Razvoj blok dijagrama i algoritama za rad spi. Strukturni dijagrami radiopredajnih uređaja

Pojednostavljeni blok dijagram radio predajnika sastoji se od frekventnog pretvarača, propusnog filtera i izlaznog pojačala (slika 3.3).

Slika 3.3 Pojednostavljeni blok dijagram radio predajnika

Modulirani signal se prima na ulazu radio predajnika. U modernim komunikacionim sistemima, modulacija se vrši na standardnoj međufrekvenciji. Na primjer, u komunikacionim sistemima koji rade u mikrotalasnim opsezima, srednja frekvencija može biti 70, 140 ili 820 MHz (postoje i drugi standardi). Zadatak radio predajnika je, u takvim slučajevima, da konvertuje signal srednje frekvencije u radni frekvencijski opseg i dovede snagu signala na potreban nivo.

Frekvencijski pretvarač se sastoji od miksera i glavnog oscilatora. Mikser je nelinearni element koji miješa frekvencije signala koji ulaze u njega i na izlazu proizvodi dva frekventna pojasa - ukupnu i razliku (u ovom slučaju zbir i razlika međufrekvencije i frekvencije glavnog oscilatora) .

Pojasni filter bira jedan od frekvencijskih opsega.

Za rad frekventnog pretvarača potrebni su visoko stabilni generatori. Svaki generator se sastoji od pojačala i povratnih kola (slika 3.4).

Uz dovoljno pojačanje signala (balans amplitude) i uz ispravnu fazu signala koja dolazi kroz kolo povratne sprege (fazni balans), u kolu se javljaju neprigušene oscilacije čiji je oblik određen frekvencijskim karakteristikama komponenti kola. Ako karakteristike pojačala i povratnog kruga formiraju uskopojasni elementi (krugovi ili rezonatori), tada će oblik oscilacija biti blizak sinusoidnom. U slučaju korištenja širokopojasnih elemenata, generiraju se impulsne oscilacije.

Slika 3.4 Strukturni dijagram generatora

Glavni oscilatori predajnika koriste sinusoidne oscilatore, čija je stabilnost određena stabilnošću kola ili rezonatora. U generatorima predajnika od 5-9 opsega, kvarcni rezonatori se široko koriste. Na višim frekvencijama koriste se kristalni oscilatori sa množenjem frekvencije, sintetizatori frekvencije, a posljednjih godina i dielektrični rezonatorski oscilatori.

Pojačala odašiljača (UHF) pružaju potrebnu izlaznu snagu, koja se uvelike razlikuje u različitim opsezima. Na primjer, u rasponima dugih i srednjih valova, snaga radio stanica može biti stotine kilovata, pa čak i megavata, u mikrovalnim opsezima - jedinice i frakcije vata, au optičkim opsezima - jedinice milivata. U skladu s tim, pojačala su izgrađena na snažnim lampama, tranzistorima, mikro krugovima. Pojavila su se čvrsta mikroskopska pojačala za radio sisteme koji rade na frekvencijama od desetina GHz.

Optički predajnici rade na posebnim LED diodama i laserima.

AUTOGENERATORI

autogenerator, ili samopobuđeni generator, je uređaj koji pretvara energiju izvora energije u radiofrekventne oscilacije bez eksterne pobude.

Samopobudni generator je pojačalo sa rezonantnim opterećenjem pokrivenim pozitivnom povratnom spregom (slika 4.1a). Kao aktivni element mogu se koristiti i elektronska cijev i tranzistor. Takav oscilatorski krug naziva se kolo sa transformator povratne informacije. Primarne oscilacije u rezonantnom kolu LC nastaju usled bilo kakvih nasumičnih promena napona napajanja (fluktuacija), uticaja spoljašnjih elektromagnetnih polja, itd. Ove oscilacije kroz zavojnicu L St - ulaze na ulaz pojačala (otpor kondenzatora C je zanemarljiv). Varijabilni napon pozitivne povratne sprege u pos kontrolira elektronski protok svjetiljke.

Slika 4.1 Šematski dijagrami autooscilatora sa povratnom spregom transformatora (a, b) i uticaj inicijalnog predrasuda na samopobudu tranzistorskog autooscilatora (b)

Prvi harmonik anodne struje stvara pad napona na kolu LC. Povećava se amplituda slobodnih vibracija. One se ponovo transformišu u ulazno kolo, ponovo pojačavaju itd. Povećanje amplitude oscilacija se nastavlja do određene granice, zbog parametara oscilatora. Sistem uspostavlja dinamičku ravnotežu između gubitka energije radio frekvencije u krugu i njenog nadopunjavanja zbog izvora napajanja E a. Ova tzv stacionarni (stacionarni) način rada oscilator. Parametri mrežnog auto-bias lanca biraju se na način da u trenutku uključivanja napon prednapona bude minimalan. Tada lampa radi u klasi A i moguće je pojačanje oscilacija proizvoljno male amplitude. Kako napetost raste u pos raste struja mreže i negativni potencijal na mreži. U stacionarnom režimu, aktivni element radi u Vili C klasama, što olakšava termički režim oscilatora zbog smanjenja gubitaka na anodi (kolektoru). Ova okolnost doprinosi povećanju stabilnosti frekvencije generiranih oscilacija. Potonji, kroz kondenzator za razdvajanje C p, ulaze u sljedeću fazu staze radio frekvencije - bafer pojačalo. Slično, dolazi do samopobude tranzistorske verzije oscilatora (slika 4.1 6). Karakteristike struja baze i kolektora poluprovodničke triode imaju pomak udesno u odnosu na ishodište (slika 4.1). Ako se ograničimo na korištenje samo auto-bias-a, tada će u početnom trenutku napon na bazi biti jednak nuli (u b = 0) i primarne samooscilacije neće uzrokovati pojavu kolektorske struje. Samouzbuđenje neće doći.

Prema tome, tranzistorski oscilatori koriste kombinovani prednapon, koji je algebarski zbir dva napona; trajno E start i automatski, nastaju na otporniku R e, zbog protoka konstantne komponente struje emitera I e0 kroz nju:

E cm \u003d -E početni + I e0 R e

Zatim, u trenutku uključivanja napona napajanja, E start, koji otvara tranzistor. Kako se amplituda oscilacije povećava, tako i pad napona R e.

Rezultirajući negativni potencijal na bazi će se smanjiti i aktivni element će raditi u klasi OD. Istovremeno lanac R e C eće stabilizirati način rada tranzistora kada se temperatura okoline promijeni.

Samopobuda u autooscilatorima sa povratnom spregom je moguća samo ako su ispunjena sljedeća dva uvjeta:

1) kao u bilo kojoj lampi ili tranzistorskom pojačalu, naizmenični naponi na mreži (bazi) i anodi (kolektoru) moraju uvek biti van faze; u krugu koji se razmatra s povratnom spregom transformatora, to se postiže pravilnim povezivanjem krajeva zavojnice L sv;

2) amplituda povratnog napona U pos mora biti najmanje određena minimalna vrijednost.

Prvi uslov se zove fazni balans, a drugi - amplituda balansa.

Autooscilator, napravljen prema shemi s transformatorskom vezom, nije našao široku rasprostranjenost u radio predajnim uređajima zbog neke složenosti svog dizajna i stvaranja oscilacija na relativno niskim frekvencijama. S tim u vezi, poželjniji su samopobuđeni generatori, izgrađeni na bazi tzv dijagrami u tri tačke.

Slika 4.2 a i b prikazane su dvije varijante ovakvih autooscilatora na tranzistorima - sa induktivnom i kapacitivnom povratnom spregom. U oba slučaja aktivni element sa tri glavne elektrode (k, b i e) spojen na tri tačke oscilatornog kola. Otuda i naziv - šema u tri tačke.

U prvom od njih, napon pozitivne povratne sprege u pos uklonjen iz jednog od induktora kola (da budem), a u drugom - iz kondenzatora C bae. Inače, obje sheme su identične. Proces samouzbude i rad u stacionarnom režimu slični su istim pojavama u verziji koja je upravo razmatrana sa priključkom transformatora.

Početni pomak prema bazi (E start) se ne napaja iz zasebnog izvora, već se uklanja iz otpornika R1, kroz koje teče struja I 14. Kolektorsko kolo se napaja paralelno. Namjena preostalih elemenata je ista kao u krugovima generatora s vanjskim pojačivačima pobude i audio signala.

Da bi se pojednostavila analiza rada ova dva oscilatora, preporučljivo je razmotriti njihova ekvivalentna kola (slika 4.2. in i G), u kojem su pohranjeni samo strujni krugovi radio frekvencije, a uzimamo u obzir da otpori kondenzatora C p, C b i C e su zanemarljive.

