Файл: Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 287
Скачиваний: 3
Ф 2 — на частоту f a напряжения на их выходах выпрямляются ам плитудными детекторами АД\ и АДг и сравниваются в схеме срав нения СС. Полярность выходного напряжения зависит от того, ка кое из сравниваемых напряжений больше.
Назначение ФНЧ и ВУ при ЧМ то же, что и при A M .
При конструировании модемов с ЧМ (равно, как A M и ФМ) для каналов тч возникают трудности, связанные с малым отноше нием несущей частоты к модулирующей частоте. Действительно,
при |
скорости |
передачи |
1200 бод длительность |
элементарной по |
|
сылки равняется 0,83 мс, т. е. в |
одной посылке |
умещается всего |
|||
1,08 |
периода |
|/н =1300 Гц |
и 1,75 |
периода / в = 2100іГц. Применяют |
три основных способа борьбы с вредным влиянием качания фронтов:
1. Преобразование |
частот. Первичная |
модуляция сигнала про |
исходит на высокой |
несущей частоте |
(порядка 10 кГц). Затем, |
после ограничения спектра сигнала полосовым фильтром осущест вляется перенос его в полосу тональных частот. В приемнике про
изводится обратный |
перенос спектров и детектирование |
осущест |
вляется на высокой несущей частоте. |
|
|
2. Ограничение |
спектра входного сигнала. На входе |
модуля |
тора ставится фильтр нижних частот, при этом модуляция произ водится не прямоугольными, а скругленными импульсами. Этот
способ эффективен |
только для линейных методов модуляции (AM |
|
и скачкообразная |
ФМ), т. е. при таких, у которых спектр модули |
|
рованного сигнала |
совпадает по форме со спектром модулирующей |
|
функции. В приемниках без преобразования частоты |
используют |
|
разные способы демодуляции. Весьма распространен |
способ, при |
котором сигнал после амплитудного ограничителя дифференци руется и выпрямляется. Полученные короткие импульсы соответ ствуют сменам полярности посылок принимаемого сигнала. Затем эти короткие импульсы интегрируются (расширяются), и с по мощью ФНЧ формируется постоянное напряжение, пропорциональ ное частоте принимаемого сигнала.
3. |
Синхронизацию |
несущей |
частоты с передаваемыми |
импуль |
сами. |
При этом манипуляция |
будет производиться каждый раз |
||
при одной и той же фазе несущей частоты. Этот способ |
может |
|||
быть использован только при синхронном методе передачи. |
|
Структурная схема многоканальных систем тонального теле графирования с ЧМ аналогична схеме с A M (рис. 8.43).
При построении многоканальных систем возникают два вопроса:
выбор несущих частот каналов, |
выбор ширины канала. При выбо |
|||
ре ширины канала |
приходится учитывать противоречивые факторы: |
|||
с одной |
стороны, |
чем больше |
индекс модуляции пг, тем |
больше |
энергия |
полезного |
сигнала, но |
тем больше и требуемая |
ширина |
канала; с другой стороны, чем меньше т, тем меньше девиация частоты Af, меньше энергия боковых частот и, следовательно, мень ше помехозащищенность. Если положить, что без практического ущерба для верности передачи можно отбросить составляющие
спектра, несущие менее 10% энергии сигнала, то, как следует из
табл. 8.1, при т ч м =0,4-^0,8 необходимо передавать несущую и |
|
первые боковые частоты, т. е. ширина |
канала составляет 2F, где |
F— частота передачи; при т ч м = 1,2 следует передавать и вторые |
|
гармоники. В последнем случае ширина |
канала увеличивается с 2F |
до 4F. При ' т ч м = 1,8-4-2, как следует |
из той же таблицы, необхо |
димая ширина канала составит 6F. Из технико-экономических со ображений для систем ТТ принят индекс модуляции т ч м = 1,8-~2,0.
