Файл: Учереждение высшего профессионального образования московский государственный университет приборостроения и информатики.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 365
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Общие сведения об электрических и радиотехнических цепях
Сигналы и их основные характеристики
Корреляционные характеристики детерминированных сигналов
Вопросы и задания для самопроверки:
Методы анализа электрических цепей
Вопросы и задания для самопроверки
Спектры амплитуд и фаз периодических сигналов
Спектральные плотности амплитуд и фаз непериодических сигналов
Примеры определения спектральной плотности сигналов
Определение активной длительности сигнала и активной ширины его спектра
Вопросы и задания для самопроверки:
Комлексная передаточная функция и частотные характеристики цепи
Спектральный анализ цепей при непериодических воздействиях
Вопросы и задания для самопроверки гл. 5, 6:
Вопросы и задания для самопроверки:
Частотный принцип преобразования радиотехнических сигналов
Радиотехнический канал связи
Каналом передачи информации является совокупность средств, используемых для этой цели. Канал передачи информации с помощью электромагнитных колебаний называется радиотехническим каналом связи.
На передающем конце канала информация преобразуется в электрический сигнал. Промодулированное этим сигналом высокочастотное колебание излучается антенной передатчика и принимается антенной приемника. В приемнике осуществляется усиление принятых высокочастотных модулированных колебаний и демодуляции их — выделение передаваемого сигнала.
Рассмотрим структурную схему (рис. 1.1) и назначение отдельных блоков канала связи.
Датчик – устройство, вырабатывающее электрический сигнал, соответствующий поступающей информации. Датчиком может служить микрофон при передаче речи и музыки, передающая трубка или светочувствительная матрица при передаче изображений, прибор, преобразующий температуру, давление, скорость, деформацию или другую физическую величину в электрический сигнал.
Рис. 1.1 Структурная схема канала связи
Кодирующее устройство выполняет функцию преобразования электрического сигнала, полученного от датчика, в электрический сигнал другой формы, более пригодной для запоминания и передачи. Например, напряжение датчика температуры преобразуется в последовательность импульсов, соответствующих значению температуры в дискретные моменты времени.
Запоминающее устройство хранит закодированный сигнал до момента его передачи. Например, информация на космическом корабле накапливается непрерывно на протяжении всего полета, а передается в сеансах связи, когда сигналы с корабля могут приниматься наземными станциями.
Передатчик состоит из
генератора колебаний несущей частоты и модулятора.
Генератор колебаний несущей частоты генерирует гармонические высокочастотные электромагнитные колебания, способные распространяться на большие расстояния. Используется широкий диапазон волн – от километровых до световых (микрометровых). Основным требованием к генератору является высокая стабильность частоты генерируемых колебаний.
Модуляторосуществляет модуляцию одного или нескольких параметров (амплитуды, частоты, фазы и др.) высокочастотного колебания по закону передаваемого сигнала.
Передающая антенна излучает высокочастотные электромагнитные колебания, промодулированные передаваемым сигналом.
Приемная антенна принимает промодулированные высокочастотные электромагнитные колебания, которые затем поступают на вход приемника.
Приемник состоит из избирательного усилителя, детектора, декодирующего и оконечного устройств.
Избирательный усилитель выделяет и усиливает из множества сигналов, принимаемых антенной, требуемое высокочастотное модулированное колебание.
Детектор осуществляет процесс, обратный модуляции – выделяет из высокочастотного модулированного колебания сигнал, которым в передатчике была осуществлена модуляция.
Декодирующее устройство преобразует принятый закодированный сигнал к форме, удобной для обработки в оконечном устройстве.
Оконечное устройство преобразует электрический сигнал в информацию, представленную в той или иной форме, например, в звук при передаче речи или музыки, в изображение при приеме телевизионного сигнала, в запись на ленте при телеметрии, в команду исполнительному органу при телеуправлении и т. п.
Структурная схема канала связи, показанная на рис. 1.1, применяется, например, при передаче данных с космического корабля на Землю. В более простых случаях ряд операций, над сигналами, а следовательно, и ряд блоков, показанных на рис. 1.1, отсутствует. В простейшем канале связи могут отсутствовать блоки кодирования, запоминания и декодирования.
