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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 ° .