Uprkos očiglednim razlikama između ovih ekvivalentnih kola sa tri tačke, moguće je identifikovati opšte uslove za samopobudu za njih i dokazati da su samo ove dve kombinacije reaktivnih elemenata operativne. X bk, X eb i X eq.

Slika 4.2 Glavna i ekvivalentna kola tranzistorskih autooscilatora sa induktivnom povratnom spregom (a, c) i kapacitivna povratna sprega (b, d)

Prvo, preduslov za prisustvo pozitivne povratne sprege u oscilatoru zahteva koeficijent povratne sprege β by c bi takođe bio pozitivan.

Dakle, reaktanse X eb i X eq mora biti ili induktivna ili kapacitivna u isto vrijeme. Drugo, rezonancija u oscilatornom kolu oscilatora moguća je samo pod uslovom

X bq + X eb + X eq= 0.

Dakle, ako X eb i X eq su induktivne reaktanse, dakle X bq mora biti kapacitivna slika 4.2 in) i obrnuto (slika 4.2 G). Bilo koja druga kombinacija reaktansi će narušiti gornje uvjete samopobude.

Praksa pokazuje da je takav pristup vrlo plodonosan u analizi proizvoljno složenih shema kola autooscilatora sa povratnom spregom.

Sve navedeno vrijedi i za cijevne autooscilatore, pod uslovom da su kolektor, baza i emiter tranzistora na odgovarajući način zamijenjeni anodom, rešetkom i katodom elektrovakuum triode.

Autogeneratori, čija su kola prikazana na slici 4.2, su jednostruka. Relativno ih je lako napraviti i postaviti.

Njihov značajan nedostatak je niskofrekventna stabilnost generiranih oscilacija, jer na jedini rezonantni krug čiji parametri određuju ovu frekvenciju utječu naknadni stupnjevi radiofrekventnog puta - uvedeni otpori, faktor kvalitete kola itd. ., promijeniti.

Ovaj nedostatak je značajno ublažen u tzv dvostruki krug oscilatori. Jedan od krugova, zaštićen od vanjskih utjecaja, gotovo u potpunosti određuje frekvenciju generiranja, a drugi, slabo povezan s prvim, igra ulogu vanjskog opterećenja.

Gore razmatrane sheme autooscilatora koriste se u rasponima kilometarskih i dekametarskih valova. Na višim frekvencijama, ispostavlja se da je njihova upotreba nemoguća s konstruktivne tačke gledišta, budući da međuelektrodni kapaciteti elektronske cijevi i raspoređene induktivnosti njenih ulaza postaju sastavne komponente rezonantnih sistema generatora sa samopobudom.

Stoga se ovdje koriste oscilatori izgrađeni na bazi tzv složene šeme u tri tačke. Oni također spadaju u klasu samooscilatora sa dvostrukim krugom, ali veza između rezonantnih sistema se ne odvija kroz zajednički tok elektrona, već kroz jednu od međuelektrodnih kapacitivnosti triode.

Ispostavilo se da je svaki od dva kruga detoniran u odnosu na frekvenciju generiranja i njegov otpor je reaktivan, što omogućava analizu rada takvih autooscilatora na osnovu dobro poznatih kola u tri tačke.

Razmotrite pitanja vezana za stabilnost frekvencije oscilatora. Strogi zahtjevi za radiopredajnike u pogledu konstantnosti frekvencije zračenih oscilacija zahtijevaju detaljnu analizu čak i beznačajnih, na prvi pogled, uzroka koji utiču na ovaj parametar.

Relativna nestabilnost frekvencije čitavog radiopredajnog uređaja određena je samo autooscilatorom i, prije svega, parametrima njegovog rezonantnog sistema. Iz teorije radio kola poznato je da se tačna vrijednost frekvencije slobodnih oscilacija u rezonantnom kolu može odrediti pomoću sljedeće formule:

U velikoj većini slučajeva, pri proučavanju fizičkih procesa u oscilatornom krugu i uređajima u koje je uključen, radi pojednostavljenja, smatra se da je njegova otpornost na gubitke r = 0 i koristite pojednostavljenu formulu

U pitanjima koja se odnose na nestabilnost frekvencije, ovakvo pojednostavljenje je neprihvatljivo, jer je efekat gubitaka srazmeran uticaju drugih destabilizujućih faktora na vrednost ω 0. Dakle, u skladu s formulom (4.1), frekvencija generiranih oscilacija ne ovisi samo o vrijednostima induktivnosti L i kontejnere OD oscilatornog kola, ali i od otpora gubitaka, kako intrinzičnih tako i unesenih u kolo.

Otkrijmo odnos između ova tri parametra i destabilizirajućih faktora. Usljed mehaničkih utjecaja (vibracije, sušenje okvira i sl.) mijenjaju se geometrijske dimenzije zavojnica i kondenzatora oscilatornih kola autooscilatora.

U direktnoj proporciji sa ovim dimenzijama su vrijednosti njihovih induktiviteta i kapacitivnosti. Kao rezultat toga, frekvencija generiranja odstupa od zadane vrijednosti. Promjena temperature okoline također se odražava u promjeni veličine zavojnica, kondenzatorskih ploča i dielektrika.

Na primjer, unutar nekoliko minuta nakon uključivanja napona napajanja, unutrašnji dijelovi oscilatora se zagrijavaju. Promjer i dužina spirale zavojnice se povećavaju, povećava se površina kondenzatorskih ploča, mijenjaju se dielektrične konstante izolacijskih materijala. Većina ovih faktora uzrokuje povećanje induktivnosti L i kontejnere OD oscilatorno kolo. Kao rezultat toga, kako se oscilator zagrijava, dolazi do postepenog smanjenja frekvencije oscilacije. Ova pojava se posmatra 20-30 minuta i naziva se prekoračenje frekvencije.

Na nestabilnost frekvencije utiču i promene napona napajanja. Oni uglavnom utiču na preraspodjelu prostornih naboja u međuelektrodnim prazninama lampe. Oni su povezani sa vrijednostima međuelektrodnih kapacitivnosti uključenih u oscilatorni sistem autooscilatora.

Utjecaj kaskada radiofrekventnog puta sastoji se u promjenama aktivnih i reaktivnih komponenti otpora uvedenih u oscilatorsko kolo. U skladu sa izrazom (4.1), to se odražava na frekvenciju rezonantnog sistema.

Permeabilnost dielektrika i njihova vodljivost zavise od vlažnosti i pritiska okolnog prostora. Promjene atmosferskih uvjeta također uzrokuju pomjeranje frekvencije.

Raznolikost destabilizujućih faktora i složen mehanizam uticaja na frekvenciju proizvodnje zahtevaju upotrebu čitavog niza mera za njihovo ublažavanje. To uključuje amortizaciju jedinice oscilatora, povećanje krutosti njegovog dizajna itd.

Uticaj promjena temperature na frekvenciju oscilatora može se ublažiti upotrebom termostat- uređaj unutar kojeg se automatski održava konstantna temperatura. Zaptivanje termostata izbegava uticaj promene vlažnosti i pritiska na frekvenciju.

Za borbu protiv temperaturnog faktora koriste se posebni kondenzatori, čiji se kapacitet ne povećava, već se smanjuje kada se zagrijava, čime se kompenzira povećanje induktivnosti kruga. Okviri zavojnica su izrađeni od visokokvalitetnog radio porculana. Spirale se nanose ili spaljivanjem srebrne žice ili namotavanjem zagrijane bakarne žice.

Autogenerator, u pravilu, ima poseban izvor napajanja, čiji je napon u nekim slučajevima stabiliziran. Slabljenje utjecaja na frekvenciju oscilatora narednih stupnjeva radiofrekventne putanje postiže se uključivanjem baferskog stupnja, koji radi bez struja mreže i kao rezultat ima konstantnu ulaznu impedanciju.

Oscilator je pažljivo zaštićen od uticaja spoljašnjih elektromagnetnih polja. Upotreba množitelja frekvencije također pomaže da se smanji učinak snažnijih stupnjeva na uzbuđivač.

Studije pokazuju da je stabilnost frekvencije oscilatora u velikoj mjeri određena faktorom kvaliteta njegovog rezonantnog sistema Q. Što je njegova vrijednost veća, to je veća stabilnost. Konvencionalno oscilatorno kolo sa paušalnim parametrima ima, u najboljem slučaju, faktor kvalitete 250-300 jedinica, a uzimajući u obzir uvedene otpore i manje.

Stoga, oscilator s takvim krugom ima prilično nisku relativnu nestabilnost - oko 10 -3 -10 -4 . Takozvani kvarcni rezonatori imaju mnogo veći faktor kvaliteta - do nekoliko miliona jedinica. Na parametre kvarca takođe malo utiču spoljni faktori. Strukturno, takav rezonator je izrađen u obliku ploče izrezane od prirodnog ili sintetičkog kvarcnog kristala.