Радиолокационные устройства представляют собой также своеобразные системы передачи информации. Здесь модуляция колебаний, излучаемых передатчиком, осуществляется вне передатчика, в пространстве, где луч радиолокатора отражается от цели.
Передаваемый по радиотехническому каналу сигнал подвергается воздействию помех. Источником внешних помех являются атмосферные явления, шумы космического пространства, индустриальные помехи, помехи радио и медицинской аппаратуры, а в военной технике – помехи, искусственно создаваемые станциями радиопротиводействия противника.
Внутренние помехи возникают вследствие дискретной природы заряженных частиц (тепловые и дробовые шумы), а также из-за несовершенства передающей и приемной аппаратуры (шумы квантования, наводка от цепей питания, перекрестная модуляция и т. п.).
Под действием помех сигнал, проходя через канал связи, искажается и может быть расшифрован неправильно. Одной из основных задач при организации канала связи является снижение вероятности ошибок при приеме сигналов или, иными словами, повышение помехоустойчивости канала радиосвязи.
Повышение помехоустойчивости обычно влечет за собой увеличение стоимости канала связи. Поэтому вопросы помехоустойчивости и стоимости канала связи решают совместно, находя приемлемые компромиссы.
Часто требуется передавать информацию о нескольких параметрах, характеризующих состояние объекта, например, о температуре, давлении и влажности в кабине летательного аппарата. Для этого радиолиния должна содержать несколько разделенных каналов передачи информации. Наибольшее распространение нашли два способа разделения каналов: частотное и временное.
При частотном разделении каналов высокочастотное (несущее) колебание модулируется несколькими колебаниями более низких частот, называемыми поднесущими. Каждое поднесущее колебание модулируется сигналом, содержащим информацию об одном из передаваемых параметров. На приемном конце линии связи модулированное колебание несущей частоты усиливается и детектируется. Продетектированное колебание разделяется фильтрами, каждый из которых настроен на соответствующую поднесущую частоту. На выходе каждого фильтра включен детектор, который выделяет сигнал, соответствующий сигналу, передаваемому на данной поднесущей частоте.
При временном разделении каналов сигналы, несущие информацию о различных параметрах объекта, поочередно модулируют один или несколько параметров колебания несущей частоты. Временное разделение каналов особенно эффективно в цифровых системах связи, которые обеспечивают высокую помехоустойчивость.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 22
Классификация сигналов
Реальные физические процессы (температура, давление и т. п.) преобразуются в электрические сигналы, которые являются функциями времени. Функция времени — математическая модель сигнала – может быть представлена в виде графика, таблицы или аналитического выражения. В дальнейшем под термином сигнал будем понимать функцию времени, адекватную электрическому сигналу.
Сигналы делятся на детерминированные и случайные.
Детерминированные сигналы – сигналы, значения которых в любой момент времени полностью известны, т. е. предсказуемы с вероятностью, равной единице.
Случайные сигналы – сигналы, значения которых в любой момент времени невозможно предсказать с вероятностью, равной единице.
Все сигналы, несущие информацию, являются случайными, так как полностью детерминированный (известный) сигнал информации не содержит (он может быть создан в месте приема безо канала связи).
Несмотря на то, что полностью детерминированные сигналы не применяются, они представляют удобную модель при анализе радиотехнических систем.
Принято различать детерминированные сигналы трех основных классов: управляющие, высокочастотные, немодулированные и модулированные.
Управляющие (модулирующие) сигналы – сравнительно низкочастотные колебания, содержащие информацию, которые не могут быть непосредственно использованы для передачи на большие расстояния с помощью электромагнитных колебаний. Управляющие сигналы делятся на три группы:
Аналоговые (непрерывные) сигналы, являющиеся функцией времени, повторяющей закон изменения соответствующей физической величины;
Дискретные сигналы, представляющие собой последовательность импульсов, амплитуды которых соответствуют значениям физической величины в дискретные моменты времени;
