУ2 (^ЖВУ- |
(6.8.4 |
Операция вычитания может быть заменена операцией сложения, если знак у вычитаемого заменить на противоположный.
Обычно основой суммирующих устройств являются суммирую щие резисторные цепи.
На рис. 6.8.2 приведена схема суммирующего устройства на резисторах, осуществляющая суммирование по постоянному току, на которой цепи суммирования выделены пунктиром.
Схемы устройств, суммирующих по переменному току, аналогич ны схеме, изображенной на рис. 6.8.2, с добавлением разделительных емкостей, а вычитающих по переменному току — с добавлением фазоинверсного каскада.
Вычитание по постоянному току целесообразно производить, ис пользуя схемы дифференциальных усилителей, в качестве которых можно применять соответствующие типовые интегральные схемы.
Неидеальности сумматоров проявляются в неточном выполнении операции (6.8.3). Для уменьшения ошибок суммирования, обусловлен ных взаимным влиянием источников суммируемых (вычитаемых) на
пряжений и их внутренних сопротивлений Rtj, |
изменяющихся в широ |
|||||
ких пределах, напряжения на суммирующий |
резистор Rz подаются |
|||||
через последовательные |
резисторы |
Rp большой величины. |
Если |
|||
Rvj 3> Ru |
и Rpj |
Э Rzi |
то взаимовлиянием цепей сумматора |
можно |
||
пренебречь |
[6.15], |
но коэффициенты |
передачи |
каждой цепи |
сумми |
|
рования получаются много меньше единицы и равны |
|
|||||
|
|
|
K s , « - ^ - . |
(6.8.5) |
230
При соблюдении условия Rvj > R^ точность выполнения операции суммирования определяется только отклонениями величины сопротив лений Rz и Rpj. Для схемы сумматора на резисторах
(6.8.6)
При простом суммировании, когда все сопротивления RpJ должны быть |
||||
одинакового |
номинала, |
|
|
|
т |
= ~ 7 F T 2 |
" В х с у ' = т |
Y "БХ СУ /. |
(6.8.7) |
QBxf |
oßy.2 |
oBxl |
|
|
t I |
1 |
— И > |
!-*- |
Рис. 6.8.2.
Отклонения и нестабильности Ps и Р р ^ приведут к ошибкам суммиро вания, дисперсия которых равна
m 2 ( Я р ) m 2 (Яр) ^ |
m 2 ( Я р ) \^ ^ |
/ |
Для выявления точности операции суммирования удобно положить, что суммируются одинаковые напряжения, тогда относительная ошиб ка операции суммирования равна
D [uz/m (и,)} - - j - D (tfp )/m« (Pp ) + D |
(P2 ). |
(6.8.9) |
Ошибки суммирования могут быть уменьшены при использовании стабильных и точных резисторов до величин, которыми можно прак
тически |
пренебречь. |
|
|
Это |
относится и |
к сумматорам согласованных фильтров, |
когда |
/ ^> 2 (см. рис. 6.9.1 |
и 6.9.2). При этом ошибки суммирования |
приво |
дят к незначительному увеличению дисперсии боковых выбросов и к отклонениям в величине основного выброса и сказываются на свойст-
231
вах согласованных фильтров значительно меньше, чем другие факторы
(см. §6.10). |
|
|
Отклонения |
приводят к отклонениям коэффициента |
передачи |
суммирующего |
устройства, что вызывает потери энергии |
согласно |
§6.4. |
|
|
Недостатком рассмотренных сумматоров является то, что Ks много меньше единицы и в схемы приходится вводить дополнительные усилительные каскады, отклонения коэффициентов усиления которых также сказываются на потерях энергии.
6.8.3. Устройства принятия решения
Устройство принятия решения включает в себя пороговое уст ройство и устройство формирования вторичных импульсов определен ной длительности, амплитуды и полярности, отображающих принятие той или иной гипотезы. Подобные устройства широко используются в системах передачи дискретной информации [7.3].
Рис. 6.8.3.
На рис. 6.8.3 приведен пример схемы принятия решения при распознавании сигналов. Сравниваемые напряжения обычно имеют одинаковую полярность в силу идентичности каналов, поэтому в каче стве схемы сравнения необходимо применять вычитающее устройство (см. выше), которое в данном случае выполнено на транзисторах Т1 — ТЗ. Основные неидеальности такого устройства принятия решения заключаются в наличии зоны нечувствительности, обусловленной ко нечностью напряжений, необходимых для запуска одновибраторов, и нестабильностью порога их срабатывания. Как показала практика, при достаточно большой амплитуде сравниваемых напряжений влия-
232
нием этих неидеальностей на уменьшение достоверности в большинстве случаев можно пренебречь.
При реализации устройств принятия решений могут быть широко использованы типовые интегральные схемы, линейные и цифровые: одновибраторы, мультивибраторы, спусковые схемы, усилители с диф ференциальными входами и т. д. [6.5].
6.8.4. Стробирующие устройства
Стробирующее устройство должно пропускать напряжение со входа на выход в определенные короткие интервалы времени АТстр. Такие устройства широко используются в системах передачи дискрет ной информации [7.3]. Стробированию могут подвергаться разнополярное и однополярное напряжения постоянного тока и напряжение переменного тока.
JT "LT
Рис. 6.8.4.