Na njegovoj površini su obostrano naneseni tanki srebrni premazi koji se koriste kao elektrode. Ploča se stavlja u metalnu, plastičnu ili staklenu posudu, unutar koje se obično stvara vakuum. Time se postiže izolacija ploče od atmosferskih utjecaja, mehaničkih oštećenja i kontaminacije njene površine. Osim toga, eliminirano je trenje vibrirajuće ploče o zrak, što omogućava održavanje visokog faktora kvalitete rezonatora. Pomoću specijalnih kvarcnih držača sa vanjskim vodovima, rezonator se spaja na radio kolo.

Kao i svako elastično mehaničko tijelo, kvarcna ploča može oscilirati u svakoj od tri dimenzije (dužina, širina i debljina). Frekvencije ovih vibracija striktno zavise od geometrijskih dimenzija ploče. U praksi autooscilatori najčešće koriste fluktuacije u svojoj debljini. U ovom slučaju, njihova učestalost se može odrediti pomoću sljedeće približne formule:

gdje f 0- frekvencija prirodnih oscilacija, MHz; d- debljina ploče, mm.

Povećanje rezonantne frekvencije f 0 je povezano s potrebom smanjenja ove veličine, što neizbježno povlači smanjenje mehaničke čvrstoće ploče. Da bi se izbjeglo njegovo uništenje, ne bi trebao biti tanji od 0,3 mm, što odgovara rezonantnoj frekvenciji od 10 MHz. Ova okolnost dijelom objašnjava potrebu za korištenjem množitelja u radiofrekvencijskim stazama predajnika dekametarskih valova.

Upotreba kvarca u radiotehničkim uređajima moguća je zbog njegovog piezoelektričnog efekta: svaka mehanička deformacija ploče uzrokuje pojavu električnih naboja na njenim suprotnim stranama i obrnuto. Rezonantna svojstva kvarcne ploče i fenomen reverzibilnog piezoelektričnog efekta omogućavaju da je predstavimo u obliku nekog ekvivalentnog električnog kola prikazanog na slici 4.3 a.

Slika 4.3 Ekvivalentno kolo (a) i frekvencijski odziv (b) kvarcni rezonator

U njemu je sama ploča zamijenjena serijskim rezonantnim krugom s ekvivalentnim električnim parametrima L sq, C sq. i r sq. Paralelno se spaja na kapacitet kvarcnog držača i montažu Od 0.

Slika 4.3 b prikazana je priroda promjene reaktanse takvog kola u zavisnosti od frekvencije prisilnih oscilacija ω. Za male vrijednosti ω, otpor kapacitivnosti C 0 može se zanemariti, jer je velik i povezan paralelno sa krugom L sq., OD sq. i r sq. Otpor potonjeg u frekvencijskom opsegu 0-ω pos je kapacitivan.

Na frekvenciji ω pos doći će do naponske rezonancije u serijskom kolu. Sa daljim povećanjem ω, ekvivalentni otpor serijske grane će imati induktivni karakter i povećanje veličine.

Kvarcni rezonator se u autooscilatorima koristi na dva načina: ili kao neka visokostandardna ekvivalentna induktivnost u frekvencijskom području ω pos -ω pare, ili kao uskopojasni filter na frekvenciji ω pos uključeno u povratnu petlju.

Generator sa eksternom pobudom (GVV)

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Hostirano na http://www.allbest.ru/

Uvod

U digitalnim sistemima, signali se prenose u obliku različitih kombinacija impulsa konstantne amplitude, prikazujući numeričku vrijednost signala u bilo kojem trenutku (grupe kodova).

Da bi se svaka vrijednost signala pretvorila u odgovarajuću grupu kodova, broj takvih vrijednosti mora biti ograničen. Stoga se samo vremenski diskretni signali mogu konvertovati u grupe kodova. Za mogućnost odašiljanja vremenski kontinuiranih signala u digitalnom obliku, tj. u obliku kodnih grupa, prvo se moraju konvertovati u diskretne.

Nepraktično je prenositi uzorkovani signal preko linije, jer veoma je osetljiv na smetnje. Stoga se u sistemima digitalnog prijenosa pretvara u digitalni oblik. U tu svrhu, signal se podvrgava procesima kvantizacije i kodiranja. Zatim se digitalni simboli pretvaraju u signale - modulacija.

U ovom predmetnom radu potrebno je izraditi blok dijagram sistema i funkcionalni dijagram prijemnog ili odašiljačkog uređaja. Odredite brzinu prijenosa informacija, tip modulacije, tip redundantnog koda koristeći datu opciju i razvijte dizajn kola za uređaje koji implementiraju odabrane parametre.

1. Analiza postojećih metoda za prijenos informacija u ITS

1.1 Analiza poruka različite fizičke prirode

Informatika nalazi primjenu u raznim oblastima. U tom smislu, ne postoji klasična definicija pojma „informacije“ koja je univerzalna za sve nauke. Pod informacijama se ne podrazumijevaju sve primljene informacije, već samo one koje još nisu poznate i nove su primaocu. U ovom slučaju, informacija je mjera za uklanjanje nesigurnosti. Prijenos informacija na daljinu vrši se pomoću poruke.

Poruka je informacija izražena u određenom obliku i namijenjena za prijenos od izvora do primatelja pomoću signala različite fizičke prirode. Poruka može biti telegram, fototelegram, govor, televizijska slika, računarski izlazni podaci, itd., koji se prenose različitim komunikacijskim kanalima, kao i signali različite fizičke prirode koji izviru iz objekata.

Signal prenosi poruku u vremenu. Stoga je to uvijek funkcija vremena, čak i ako poruka (kao što je statična slika) nije. Ako je signal funkcija x(t) koja uzima samo određene diskretne vrijednosti x, onda se naziva diskretnim ili diskretnim po nivou (amplitude). Na isti način, poruka koja zauzima samo određene određene razine naziva se diskretna. Ako signal (ili poruka) može poprimiti bilo koji nivo u određenom intervalu, onda se oni nazivaju kontinuiranim ili analognim.

Trenutno postoji kontinuirano širenje područja primjene digitalnih sistema za prijenos informacija i sve veći broj različitih tipova analognih informacija teži da se prenose u digitalnom obliku. Ovo se odnosi na prenos telefonskih poruka, fotografskih slika, telemetrijskih podataka itd. Dakle, diskretne poruke mogu biti i primarne i sekundarne, izvedene iz kontinuiranih.

1.2 Prijenos kontinuiranih poruka i vrste modulacije

Za prijenos informacija na daljinu potrebno je prenijeti poruku koja sadrži ove informacije. Sistem za prijenos informacija sastoji se od sljedećih glavnih elemenata: izvor, koder, modulator, kanal, demodulator, dekoder i prijemnik.

Koder preslikava generiranu poruku u diskretnu sekvencu. Modulator i demodulator zajedno provode operacije pretvaranja kodirane poruke u signal i inverzne transformacije.

Dekoder preslikava diskretnu sekvencu u kopiju originalne poruke.

Tokom radio prijenosa, niskofrekventni informacijski signal se prenosi na nosećoj frekvenciji i mora ga promijeniti (modulirati). Modulacija može promijeniti amplitudu, frekvenciju ili fazu nosioca. Modulacija se koristi za:

prenijeti informacije s minimumom izobličenja;

prenos i prijem uz minimalne gubitke;

efikasno korišćenje frekventnog spektra.

Postoje tri glavne vrste analogne modulacije:

1. Amplitudna modulacija (AM) - modulacija u kojoj se neprigušene oscilacije mijenjaju po amplitudi u skladu sa oscilacijama niže frekvencije koje je moduliraju. AM je najjednostavniji i najčešći način za promjenu parametara nosača informacija, frekvencija i početna faza oscilacije ostaju nepromijenjeni. Tip amplitudske modulacije prikazan je na slici 1.

Rice. 1. Amplitudna modulacija

2. Frekvencijska modulacija (FM) - modulacija u kojoj se nosiva frekvencija signala mijenja u skladu sa modulirajućom oscilacijom. Glavne prednosti frekventne modulacije su: visoka otpornost na buku, mogućnost korištenja statističkih svojstava višekanalne poruke za povećanje otpornosti na buku, mogućnost osiguravanja konstantnosti zaostalog prigušenja komunikacionih kanala jednostavnim sredstvima. Frekvencijska modulacija je prikazana na slici 2.

Rice. 2. Frekvencijska modulacija

3. Fazna modulacija (PM) - promjena faze nosioca je proporcionalna trenutnim vrijednostima modulirajućeg signala. Kod FM, prema zakonu modulirajuće oscilacije uS(t), faza oscilacija se mijenja:

F(t)= u0t+kfm uŠ(t),

gdje je kfm - koeficijent proporcionalnosti, numerički jednak nagibu karakteristika faznog modulatora.