При скорости |
телеграфирования |
В = 50бод, |
F = 25 Гц девиация |
|
частоты А/=>т Ч м F= 1,8-25=45Гц. |
В этом случае ширина полосы |
|||
частот канала |
составляет |
A.F = 6F=6-25 = 150 Гц. Практически ши |
||
рину канала выбирают несколько меньшей Д / г = 140 Гц. |
||||
При выборе |
несущих |
частот учитывают, |
что наименьшая чув |
ствительность приемников систем с ЧМ имеет место на средней частоте канала fc p . Поэтому стремятся, чтобы комбинационные ча стоты второго порядка, возникающие вследствие взаимодействия
рабочих |
частот |
fB, f c p ) |
при |
прохождении через нелинейные |
элементы |
канала, |
попадали |
либо |
в середины полос расфильтровки |
между каналами, либо совпадали со средними частотами. Чтобы
эти |
условия |
выполнялись, f„ и / в выбирают |
нечетно кратными Af, |
||
а следовательно, faecx — четно кратными Af: |
|||||
|
/н + |
/в = * і Д / ± М / = |
+ |
= 2 **Д/ . |
|
где |
ku k2, ..., |
ki |
.. . = 1, 3, 5 ; . . |
|
|
|
Поскольку средняя частота нижнего канала fC pi должна быть |
||||
расположена |
возможно ближе к краю полосы пропускания канала |
||||
тч |
(300 Гц) |
и в то же время быть |
четной |
гармоникой Af, то при |
Д/ = 45 Гц такой частотой может быть 8А/ = 360 Гц или 10Af = 450 Гц (рис. 8.49). При /С р = 360 Гц /ц = 315Гц оказывается очень близко
Канал Г Канал 2
300Гц |
Канал |
ТО |
3000Гц |
Рис. 8.49. К выбору несущих частот в ТТ-ЧМ |
|||
от нижнего края |
полосы канала |
тч, поэтому |
принимают /н=10А/ = |
= 450 Гц. |
|
|
|
Расстояние между несущими частотами соседних каналов ТТ должно быть наименьшим и в то же время четно кратным Af. Как
— зо: —
следует из рис. 8.49, это расстояние должно быть больше 2А/, по
этому оно принимается |
равным |
AFKan=4Af. |
Ори |
Л / = 4 5 Гц |
|||
А^кан=180Гц, |
следовательно, при |
ширине канала |
AF=140T u |
||||
полоса расфильтровки составит 180—140=40 Гц. |
|
|
|
||||
Итак, первая несущая определяется по формуле |
fH i=10Af, а |
||||||
расстояние между несущими смежных каналов — формулой |
AFKail— |
||||||
= 4Д/. Отсюда |
для любой |
несущей |
может |
быть |
написано |
следую |
|
щее выражение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
/несN = ( 4 Д Г + |
6) А / = 2 |
{2N + |
3) А /, |
Гц, |
|
(8.81) |
где N — номер канала. Соответственно для нижних и верхних ха рактеристических частот имеют место следующие соотношения, не посредственно вытекающие из рис. 8.49:
|
/ H „ = ( 4 i V + |
5)A/, Гц |
|
(8.82) |
|
/влг = ( 4 ^ + |
7)А/, Гц |
|
|
|
|
|
||
Следует отметить, |
что при скорости передачи Б = 75 бод |
число |
||
каналов ТТ в системе с ЧМ остается практически |
тем же, что и |
|||
при В = 50 бод. Это объясняется |
тем, что увеличение |
скорости с 50 |
||
до 75 бод уменьшает |
(при той же девиации частоты) |
индекс |
моду |
ляции т'Ч{Л =45/37,5=1,2, а |
при этом требуется полоса частот ка |
нала AF'=4F=4-37,5 = 150 Гц, т. е. та же.что и при скорости 50 бод. |
|
Частотная манипуляция |
широко используется как в систе |
мах передачи данных, так и в системах тонального телеграфиро вания, несмотря на то, что в случае малых вероятностей ошибки при одинаковых средних отношениях сигнал/помеха некогерентный прием *) сигналов A M и ЧМ обеспечивает одинаковую помехоустой чивость, а система с ЧМ занимает примерно вдвое большую полосу частот, чем система с AiM. Однако серьезным преимуществом ЧМ по
сравнению |
с A M является отсутствие |
необходимости оптимизиро |
|
вать порог |
для каждого отношения |
сигнал/помеха. В системах |
с |
ЧМ производится сравнение разности огибающих частот / н и / в |
с |
нулевым порогом, не зависящим от отношения сигнал/помехи, и за счет этого получается значительный выигрыш в верности передачи.
Достоинством систем с ЧМ по сравнению с системами с ФМ является возможность получения (при некогерентном приеме) та кого канала, передача по которому может производиться как син хронно, так и асинхронно. Недостатком систем с ЧМ является чув
ствительность -к расхождению частот генераторов |
їв канале авя'зи |
|
на передаче и .приеме. |
|
|
') Как известно, при AM и ЧМ прием сигналов может |
быть |
когерентным |
или некогерентным. Когерентный прием при AM и ЧМ практически |
не применя |
ется, так как если существует возможность формировать и поддерживать коге рентное опорное напряжение, то целесообразнее использовать фазовую манипу ляцию.
СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ С ФМ
Как известно из теории передачи сигналов, оптимальный (в от ношении минимальной ошибки при флуктуационной помехе) ме тод передачи двоичной информации заключается в представлении двух информационных символов («О» и «1») двумя реализациями сигнала, отличающимися только алгебраическим знаком; при этом схема приема должна обеспечивать перемножение принимаемого сигнала с точной копией каждого передаваемого сигнала и после дующее интегрирование. Этим требованиям полностью отвечает фазовая манипуляция несущего колебания постоянной амплитуды, когда фаза скачком меняется между двумя значениями, отличаю щимися на я радиан. Высокой помехоустойчивостью и объясняется широкое применение ФМ в системах передачи данных с высокой относительной *) скоростью передачи.