Основой стробирующих устройств являются транзисторные и ди одные ключи (см. § 6.7). В настоящее время имеются типовые интеграль ные схемы, выполняющие эти функции. Пример схемы устройства приведен на рис. 6.8.4. Транзисторные ключи на ТЗ и Т4 в исходном состоянии открыты и напряжение на выходе близко к нулю. При по даче стробирующего импульса транзисторы закрываются и напряже ние на выходе пропорционально напряжению на входе. Вместо парал
лельных ключей |
могут быть использованы последовательные ключи |
и их комбинация |
[6.4]. |
Такое стробирующее устройство может быть применено в схе мах, когда неизвестна полярность стробируемого напряжения, на пример в схемах приема сигналов с неизвестной фазой непосредствен но после интегратора.
233
Если полярность стробируемого напряжения известна, то может быть применено верхнее либо нижнее плечо рассмотренной схемы.
Основными неидеальностями стробирующих устройств являются отклонения коэффициента передачи и неточности выполнения опера ции стробирования, заключающиеся в конечности интервала стробирования, переходных процессах и неполном «запирании» схемы, влия нием которых на потери энергии при А т с т р < 0,37УБ8 и реальном отношении сопротивлений открытого и закрытого ключа обычно можно пренебречь.
6.9. Согласованные фильтры на многоотводных
линиях задержки
Реализация согласованных фильтров для ШПС существенно от личается от реализации согласованных фильтров для простых сигналов.
Реализацию СФ можно рассматривать с точки зрения формирова ния его импульсной переходной или частотной характеристики. В ча стности, для фильтров на многоотводных линиях задержки (МЛЗ) ее удобнее рассматривать во временной области.
Для случая ФМн сигнала, используя (2.1.2) и (2.1.4) и рассматри вая в этом случае сигнал как совокупность элементов с различными фазами в сокращенной записи, можно получить
s (t) |
= |
2 |
5 (t - |
/Т э ) cos l(ùs0t + |
Аф; (/ - |
/ |
Т э ) ] , |
(6.9.1) |
где S(t — jTa) |
= |
S |
при |
t = jT3 -f- (/ + |
1) Тэ и |
S |
(t — jTa) |
= 0 |
в другие моменты времени. Тогда импульсная переходная характе ристика фильтра, согласованного с таким сигналом, должна иметь вид
ЛСФ (0 = s (Та - t) = |
S s ( T , - |
/ + |
/ Т 8 ) cos [<os (Ts - |
t) + |
+ |
A<pj (Ts-t |
+ |
jT9)] |
(6.9.2) |
и может быть сформирована устройством, состоящим из звена, фор
мирующего |
из дельта-импульса |
радиоимпульс длительностью Т э , |
|
т. е. предварительного |
фильтра |
(ПФ) с амплитудно-частотной харак |
|
теристикой |
s ' " ( ù ) ~ " C O |
s . ^ r a , идеальной линии задержки (ЛЗ) с числом |
отводов, равным N3— 1; фазовращателей, создающих в каждом из отводов сдвиг фазы, соответствующий Дер;, и суммирующего устройст ва (СУ) (рис. 6.9.1). Физический смысл работы такой схемы при дей ствии сигнала может быть объяснен следующим образом. В момент времени t = Ts, когда сигнал, прошедший предварительный фильтр (ПФ), согласованный со спектром элемента, целиком записан в линию, на соответствующих отводах присутствуют элементы сигнала с раз-
234
личными значениями фазы. Фазовращатели (ФВ) так изменяют фазу в отводах, что в этот момент все элементы сигнала на входе суммато ра оказываются в фазе и результирующее напряжение равно сумме амплитуд напряжений всех Na элементов сигнала. Это суммарное на пряжение дает основной выброс. В остальное время условие синфазности суммируемых напряжений с отводов не выполняется и напряже ние на выходе сумматора, опреде
ляющееся |
ФАК сигнала, меньше, |
äx г / 7 0 |
МЛЗ |
|
||||
чем в момент t = Ts. |
Напряжения |
|
|
|||||
на отводах, |
обусловленные |
дей |
|
|
|
|||
ствием |
помех, |
имея случайные со |
|
|
|
|||
четания |
фаз, |
складываются |
по |
|
|
|
||
мощности. |
|
|
|
|
|
ФВФВ. ФЗ,2. |
|
|
При практической |
реализации |
|
|
|||||
схемы |
необходимо |
использовать |
|
|
|
|||
некоторые |
дополнительные каска |
|
|
Вых |
||||
ды и цепи. В отводах линии за |
|
СУ |
||||||
|
|
|||||||
держки |
обычно включаются |
атте |
|
Рис. 6.9.1. |
|
|||
нюаторы (А), которые служат для |
|
|
||||||
выравнивания |
амплитуд сигналов |
|
|
|
с отводов перед суммированием. Для исключения влияния отводов друг на друга через сумматор аттенюаторы и фазовращатели дол жны выполнять разделительные функции.
Обычно СФ используются для приема сигналов со случайной фа зой, тогда на выходе фильтра включается амплитудный детектор, на пряжение с которого подается на стробирующий каскад и устройство принятия решения (см. рис. 6.3.1).
Вых
Рис. 6.9.2.
Для фазоманипулированных ШПС с ограниченным набором зна чений фазы целесообразно с целью уменьшения числа фазовращателей осуществлять предварительное суммирование напряжений с отводов, требующих одинаковых сдвигов фазы, с использованием общего фазо вращателя. Причем для ШПС с бинарной манипуляцией фазы необ ходим всего один фазовращатель, роль которого может выполнять фазоинверсный каскад (ФИ) (рис. 6.9.2).
Для ФМн сигналов с бинарной манипуляцией фазы после их прохождения через синхронный детектор (см. рис. 6.3.2), т. е. для
235