Kod FM i FM, u procesu modulacije, utiče se na fazu (fazni ugao) oscilacije nosioca, tj. ove dvije vrste modulacije su varijante takozvane kutne modulacije.

1.3 Prijenos diskretnih poruka i vrste manipulacija

Diskretna poruka koju generiše izvor je niz znakova odabranih iz određenog skupa. Da bi se niz znakova diskretne poruke pretvorio u primarni signal, oni se prvo kodiraju, tj. svaki znak poruke zamjenjuje se kombinacijom malog broja standardnih simbola, a zatim se ti standardni simboli pretvaraju u standardne električne signale ui (slika 3).

T P S znakovi

Kombinacije kodova 00001 01101 10100

Rice. 3. Konverzija poruke prilikom kodiranja

Kao rezultat kodiranja, svaki znak poruke je predstavljen kao niz simbola sekundarne abecede - kombinacije kodova. Kodiranje se može obaviti ručno ili automatski. Uređaj koji automatski izvršava operaciju kodiranja naziva se enkoder.

Obrnuta operacija, tj. vraćanje znakova poruke iz kombinacije kodova naziva se dekodiranje, a uređaj koji izvodi ovu operaciju naziva se dekoder. Obično koder i dekoder obavljaju i operacije pretvaranja simbola u primarni signal i primarnog signala u simbole, često se kombinuju u jedan uređaj - kodek. Proces pretvaranja diskretne poruke u signal i obrnuto pretvaranje signala u poruku prikazan je na slici 4.

Diskretna modulacija je poseban slučaj harmonijske modulacije nosioca kada je modulirajući signal u(t) diskretan. Takav diskretni modulirajući signal je obično primarni signal koji prikazuje simbole kodnih kombinacija diskretnih poruka. Diskretna modulacija se također naziva keying.

Kontrolisanjem parametara harmonijskog nosioca pomoću primarnog signala može se dobiti amplitudno, frekvencijsko i fazno podešavanje.

Na sl. 5 prikazuje valne oblike za binarni kod za različite vrste diskretne modulacije. Kod AM, simbol 1 odgovara prenosu nosećeg talasa tokom vremena T (slanje), simbol 0 - odsustvo oscilacije (pauza). U FM, prenos nosećeg talasa na frekvenciji f1 odgovara simbolu 1, a prenos talasnog oblika na frekvenciji f0 odgovara 0. U binarnom PM, faza nosioca se menja za p pri svakom prelazu od 1 do 0 i od 0 do 1.

Rice. 5. Talasni oblici za binarni kod za različite vrste diskretne modulacije

U sistemima za prijenos diskretnih poruka, kolo odlučivanja se sastoji od dva dijela: demodulatora i dekodera.

1.4 Sistemi za prenos informacija digitalnim metodama

Operacije uzorkovanja i kvantizacije koriste se za pretvaranje kontinuirane poruke u digitalni oblik. Ovako dobijeni niz kvantiziranih izvještaja se kodira i prenosi preko diskretnog kanala kao bilo koja diskretna poruka. Na strani koja prima, kontinuirana poruka se vraća nakon dekodiranja (sa određenom preciznošću).

Glavna tehnička prednost sistema digitalnog prenosa u odnosu na kontinuirane sisteme je njihova visoka otpornost na buku. Ova prednost je najizraženija u prenosnim sistemima sa više signalnih releja.

Sa digitalnim kontinuiranim sistemom poruka, vjernost se može poboljšati korištenjem kodiranja za ispravljanje grešaka. Visoka otpornost na buku digitalnih prijenosnih sustava omogućava obavljanje gotovo neograničenog opsega komunikacije koristeći kanale relativno niske kvalitete.

Razmotrimo blok dijagram digitalnog kanala za prijenos kontinuiranih poruka (slika 6).

Rice. 6. Strukturni dijagram digitalnog prenosnog sistema

Kao dio kanala digitalnog prijenosa predviđeni su uređaji za pretvaranje kontinuirane poruke u digitalni oblik - analogno-digitalni pretvarač (ADC) na strani odašiljanja i uređaji za pretvaranje digitalnog signala u kontinuirani oblik - digitalno-u -analogni pretvarač (DAC) na prijemnoj strani. Digitalni signal primljen na izlazu ADC-a se prenosi preko diskretnog kanala. Diskretni kanal sadrži enkoder, modulator, komunikacijsku liniju, demodulator i dekoder. Na prijemnoj strani, DAC rekonstruiše kontinuirani signal sa određenom tačnošću iz primljenog digitalnog signala.

U pretvaraču poruke u signal, kontinuirana poruka koja dolazi sa izlaza izvora pretvara se u digitalni signal.

Analogno-cifrena konverzija se sastoji od tri operacije: prvo, kontinuirana poruka se uzorkuje u vremenu u intervalima; primljena očitanja trenutnih vrijednosti se kvantiziraju; konačno, rezultirajući niz kvantiziranih vrijednosti poslane poruke predstavljen je kodiranjem kao niz binarnih simbola "0" i "1".

Ova konverzija se naziva modulacija impulsnog koda (PCM). Najčešće se kodiranje ovdje svodi na pisanje broja nivoa u binarnom obliku.

PCM signal primljen sa ADC izlaza ide direktno na komunikacijsku liniju ili na ulaz predajnika. Na prijemnoj strani komunikacijske linije, slijed impulsa nakon demodulacije i regeneracije u prijemniku se dovodi do digitalno-analognog pretvarača DAC-a, čija je svrha obrnuto pretvaranje (vraćanje) kontinuirane poruke prema primljenoj niz kombinacija kodova.

DAC uključuje uređaj za dekodiranje dizajniran da konvertuje kombinacije kodova u kvantni niz očitavanja i filter za izravnavanje koji obnavlja kontinuiranu poruku iz kvantnih vrijednosti.

Konverzija kontinuiranih poruka u digitalni oblik u PCM sistemima je praćena zaokruživanjem trenutnih vrijednosti na najbliže dozvoljene nivoe kvantizacije. Rezultirajuća greška u predstavljanju je neotkloniva, ali se može kontrolisati (jer ne prelazi polovinu koraka kvantizacije). Odabirom malog koraka kvantizacije moguće je osigurati ekvivalentnost originalne i kvantizirane poruke prema datom kriteriju. Greška kvantizacije (greška), koja je razlika između originalne poruke i poruke rekonstruisane iz kvantizovanih uzoraka, naziva se šum kvantizacije.

2. Analiza metoda za poboljšanje otpornosti na buku sistema za prenos informacija

2.1 Kodiranje za ispravljanje grešaka

Svaki interferentni spoljašnji ili unutrašnji uticaj na signal, koji uzrokuje nasumična odstupanja primljenog signala od odašiljenog, naziva se smetnjama. Interferencija se klasifikuje prema sledećim kriterijumima: po poreklu, po fizičkim svojstvima, po prirodi uticaja na signal.

Po porijeklu, treba napomenuti interni šum opreme uključene u komunikacijski kanal - takozvani termalni šum.

Prema fizičkim svojstvima razlikuju se fluktuacija i koncentrirana buka. Interferencija fluktuacije - slučajna odstupanja fizičkih veličina. Smetnje koncentrisane na spektru uključuju smetnje od radio stanica treće strane, visokofrekventnih generatora za različite svrhe, preslušavanja od susjednih kanala višekanalnih sistema.

Po prirodi uticaja na signal razlikuju se aditivna i multiplikativne smetnje. Interferencija se naziva aditivnom, čije se trenutne vrijednosti dodaju trenutnim vrijednostima signala. Aditivna interferencija utiče na prijemnik bez obzira na signal i javlja se čak i kada nema signala na ulazu prijemnika.

U stvarnim komunikacijskim kanalima obično ne postoji jedna smetnja, već njihova kombinacija.

Upotreba kodova za ispravljanje grešaka ili kodiranja za ispravljanje šuma je djelotvorno sredstvo za povećanje pouzdanosti prijenosa informacija uz održavanje iste brzine prijenosa i energetskih parametara komunikacijskog kanala i smanjenje omjera signal-šum potreban da bi se osigurao dat pouzdanost prijema informacija. Kodiranje za otkrivanje i ispravljanje grešaka obično se povezuje s konceptom redundantnosti koda, što u konačnici dovodi do smanjenja brzine prijenosa toka informacija duž komunikacijskog puta. Redundantnost leži u činjenici da digitalne poruke sadrže dodatne znakove koji daju individualnost svake kodne riječi.

