Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 231
Скачиваний: 2
Одним из недостатков ЧМГ с непосредственным уп равлением является сравнительно низкая стабильность частоты генерируемых колебаний, что в значительной степени снижает помехоустойчивость связи. Обеспечить высокую стабильность выходных параметров ЧМГ с не посредственным управлением весьма сложно. Поэтому в последние годы все чаще применяются генераторы с косвенным управлением частотой. В качестве примера
|
|
реализации |
этого |
спо |
|||||
J |
К, |
соба |
на |
рис. 4,22а |
при |
||||
ведена |
|
структурная |
|||||||
|
Вых. Ланап i |
|
|||||||
|
схема |
ЧМГ |
с переклю |
||||||
|
уап-бо |
чаемыми |
|
|
кварцевыми |
||||
|
|
|
|
||||||
>1 |
|
генераторами. Входные |
|||||||
|
|
модулирующие |
сигна |
||||||
|
|
лы управляют |
работой |
||||||
|
|
триггера |
|
Т, |
выходы ко |
||||
|
|
торого |
подключены к |
||||||
|
|
ключам |
К\ |
и |
/Сг. При |
||||
nf, |
Канап |
нахождении |
|
триггера Т |
|||||
в состоянии |
|
1 открыва |
|||||||
|
Дел,на - j p ^ n r . |
ется ключ |
К], |
а |
при на |
||||
|
|
хождении |
IB |
состоянии |
|||||
|
|
О — |
ключ |
Яг- |
Таким |
||||
nf |
|
образом, |
|
в |
|
зависимо |
|||
|
сти от значащих |
пози |
|||||||
ж. |
|
||||||||
|
ций |
модулирующего |
|||||||
— и — |
|
сигнала |
|
через |
|
схему |
|||
Рис. 4.22. |
Схемы ЧМГ с косвенным |
|
|
||||||
ИЛИ |
и |
выходное |
уст |
||||||
управлением |
ройство |
|
(фильтр, |
уси |
|||||
|
|
|
|||||||
литель) в канал связи поступают колебания |
генератора |
||||||||
Г\ или Го. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При переключении несинхронных генераторов с не кратными частотами (рис. 4.22а) в момент переключения наблюдается скачок фазы ср, который может достигать величины ± 1 8 0 ° . Наличие скачка фазы при смене зна чащих состояний приводит к расширению спектра ЧМ сигналов и возрастанию краевых искажений при демо дуляции [25].
Значительно уменьшить скачок фазы можно, приме няя генераторы Г у и А , частоты которых в п раз выше рабочих частот, и последующим делением частоты ре зультирующего сигнала на входе схемы ИЛИ в п раз (рис. 4.226). При таком построении устройства скачок
21Q
фазы ЧМ сигнала на выходе срВых меньше скачка фазы при переключении генераторов А и А в п раз, т. е.
фвых = ф/«.
Описанные выше схемы ЧМГ являются асинхронны ми. При реализации синхронной ЧМ без разрыва фазы необходимо, чтобы частоты двух значащих состояний
были кратны скорости передачи и |
кратны |
между |
собой, |
|||
т. е. U = af2; fi = |
lB; f2 = kB, |
где а, |
I |
и /г — целые |
числа. |
|
Структурная |
схема синхронного |
ЧМГ |
'представлена |
|||
на рис. 4.23а. Кварцевый |
генератор |
Г формирует |
коле- |
Сиихр имп к источнику сообщений
6)
Рис. 4.23. Схема синхронного ЧМГ
бания с частотой fi, равной верхней частоте. После де ления частоты fi в а раз получают частоту f2. Синхро низирующие импульсы с частотой B = f2/k подаются от передатчика УПС источнику сообщений, определяя тем самым возможные моменты изменения значащих состоя ний модулирующего сигнала. Благодаря этому управле ние триггером Т, а следовательно, ключами К будет про исходить в моменты времени, когда текущая фаза коле бания с частотой f i отличается от текущей фазы коле баний с частотой [ 2 на величину 2тип. Справедливость такого положения обусловливается тем, что согласно принятым условиям a, k и / — целые числа, и, следова-
211
тельно, в одном единичном элементе всегда укладывает ся / периодов колебаний с частотой fi и k периодов с частотой /2 (рис. 4.236).
Синхронные ЧМГ, хотя и обеспечивают наибольшую помехоустойчивость приема ЧМ сигналов, практически используются сравнительно редко. Это обусловлено тем, что при синхронной ЧМ скорость передачи, определяе мая частотой синхронизирующих импульсов, практиче ски ограничена несколькими возможными значениями.