Структурная схема дискретного канала с ФМ представлена на рис. 8.50. Сигнал от ИИ поступает на фазовый модулятор ФМ, на
|
|
|
УПСП[ |
|
|
|
ФМ ФПер |
ФПр |
ОЙ |
<РД |
ФНЧ |
|
,НПрИ |
От ИИ |
- ОС/ |
X |
|
-то |
ВУ |
|
|
|
|
|
|||
|
пи |
|
|
|
|
|
|
L . |
|
гоч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8.50. Структурная схема дискретного канала с ФМ
выходе которого получается последовательность положительных и отрицательных импульсов, умноженных на синусоидальное несу щее колебание, создаваемое генератором импульсов Г. Назначение
ФПер, ФПр, OA, ФНЧ и ВУ |
в этой схеме такое же, как |
и в схеме |
системы с ЧМ. Демодуляция |
фазоманипулированного |
сигнала в |
приемнике производится фазовым детектором ФД путем |
сравнения |
фазы принятых колебаний с фазой когерентного (синхронного и
синфазного либо противофазного |
с принимаемым сигналом) |
опор |
||||
ного колебания, |
получаемого от |
генератора |
опорных частот |
ГОЧ. |
||
Таким образом, метод ФМ в принципе предусматривает необ |
||||||
ходимость когерентного |
приема. |
|
|
|
|
|
При передаче дискретной информации возможны два алгорит |
||||||
ма построения |
сигналов при системе |
ФМ: |
абсолютный и относи |
|||
тельный. |
|
|
|
|
|
|
Абсолютная |
фазовая |
манипуляция |
(АФМ) заключается |
в том, |
||
что посылке каждой полярности |
(положительной или отрицатель- |
') Относительная скорость передачи дискретной информации измеряется в бод/Гц и характеризует скорость на единицу полосы частот канала. Так, напри мер, аистемы с ЧМ обеспечивают относительную скорость порядка 0,4-ь 4-0,6 бод/Гц, а системы с ФМ—-до |1,5 бод/Гц.
ной) соответствует передача в канал |
сигнала, |
сдвинутого по фазе |
на определенный угол ф относительно |
несущей |
частоты генератора |
передатчика. Пример передаваемой последовательности посылок показан на рис. 8.51а. Несущая частота генератора и векторы фа-
а) |
имод |
|
|
|
|
|
|
6) |
UseH |
|
|
|
|
|
|
в ) |
исигн |
|
|
|
|
|
|
') Щей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У-О' ¥~ІЄ0 |
|
¥=0' |
¥=180' |
||
Ж)исигн |
|
|
¥=0' |
¥=/80' |
¥=/80° У=0° |
||
|
¥=0° ¥=/80° ¥=180' |
||||||
Рис. |
8.51. Временные |
диаграммы |
при |
ФМ: |
|||
а — передаваемая |
последовательность |
посылок; |
|||||
б, г — несущая частота; |
в, д — модулированное |
||||||
напряжение при АФМ; е, ж — модулированное на |
|||||||
|
|
пряжение |
при |
ОФМ |
|
|
|
зы изображены |
на |
рис. 8.516 |
и г. |
Во |
время |
передачи положитель |
ных посылок напряжение сигнала находится в фазе с напряже
нием генератора |
(ф = 0°), |
а при передаче отрицательных |
посы |
|
лок — в противофазе (ф= 180°) (см. рис. 8.51в и сМ)). |
|
|||
Относительная |
фазовая |
модуляция |
(ОФМ) заключается |
в T O W , |
что посылке каждой полярности соответствует передача в канал сигнала, сдвинутого по фазе на определенный угол ф относительно фазы предыдущего сигнала. Пусть при передаче положительной посылки фаза сигнала сдвигается относительно фазы предыдущего
сигнала на |
ф=180°, а при передаче |
отрицательной посылки на |
Ф = 0°. Тогда, |
возвращаясь к рис. 8.51, |
в течение времени передачи |
первой (положительной) посылки фаза сигнала противоположна
некоторой исходной фазе генератора |
(рис. 8.51 е). В момент на |
чала передачи второй (отрицательной) |
посылки изменения фазы |
сигнала не происходит, так как отрицательной посылке соответ
ствует фазовый сдвиг |
ф = 0° относительно предыдущей посылки. |
При передаче третьей |
(положительной) посылки вновь происходит |
') В рассмотренном примере ф=180°, но возможно любое изменение угла в пределах 0 < і ф ^ 1 8 0 ° .