Drugo svojstvo povezano sa kodiranjem za ispravljanje grešaka je usrednjavanje šuma. Ovaj efekat je da suvišni simboli zavise od više simbola informacija. Sa povećanjem broja redundantnih simbola, udio pogrešnih simbola u bloku teži prosječnoj stopi greške u kanalu. Obradom simbola u blokovima, a ne jedan po jedan, može se postići smanjenje ukupne stope greške i, uz fiksnu vjerovatnoću greške bloka, udio grešaka koje je potrebno ispraviti. Svi trenutno poznati kodovi mogu se podijeliti u dvije velike grupe: blok i kontinuirani. Blok kodovi se odlikuju činjenicom da je niz prenesenih simbola podijeljen na blokove. Operacije kodiranja i dekodiranja u svakom bloku se izvode zasebno. Kontinuirani kodovi se odlikuju činjenicom da se primarni niz simbola koji nosi informaciju kontinuirano konvertuje prema određenom zakonu u drugi niz koji sadrži višak simbola. U ovom slučaju, procesi kodiranja i dekodiranja ne zahtijevaju podjelu kodnih simbola na blokove.

2.2 Sistemi povratnih informacija

Sistemi za prenos diskretnih informacija sa povratnom spregom (OS) su sistemi u kojima se ponavljanje prethodno prenesenih informacija dešava tek nakon prijema OS signala. Sistemi sa povratnom spregom se dele na sisteme sa odlučujućim OS i informacionim OS.

2.2.1 Sistem povratnih informacija o odluci

U prijemniku sistema pravilno primljene kombinacije se akumuliraju u akumulatoru, a ako nakon prijema bloka barem jedna od kombinacija nije prihvaćena, onda se generira signal zahtjeva za ponavljanje, koji je isti za cijeli blok. Cijeli blok se ponovo ponavlja, a u prijemniku sistema se iz bloka biraju kombinacije koje nisu prihvaćene prilikom prvog prijenosa. Zahtjevi se postavljaju dok se ne prihvate sve kombinacije bloka. Nakon što su sve kombinacije primljene, šalje se signal potvrde. Nakon što ga primi, predajnik prenosi sljedeći blok kombinacija (sistemi sa zahtjevom za adresom - ROS-AP). Ovi sistemi su na mnogo načina slični sistemima sa akumulacijom, ali za razliku od potonjih, njihov prijemnik generiše i odašilje složeni povratni signal, koji ukazuje na uslovne brojeve (adrese) blok kombinacija koje prijemnik ne prihvata. U skladu sa ovim signalom, predajnik ne ponavlja ceo blok, kao u sistemu akumulacije, već samo neprihvaćene kombinacije (sistemi sa sekvencijalnim prenosom kodnih kombinacija - ROS-PP).

Postoje različite opcije za izgradnju ROS-PP sistema, od kojih su glavne:

Sistemi sa promenom redosleda kombinacija (ROS-PP). U ovim sistemima prijemnik briše samo kombinacije za koje je doneta odluka da se izbrišu, a samo za te kombinacije šalje signale koji se ponavljaju predajniku. Preostale kombinacije se izdaju PI čim stignu.

Sistemi sa obnavljanjem redosleda kombinacija (ROS-PP). Ovi sistemi se razlikuju od ROS-PP sistema samo po tome što njihov prijemnik sadrži uređaj koji obnavlja redosled kombinacija.

Varijabilni sistemi zaptivanja (ROS-PP). Ovdje odašiljač naizmjenično emituje kombinacije sekvenci, a broj potonjih se bira tako da do trenutka kada se kombinacije prenesu, predajnik je već primio OS signal za prethodno prenesenu kombinaciju ove sekvence.

Sistemi sa blokiranjem prijemnika za vrijeme trajanja kombinacije prijema nakon otkrivanja greške i ponavljanja ili prijenosa bloka iz kombinacije (ROS-PP).

Sistemi sa kontrolom blokiranih kombinacija (ROS-PP). U ovim sistemima, nakon otkrivanja greške u kodnoj riječi i prijenosa povratnog signala, vrši se provjera prisutnosti otkrivenih grešaka u h -1 kombinacijama nakon kombinacije sa otkrivenom greškom.

2.2.2 Sistem povratnih informacija o informacijama

Razlika u logici rada sistema sa ROS i IOS očituje se u brzini prenosa. U većini slučajeva, prenos uslužnih oznaka zahteva manje energije i vremena od prenosa identiteta preko direktnog kanala u sistemu sa ROS. Stoga je brzina prijenosa poruke u smjeru naprijed u sistemu sa IOS-om veća. Ako je otpornost na buku reverznog kanala veća od otpornosti na buku prednjeg kanala, tada je i pouzdanost prenosa poruka u sistemima sa IOS-om veća. U slučaju potpune bešumne povratne informacije, moguće je osigurati prijenos poruka bez grešaka preko direktnog kanala, bez obzira na nivo smetnji u njemu. Da biste to učinili, potrebno je dodatno organizirati ispravljanje iskrivljenih znakova usluge u direktnom kanalu. Takav rezultat je u principu nedostižan u sistemima sa distribuiranim DSS-om. U slučaju grešaka u grupisanju značajnu ulogu imaju uslovi pod kojima se prenose informacije i upravljački delovi kodnih kombinacija u oba komunikaciona sistema. Kada se koristi IOS, često postoji jedna dekorelacija grešaka u kanalu naprijed i nazad.

Važnu ulogu u poređenju prenosa poruka sa ROS i IOS takođe igra dužina koda n koji se koristi i njegova redundantnost s/t. Ako je višak mali (s/n<0,3), то даже при бесшумном обратном канале ИОС практически не обеспечивает по достоверности преимущества перед РОС. Однако скорость передачи у систем с ИОС по-прежнему выше. Следует указать еще одно преимущество систем с ИОС, обусловленное различием в скорости. Каждому заданному значению эквивалентной вероятности ошибки соответствует оптимальная длина кода, при отклонении от которой скорость передачи в системе с РОС уменьшается. В системах с ИОС при s/n>0.3 Pogodnije je slati poruke koristeći kratke kodove. Sa unaprijed određenom pouzdanošću, brzina prijenosa iz ovoga postaje veća. Ovo je korisno sa praktične tačke gledišta, jer je lakše kodirati i dekodirati kratkim kodovima. Sa povećanjem redundantnosti koda, prednost sistema sa IOS-om u pogledu pouzdanosti prenosa se povećava čak i kod istih kanala naprijed i nazad u pogledu otpornosti na buku, posebno ako je prijenos poruka i prijema u sistemu sa IOS-om organiziran u takvoj način da se greške u njima ispostavi da nisu ispravljene. Dobitak energije u direktnom kanalu sistema sa IOS je za red veličine veći nego u sistemu sa ROS. Stoga, u svim slučajevima, IOS obezbjeđuje jednaku ili veću otpornost na buku za prijenos poruke preko prednjeg kanala, posebno za velike s i bešumni reverzni kanal. IOS se najracionalnije koristi u takvim sistemima gde se reverzni kanal, po prirodi svog opterećenja, može koristiti bez prejudiciranja u druge svrhe za efikasan prenos informacija o potvrdi.

Međutim, ukupna složenost implementacije sistema sa ITS je veća od sistema sa ROS. Stoga su sistemi sa ROS našli širu primjenu. IOS sistemi se koriste u slučajevima kada se obrnuti kanal može efikasno koristiti za prenos računa bez štete po druge svrhe.

3. Proračun karakteristika sistema za prenos informacija

U toku rada potrebno je:

* odrediti brzinu prijenosa informacija;

* odaberite vrstu modulacije;

*odaberite opciju za izgradnju sistema za prenos informacija koji obezbeđuje prenos zadate količine informacija po komunikacijskoj sesiji uz najefikasnije korišćenje komunikacionih kanala;

* razviti blok dijagram sistema;

*razviti funkcionalni dijagram prijemnog ili odašiljačkog uređaja i izgraditi vremenske karakteristike signala u različitim dijelovima uređaja.

1. Odredite potrebnu brzinu prijenosa podataka preko komunikacijskog kanala, pod uslovom da količina servisnih informacija po sesiji ne prelazi 8%. Brzina prijenosa informacija V jednaka je količini informacija koje se prenose komunikacijskim kanalom u jedinici vremena [bit/s]:

gdje je Ip količina prenesenih informacija,

Tss - vrijeme komunikacijske sesije

Rezultirajuća brzina prijenosa informacija, jednaka 2400 bps, odgovara GOST 17422-82.

Brzina modulacije B je data sa:

Izračunajmo broj pozicija signala. Znajući to i zamjenom izvorne vrijednosti za širinu pojasa, dobijamo:

one. imamo signal sa četiri pozicije. Tada je brzina modulacije

2. Izračunajte propusni opseg za filter

Širina pojasa filtera ne smije prelaziti dozvoljeni propusni opseg od 3100 Hz. 1700 Hz? 3100 Hz? možete koristiti brzinu modulacije B = 1200 baud.