Ч а с т о т н ы е д е м о д у л я т о р ы . Назначение ча стотного демодулятора — преобразование дискретных ЧМ сигналов в последовательность импульсов постоян ного тока, соответствующих модулирующей последова тельности. Частотные демодуляторы строятся либо как аналоговые устройства, либо как устройства дискрет-
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Выл |
|
|
иг,Х |
Тс'е |
||
|
ф |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
1 |
\ |
|
о\ |
|
/ |
1 |
\ |
|
|
|
\ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
/ |
1 |
|
|
|
|
/ |
1 |
|
|
|
\ |
/ |
|
f |
Рис. |
4.24. |
Аналоговый |
демодулятор: |
||
а) |
схема; |
б) частотная характеристика |
ного действия с широким применением универсальных логических элементов. Примером аналогового демоду лятора может служить частотный детектор с настроен ными контурами (рис. 4.24).
212
Поступающие с канала связи ЧМ колебания |
усили |
|
ваются транзистором Т\. Нагрузкой усилителя |
служат |
|
последовательно соединенные резонансные контуры |
ЬХС3 |
|
и Ь2С5, настроенные соответственно на частоту |
fi и |
f2. |
Вторичные обмотки контуров нагружены на амплитуд ные детекторы, включенные так, что на выходе первого
детектора (Дь Д2) |
выпрямленное |
напряжение имеет по |
||||||
|
|
|
|
Уст-до |
|
|
Д/к) — |
|
|
|
|
|
\ucirm-mO |
|
|
||
|
iiiiiiwii |
iniiiiiiiiMiiiiimiMii |
|
1111L |
||||
|
|
|
I |
.Urt |
L^—m- ^^ |
|||
|
n1 |
i |
- |
U L |
h |
|
||
|
Г]J |
J |
|
u |
I I . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
ложительную полярность, а на выходе второго (Д3, |
||||||||
отрицательную. Средняя точка балансных сопротивле |
||||||||
ний Ri и R$ через |
фильтр |
С/и |
Re, |
Се |
подключается |
к на |
||
грузке. Частотная |
характеристика |
такого демодулятора |
||||||
изображена на рис. 4.246. |
|
|
|
|
|
|||
а) |
|
|
|
|
Счетчик 8ых < b |
|
||
|
|
Щ |
|
ТИ |
|
|
б)
л
Рис. 4.25. Частотный демодулятор дискретного действия:
а) схема; б) временные диаграммы работы
Частотный демодулятор дискретного действия может быть построен, например, в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 4.25а. Входной ЧМ сигнал
213
(Ui, рис. 4.256) поступает на усилитель-ограничитель, на выходе которого получается последовательность прямо угольных импульсов переменной длительности (Uz). По средством дифференцирования одного из фронтов, на пример положительного, формируются короткие импуль сы (U3), устанавливающие счетчик ТИ в исходное ну левое состояние. Счетчик содержит две декодирующие схемы для фиксации двух временных зон: одной — при количестве тактовых импульсов на интервале одного периода входного колебания, меньшем некоторого зна чения Ъ, п второй — при количестве тактовых импульсов на интервале одного периода входного колебания, боль шем некоторого значения а, причем а^>Ь. Указанные зоны выбираются такими, чтобы можно было четко раз личать периоды колебаний двух значащих частот.
Выходы схем декодирования подключаются ко вхо дам триггера, посредством которого восстанавливаются посылки постоянного тока. Если в периоде ЧМ колеба-. ния содержится число тактовых импульсов, меньшее Ь, что соответствует частоте /ь триггер фиксирует одну позицию сигнала; если в периоде ЧМ колебания содер жится число тактовых импульсов, большее а, что соот ветствует частоте триггер фиксирует вторую позицию сигнала. Частота тактовых импульсов выбирается та кой, чтобы обеспечивалась достаточно четкая фиксация значащих частот /ч и fi. Наименьшее значение разности а—b можно принять равным 5 ( о — Ь ^ Ъ ) . Чем выше эта разность, тем точнее фиксируется значение частот fi и /г- Если на интервале периода ЧМ колебания число такто вых импульсов, подсчитанных счетчиком (п3) окажется больше Ь, но меньше а, то триггер восстановления пере данной последовательности посылок сохраняет состоя ние, в котором он находился на предыдущем интервале.