Da bi se modelirao signal sa četiri pozicije sa brzinom informacija od 2400 bps, bila bi potrebna upotreba dvostrukog relativnog faznog pomaka (DPSK).

3. Izračunajte efektivnu vrijednost napona interferencije na propusnom opsegu filtera? Fpf = 1700 Hz koristeći formulu:

4. Potencijalna otpornost na buku kada se koristi DOFM metoda:

gdje je F(q) - Krumpova funkcija

Vjerovatnoća greške

q - odnos signal/šum

Pri brzini modulacije B=1200 baud, vjerovatnoća greške, dobijamo:

5. Izračunajte efektivnu vrijednost napona signala koristeći formulu:

Nivoi signala na ulazu i izlazu kanala:

Da uređaj za odašiljanje ne bi pokvario, mora biti ispunjen uslov:

gdje je: Psvh - nivo signala na ulazu,

Pmax - maksimalni dozvoljeni nivo signala.

Za kanale glasovne frekvencije Pmax = -13 dB.

Uslov (3.13) je zadovoljen, pa se ova vrsta modulacije može koristiti za konstruisanje prenosnog sistema sa datim parametrima.

4. Strukturni i funkcionalni dijagram sistema za prenos informacija

diskretno digitalno ključanje otpornosti na buku

1. Sistem za prijenos signala sastoji se od uređaja za konverziju odašiljajućeg signala (UPSper), komunikacijskog kanala i uređaja za konverziju prijemnog signala (UPSpr).

Blok dijagram sistema za prenos informacija prikazan je na slici 7.

Rice. 7. Blok dijagram sistema za prenos informacija

K - enkoder,

FM - fazni modulator signala,

G - generator,

PF - propusni filter,

OA - limitator amplitude,

DF - fazni demodulator,

LPF - niskopropusni filter,

VU - izlazni uređaj,

DC - dekoder.

Signal iz enkodera ulazi u modulator, čiji je izlaz niz pozitivnih i negativnih impulsa pomnoženih sa sinusoidnim nosećim valom koji generiše generator impulsa G.

Pretvarač obezbeđuje faznu promenu frekvencije nosioca.

Bandpass filter UPSper služi za ograničavanje spektra signala koji se prenosi na komunikacioni kanal.

UPSP propusni filter je dizajniran da smanji smetnje koje dolaze iz komunikacijskog kanala. Ograničenje amplitude OA omogućava, prvo, da se gotovo u potpunosti eliminira utjecaj promjena amplitude signala u komunikacijskom kanalu na trajanje primljenih signala i, drugo, da se značajno smanji izobličenje elemenata signala kao rezultat nestacionarni procesi. Osim toga, OA smanjuje učinak impulsne buke. Demodulator pretvara signal u DC impulse. Niskopropusni filter Niskopropusni filter potiskuje više harmonike i ostatke nosioca u ispravljenom signalu. Izlazni uređaj VU obezbeđuje oblik i amplitudu izlaznih signala neophodnih za normalno funkcionisanje prijemnika PI informacija.

2. Razmotriti princip rada prenosnog sistema za DOFM.

Na sl. 8. prikazan je funkcionalni dijagram sistema za prenos informacija.

Rice. 8. Funkcionalni dijagram sistema za prenos informacija.

Tabela 1 (CCITT preporuka V.26) ilustruje pravilo kodiranja za DOPM.

Table. 1. Pravilo kodiranja za DOFM.

Iz navedenog slijedi da DOFM modemi implementiraju kodiranje na m = 4.

U DOFM-u, za prijenos informacija preko prvog binarnog kanala, na primjer, koriste se fazni pomaci p/2 i Zp/2, te 0 i p preko drugog binarnog kanala, što je ilustrovano vektorskim dijagramima (slika 9). Pune linije pokazuju fazne pozicije vektora pojedinačnih kanala, a isprekidana linija pokazuje fazne pozicije vektora kada dva kanala rade zajedno. Dakle, bilo koja kombinacija pojedinačnih elemenata u svakom od binarnih kanala odgovara određenom faznom pomaku.

Rice. 9. Vektorski dijagrami DOFM signala.

Niz impulsa koji stižu do predajnika podijeljen je na parove bitova, koji se nazivaju "dibit". Moguće su četiri različite brzine: 00, 01, 10 i 11. Fazni modulator koristi princip impulsa, tj. faza se mijenja dodavanjem impulsa u procesu podjele frekvencije. U ovom slučaju, traženi fazni skok se dobija kao zbir tri manja skoka.

DOFM demodulator je dizajniran tako da se sa faznim pomakom između prethodnog i narednih pojedinačnih elemenata za 45°, nule dobijaju na izlazima oba kanala, at? \u003d 225 ° - jedinice, at? \u003d 135 ° na izlazu prvog kanala je nula, drugi je jedan, a na? \u003d 315 ° na izlazu prvog kanala je jedan, a drugi je nula. Sa DPSK-om na istoj stopi modulacije kao i sa OPSK-om, obezbeđena je dvostruka efektivna brzina prenosa, pošto svako fazno stanje ne odgovara jednom bitu informacije (kao u OPSK), već dva bita (po jedan u svakom kanalu).

Zaključak

U toku kursnog projekta proučavao sam vrste modulacije, identifikovao prednosti i nedostatke svake od njih.

Kao rezultat ovog kursnog projekta projektovan je uređaj za konverziju signala, čiji je glavni zadatak prenos signala podataka preko komunikacionog kanala sa potrebnom brzinom V i verovatnoćom greške P0.

Za njegovo projektovanje izračunati su parametri komunikacionog sistema. Pri datoj stopi modulacije, DOFM je izabran kao najoptimalniji način rada, koji obezbjeđuje datu otpornost na buku na određenoj frekvenciji.

Za odabrani tip sistema izrađen je strukturni i funkcionalni dijagram.

Bibliografija

1.Belov S.P. Smjernice za realizaciju nastavnih projekata (radova) iz discipline "Teorija električnih komunikacija" za studente specijalnosti 210406 ​​"Komunikacione mreže i komutacijski sistemi" / S.P. Belov, E.I. Prokhorenko. - Belgorod:, 2005. - 32s.

2. Garanin M.V., Zhuravlev V.I., Kunegin S.V. Sistemi i mreže prenosa informacija. - M.: "Radio i komunikacija", 2001. - 366s.

3.J. Davis, J. Carr. Džepni vodič radio inženjer / Per. sa engleskog. - M.: "Dodeka-XXI", 2002. - 544 str.

4. Klovsky D.D. Teorija električne komunikacije. - M.: "Radio i komunikacija", 1999. - 433s.

5.S.I. Baskakov. Radiotehnička kola i signali, 2. izdanje. - M.: Viša škola, 2005. - 462 str.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Metode kodiranja poruke kako bi se smanjio volumen abecede znakova i postigla povećanje brzine prijenosa informacija. Strukturni dijagram komunikacijskog sistema za prijenos diskretnih poruka. Proračun usklađenog filtera za prijem elementarne parcele.

seminarski rad, dodan 03.05.2015


Statistička analiza distorzija. Izbor metode za povećanje vjernosti prijenosa date poruke. Kompilacija strukture prenijetog paketa podataka za dati protokol. Izrada funkcionalnog dijagrama predajnog i prijemnog terminalnog uređaja.

seminarski rad, dodan 09.07.2012


Izrada blok dijagrama odašiljačkih i prijemnih uređaja višekanalnog sistema za prijenos informacija iz PCM-a; proračun glavnih parametara vremena i frekvencije. Projekat amplitudno-pulznog modulatora za pretvaranje analognog signala u AIM signal.

seminarski rad, dodan 20.07.2014


Funkcije glavnih blokova blok dijagrama sistema za prijenos diskretnih poruka. Određivanje brzine prenosa informacija kroz različite kanale. Principi rada uređaja za sinhronizaciju, karakteristike kodiranja. Klasifikacija sistema sa povratnom spregom.

seminarski rad, dodan 13.02.2012


Oblici prezentacije informacija, njihova kvantitativna procjena. Suština i primarno kodiranje diskretnih poruka. Skup tehničkih sredstava dizajniranih za prijenos informacija. Sistem za pretvaranje poruke u signal za prenos i prijem.

sažetak, dodan 28.10.2011


Metode prenosa diskretnih signala i telegrafije u skladu sa početnim podacima. Transformacija originalne kombinacije koda u cilju povećanja pouzdanosti prenosa. Uređaj za zaštitu od grešaka, asinhroni prenos i diskretni signal.

test, dodano 26.02.2012


Projektovanje radio-elektronskog sistema za prenos kontinuiranih poruka preko digitalnih kanala. Proračun i odabir parametara za pretvaranje poruke u digitalni oblik, radio veze za prijenos informacija sa objekta. Opis blok dijagrama centralne stanice.

seminarski rad, dodan 07.07.2009


Metode digitalne obrade signala u radiotehnici. Informacijske karakteristike sistema za prijenos diskretnih poruka. Odabir trajanja i broja elementarnih signala za formiranje izlaznog signala. Izrada blok dijagrama prijemnika.

seminarski rad, dodan 10.08.2009


Projektovanje elektronskog sistema za prenos kontinuiranih poruka od mobilnog objekta preko radio kanala do tačke za prikupljanje informacija. Proračun parametara konverzije poruka i funkcionalnih jedinica. Frekvencijski plan sistema i protokoli njegovog rada.

seminarski rad, dodan 07.07.2009


Proučavanje suštine i funkcija sistema za prenos diskretnih poruka. Proračun potrebne brzine i procjena pouzdanosti njihovog prijenosa. Izbor koda za ispravljanje grešaka. Definicija generirajućeg polinoma. Optimizacija strukture rezerve diskretnih poruka.

Odašiljač primarnog radara u velikoj mjeri određuje njegove performanse i cijenu, uzimajući u obzir troškove rada. U modernim pulsnim radarima koriste se odašiljači, izrađeni prema jednostepenoj ili višestepenoj shemi. Kod jednostepenog odašiljača ulogu završnog stupnja i istovremeno uzbuđivača najčešće obavlja magnetron. Takvi predajnici obično imaju:

male ukupne dimenzije i težina,

visok faktor efikasnosti

· niska stabilnost frekvencije i faze generisanih oscilacija (parametri oscilacija značajno zavise od načina rada magnetrona i njegovih parametara opterećenja).

Potreba za korištenjem digitalnih SDC sistema sa visokim koeficijentom supresije smetnji od lokalnih objekata u radaru dovodi do visokih zahtjeva za faznu stabilnost oscilacija sondirajućeg signala. U tom smislu, magnetronski odašiljači trenutno nalaze ograničenu upotrebu u ATC radarima.

Glavna shema odašiljača napredne ATC radarske stanice je višestepena:

glavni generator,

množitelji frekvencije,

pojačala snage,

izlazno pojačalo snage.

dostojanstvo:

visoka stabilnost frekvencije i faze generiranih oscilacija,

· istinski koherentna metoda odabira pokretnih ciljeva.

mana:

Velike dimenzije i težina

niska efikasnost.

Leteći klistroni se najčešće koriste kao pojačala snage u ovim predajnicima.

Predajna oprema dvofrekventnog pulsnog radara sadrži dva odašiljačka uređaja - predajnika, koji se međusobno razlikuju po nosivoj frekvenciji generiranih signala. Svaki odašiljač, napravljen prema višekaskadnoj shemi, dizajniran je da generiše niz visokofrekventnih radio impulsa koje emituje radarska antena, kao i da formira pomoćne oscilacije:

heterodinski frekvencijski signal neophodan za rad frekventnog pretvarača prijemnika,

· referentni signal srednje frekvencije potreban za rad faznog detektora u SDC sistemu.

Ako se na prijemnom putu koristi parametarsko pojačalo sa niskim šumom, tada se u krugu odašiljača formira još jedan pomoćni signal - signal pumpe za ovo pojačalo. Blok dijagram jednog od radarskih predajnika prikazan je na sl. 1.5.

Razmotrite princip rada predajnog uređaja. Glavni oscilator generiše tri signala:

heterodinski frekvencijski signal u obliku kontinuiranih oscilacija sa frekvencijom F g,

referentni signal srednje frekvencije u obliku kontinuiranih oscilacija sa frekvencijom F PR \u003d 35 MHz,

impulsno modulirani signal srednje frekvencije u obliku niza radio impulsa sa nosećom frekvencijom F OL, sa trajanjem od 7 μs i brzinom ponavljanja impulsa radarske sonde.

Rice. 1.5. Strukturni dijagram predajnika dvofrekventnog radara (jednofrekventni kanal)

U kaskadama za pojačavanje kontrolnog sistema i konačnom pojačavaču snage operacijskog pojačala koriste se prolazni klistroni s više šupljina koji rade u impulsnom režimu. To se postiže primjenom impulsa negativnog polariteta na katode klistrona. Signali okidača impulsnog modulatora u SUU kolu formiraju se u submodulatoru predajnika. Modulacione impulse u trajanju od 3,3 μs za krajnji pojačivač formira snažan impulsni modulator M, koji se napaja visokonaponskim izvorom IVN i izrađen je na bazi tiratrona. Impulse paljenja Thyratron generira submodulator, imaju amplitudu od 800 V i trajanje od 4 μs.

Na izlazu završnog pojačala formira se niz radio impulsa u trajanju od 3,3 μs pri prosječnoj snazi ​​signala od 3,6 kW, koji se prenosi na antensko-feeder sistem radarske stanice.

Električne veze visokofrekventnih jedinica predajnika izvedene su u obliku koaksijalnog visokofrekventnog puta, koji osigurava raspodjelu snage generiranih oscilacija i izlaz malog dijela snage za praćenje performansi. i podešavanje predajnika. Sistem tekućeg hlađenja se koristi za obezbjeđivanje potrebnih termičkih uslova za moćni OS klystron.

Glavne tehničke karakteristike predajnika

· Radna talasna dužina generisanih oscilacija, cm ........................................ ........................ 23

Prosječna izlazna snaga generiranih oscilacija, kW, ne manja od 3,6

Trajanje radio impulsa, μs 3,3 ± 0,3

Frekvencija ponavljanja impulsa, Hz.... ~ 333

· Snaga signala frekvencije lokalnog oscilatora, mW, ne manja od ...................................... ........ ................... 60

Referentni napon signala srednje frekvencije (na opterećenju od 75 oma), V, ne manji od 1

Razmotrite rad glavnih uređaja putanje radarskog prijenosa.

Glavni oscilator ima dva nezavisna kanala. Prvi kanal generiše heterodinske frekvencijske oscilacije i sastoji se od:

od KG1 kvarcnog oscilatora,

tri Umn množitelja frekvencije sa ukupnim faktorom množenja 12,

Jedno naponsko pojačalo

tri pojačivača snage.

Pojačivači napona i snage su povezani između KG1 i frekvencijskih multiplikacionih stupnjeva, dok obavljaju funkcije baferskih stupnjeva.

Na izlaz posljednjeg množitelja frekvencije, prolazna detektorska glava je povezana u seriju za praćenje signala heterodinske frekvencije i izlazni filter za potiskivanje komponenti ovog signala sa kombinovanim frekvencijama. Glava detektora i filter su strukturno elementi koaksijalnog RF puta predajnika.

Generalizovani blok dijagram radio predajnika. Klasifikacija radio predajnika

Definirajuća funkcija radio predajnika je stvaranje elektromagnetskih oscilacija podvrgnutih modulaciji (manipulaciji). Dakle, kod ručne telegrafske radio komunikacije, elektromagnetne oscilacije bi se trebale mijenjati prema pritisku i. ključ (ili ključevi senzora Morseovog ognjišta), za telefonsku radio komunikaciju - u skladu sa vibracijama koje stvara mikrofon, i za radio komunikaciju direktnog štampanja - u skladu sa radom predajnog telegrafskog aparata.

Radio predajnik sadrži: pretvarač poruka u primarni električni signal (predajni dio terminalne opreme), radio predajnik i antensko-feeder sistem.

Predajni dio terminalne opreme pretvara poruku u primarni električni signal. Ovi uređaji (mikrofon, telefon, telegrafski ključ, telegrafska mašina itd.).

Antensko-feeder sistem osigurava prijenos signala generiranih u radio predajniku do antene, a ova zrači te signale u okolni prostor. Antene efikasno zrače elektromagnetnu energiju samo ako su dimenzije zračivog dela antene srazmerne talasnoj dužini zračenog oscilovanja. S jedne strane, teško je napraviti antene čije bi dimenzije prelazile nekoliko stotina metara, a nepraktično je i za mobilne radio stanice. Stoga se za mobilne radio stanice široko koriste antene s dimenzijama koje ne prelaze stotine metara (češće desetine i jedinice metara). Za takve antene, frekvencije pobuđenih oscilacija obično prelaze stotine kiloherca. Od primarnih električnih signala OD(t) obično zauzimaju relativno uski frekventni pojas uz početak frekvencijske ose, tada se visokofrekventne oscilacije koje pobuđuju antenu koriste kao nosilac poruke .

U tu svrhu, jedan ili više parametara visoke frekvencije, vibracija nosioca mora se promijeniti u skladu sa zakonom signala OD(t). Ovaj proces se izvodi uz pomoć posebnih uređaja - modulatori . Dakle, visokofrekventna oscilacija nosioca treba da odražava svojstva prenesene poruke i da se uz pomoć antene pretvori u elektromagnetne talase koji se šire u okolini.