Из рассмотрения принципа работы дискретного де модулятора следует, что снимаемые с выхода триггера восстановленные посылки могут по длительности отли чаться от переданных посылок на величину периода ЧМ колебаний. Это значит, что точность восстанавливаемых на приеме посылок будет тем выше, чем в большое чис ло раз частота несущего колебания /2 превосходит ча стоту манипуляции. При fz=lOfM принимаемые посылки восстанавливаются с точностью до 10% своей длитель ности. Таким образом, рассматриваемый демодулятор целесообразно применять в тех УПС, в которых частота
214
модуляции значительно меньше частоты 'несущего коле бания.
Преимуществом демодулятора является то, что боль шинство его узлов строится на универсальных логичес ких элементах и для восстановления первичного сигнала не требуется предварительное преобразование спектра •входного ЧМ сигнала.
Если средняя частота ЧМ сигнала соизмерима со скоростью передачи дискретных сигналов, то при частот ной модуляции, осуществляемой непосредственно на от носительно низкой несущей частоте, появляются значи тельные краевые искажения. Такое соотношение несу щей и манипулирующей частот имеет место в УПС, предназначенном для передачи дискретных сигналов со скоростью 1200 бод по стандартному каналу ТЧ. С целью уменьшения искажений частотную модуляцию осущест вляют на частотах, значительно превосходящих частоту модуляции, т. е. /г"Э>5 (/2 — в герцах, В — в бодах), обычно fz>bB.
В аналоговых ЧМ модуляторах сигнал сравнительно высокой частоты поступает в блок преобразования спек тра, а в дискретных ЧМ модуляторах — на делитель ча стоты. Спектр сигнала на выходе блока преобразования (делителя частоты) соответствует полосе частот кана ла ТЧ.
В приемнике УПС преобразователь спектра осущест вляет перенос спектра ЧМ сигнала, принятого из кана ла ТЧ, в область более высоких частот (рис. 4.26). В ка честве генераторов переноса спектра обычно применя ются кварцевые генераторы.
Большинство современных УПС с ЧМ строятся с ис пользованием аналоговых элементов: входных, согласо ванных по спектру фильтров, фильтров преобразовате лей спектра, фильтров формирования спектра переда ваемого сигнала и др. Разработка этих элементов пред ставляет собой важнейший этап проектирования и по строения УПС. Комплекс относящихся сюда вопросов весьма обширен и представляет собой самостоятельную задачу, все аспекты которой выходят за рамки настоя щего параграфа. Остановимся лишь на рассмотрении основных требований к частотным и переходным харак теристикам сквозных трактов приемника и передатчика
УПС;
215
Вх. Вх.
уст-до ЧМГ
Вых. |
Вых. |
Демод. |
|
|
- |
уст-до |
игран. |
||
|
•Преобр. |
Вых. |
В тл. |
спетро |
уст-до |
ТЧ |
передачи |
'Генератор
переноса
спектра
Преобр. |
Вх. |
Из канат |
спешна |
уст-So |
|
приема |
|
Рис. 4.26. Структурная схема модема с переносом спектра
—частотная характеристика входных устройств пе редатчика должна быть согласована со скоростью пере дачи и позволять формировать спектр ЧМ сигнала, близкий к оптимальному;
—переходные характеристики передатчика и прием
ника в зоне значащих моментов должны быть линейны с возможно большей крутизной и не должны иметь су щественных выбросов и спадов на длине единичного элемента, особенно в зоне стробирования;
— частотная характеристика приемника должна быть согласована со спектром принимаемых сигналов.
МККТТ нормирует требования к электрическим ха рактеристикам ЧМ модемов, работающих по стандарт ным ТЧ каналам, а также к цепям стыка модемов с остальной АПД. (Рекомендации V21, V23 и V24 ,[61]). Поскольку подавляющее большинство модемов, работа ющих по каналу ТЧ, использует на приеме для регистра ции элементов метод однократной пробы (метод стробирования или «укороченного контакта), то представляется целесообразным нормировать не только величину крае вых искажений, вносимых модемом, но и неточности частот значащих состояний, величину максимальных (по модулю) относительных отклонений девиации частоты в центральной части единичных элементов при передачи стандартной испытательной последовательности.
§ 4.7. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕМОВ С ОФМ
Выше было показано, что из трех видов модуляции гармонического сигнала фазовая модуляция обладает наибольшей помехоустойчивостью. Это следует и из об-
216