Dakle, u svakom radio predajniku, bez obzira na vrstu poruke koja se prenosi, mora se izvršiti tri fizička procesa koji čine osnovu njegovog rada:

Stvaranje (generacija) oscilacija radio frekvencije nosioca harmonske prirode;

Kontrola (modulacija) oscilacija nosioca radi promjene njihovih parametara prema zakonu primarnog električnog signala OD(t) ;

Pojačanje dobijeno u procesu modulacije visokofrekventnih oscilacija i pretvaranja u elektromagnetne talase (radio talase).

Prava struktura odašiljačkog kruga određena je njegovom namjenom i zahtjevima koji se na njega postavljaju. Potonji su formulisani na osnovu zahtjeva za radio stanicu u cjelini. Generalizovani blok dijagram predajnika uključuje sledeće glavne elemente (slika 1).

Rice. 1 Generalizovani blok dijagram predajnika

Patogen je izvor nosivih vibracija. Također provodi proces modulacije, tj. formiraju se sve vrste signala osim impulsnih i amplitudno moduliranih.

Impulsni i amplitudno modulirani signali se obično generiraju u izlaznim stupnjevima. U modernim vojnim odašiljačima amplitudno modulirani signali se uopće ne formiraju, već se formiraju jednopojasni signali s nepotisnutim nosiocem.

Da bi se djelimično kompenziralo zaostalo slabljenje na radio stazi, oscilacije pobudnika se obično pojačavaju kako bi se dobila potrebna snaga koja se dovodi do predajne antene. Ova funkcija predajnika je implementirana u put pojačanja. Na ovom putu posebna pažnja se posvećuje posljednjem stupnju, koji daje zadatu količinu izlazne snage predajnicima. Pozivaju se svi stupnjevi povezani između uzbuđivača i izlaznog stupnja predpojačala.

Najbolji uslovi za prenos izlazne snage od završnog stepena do antene stvaraju se uključivanjem u kolo tzv. odgovarajući uređaji(odgovarajuća antena). Potrebu za ovim uređajem diktira nedovoljna prilagodljivost električnih parametara antene, uglavnom njene ulazne impedanse, na električno kolo izlaznog stepena.

Navedenu snagu radio signala u predajnicima obezbjeđuje energija izvora napajanja, primarnih i sekundarnih.

U zavisnosti od namjene, svi radiopredajnici se dijele na emisione, komunikacione, radarske itd. Klasifikacija komunikacionih predajnika prikazana je na sl.2. Navedena klasifikacija nije konačna, jer ne pokriva sve karakteristične karakteristike predajnika (radio stanica).

Rice. 2 Klasifikacija komunikacionih predajnika

Zahtjevi za radio predajnike

Za uspješan razvoj bilo kojeg radio predajnika potrebno je ispravno potkrijepiti i striktno formulirati tehničke zahtjeve za njega. Ako su zahtjevi formulirani nepotpuno, tada razvijeni uređaj neće u potpunosti ispuniti svoju namjenu. Suprotno tome, pretjerano strogi zahtjevi dovode do neželjenih dodatnih poteškoća u razvoju, produžavaju vrijeme razvoja, čine uređaj napornim u proizvodnji i prilagođavanju, manje pouzdanim u radu itd.

Svi zahtjevi se mogu podijeliti u dvije grupe: zahtjevi za električne karakteristike i zahtjevi opšte prirode.

Prvo razmotrite neke zahtjeve za električne karakteristike.

1. Snaga

Najvažniji parametar predajnika koji određuje domet i pouzdanost radio komunikacije je izlazna snaga predajnik. Zbog toga je navedena karakteristika uključena u karakteristiku radio stanice u cjelini. Potrebna snaga predajnika određuje se iz proračuna energije radio veze, uzimajući u obzir njeno slabljenje, osjetljivost radio prijemnika, klasu zračenja i uslove prijema, posebno okruženje smetnji, mogućnosti korištenja određenih antena i svojstva usmjerenja korištenih antena.

U nekim slučajevima, snaga predajnika se podrazumijeva kao najveća oscilatorna snaga primljena od lampe (tranzistora) izlaznog stupnja. U potonjem slučaju, ova snaga možda neće odgovarati snazi ​​koja se dovodi do antene, na primjer, zbog gubitaka u uređaju za usklađivanje.

U pogledu snage, predajnici su klasifikovani prema tabeli. jedan.

Tabela 1

Klasifikacija	Snage predajnika
	povezan, mobilni	emitovanje, fiksno
Malaya 1 grupa moć	R ≤ 1W
	1 W< Р≤ 10 Вт
	10 W<Р≤100 Вт
Srednja snaga	100 W<Р≤ 1 кВт	100 W< Р ≤ 10 кВт
Moćno	–	10 kW < P ≤ 1000 kW
velika snaga	R>1 kW	–
težak zadatak	–	P > 1000 kW

2. Opseg radne frekvencije

Radni frekvencijski opseg fmin.— fMax. koji se dodeljuje predajniku određuje se uslovima za organizovanje radio komunikacije, njenim dometom, stvarnim angažovanjem pojedinih delova radiofrekventnog spektra od strane posebnih službi (emisiona, televizija, radio navigacija i dr.), efikasnošću antenskih uređaja i njihovim dimenzije, propusni opseg radio signala, potreban broj radnih frekvencija itd. .d.

Zahtjev za pokrivanjem širokog frekventnog opsega značajno komplikuje dizajn predajnika. Uprkos tome, poslednjih godina postoji tendencija izgradnje radio predajnika širokog dometa dekametarskog i metarskog opsega sa omjer preklapanja frekvencija:

Vrijednost ovog koeficijenta treba da bude do 20 ili više.

K vrijednost f ovisno o namjeni predajnika, može biti mali, reda veličine 1,1-2, na primjer, za radio relejne, troposferske i satelitske odašiljače, prijenosne radio stanice. Mogući su predajnici na samo nekoliko frekvencija. Cijeli interval fmin.— fMax može se glatko preklapati, dok se predajnik može podesiti na bilo koju (čak i probnu) frekvenciju ili diskretno sa korakom diskretnosti Δ f With. U potonjem slučaju, frekvencije su fiksne. Broj fiksnih frekvencija je definisan izrazom:

Vrijednost Δ fWith može biti 10, 5, 2, I, ponekad 0,1 pa čak i 0,01 kHz u dekametarskom frekvencijskom opsegu. U rasponu mjerača, mogući skup vrijednosti Δ fWith sastoji se od 200, 100, 75, 50, 25, 1 kHz. U opsegu decimetara i centimetra, vrijednost Δ fWith može doseći jedinice megaherca.

3. Stabilnost frekvencije

Iako je tačan broj odašiljača koji rade širom svijeta (uključujući i vojne) trenutno nepoznat, procjenjuje se da se broj kreće u milionima. Zbog ograničenog opsega radio frekvencija, svaka radio stanica mora emitovati spektar minimalne potrebne širine, koja je određena prirodom poruke koja se prenosi. Osim toga, da bi se smanjile međusobne smetnje, odabranu radnu frekvenciju zračenih oscilacija treba održavati sa visokim stepenom tačnosti i postojanosti.

Frekvencijska nestabilnost izlaznih oscilacija predajnika u potpunosti je određena nestabilnošću frekvencije uzbuđivača.

Visokofrekventna stabilnost zračenih oscilacija To je također diktirano zahtjevima ulaska u komunikaciju bez pretraživanja i komunikacije bez podešavanja. Najstroži zahtjevi za stabilnost frekvencije nameću se jednopojasnim predajnicima i predajnicima s mogućnošću višekanalnog rada. Najteže se rješavaju problemi stabilizacije frekvencije kod predajnika velike vrijednosti. Kf. i na visokim frekvencijama.

Devijacija frekvencije na izlazu radio predajnika f H za određeni vremenski period u odnosu na postavljenu frekvenciju (nominalna vrijednost fnom.) pozvao apsolutna nestabilnost frekvencije radio predajnika:

Δ f=f n - f nom.

Budući da radio stanice rade na širokom spektru frekvencija, zahtjevi za stabilnost frekvencije izraženi su u relativnim jedinicama:

Ova vrijednost se zove relativna nestabilnost frekvencije.

Implementacija zahtjeva za stabilnost frekvencije postaje sve teže kako ti zahtjevi postaju stroži. U tom smislu, oni predstavljaju kompromis između željenog i onog što je izvodljivo u sadašnjoj fazi tehnološkog razvoja ili ekonomski opravdano. Ovi zahtjevi su uvijek specificirani u odnosu na određene kategorije radio stanica. Oni su uvijek rigidniji za stacionarne uređaje u državnom vlasništvu i oslabljeni su tokom prelaska na masovnu opremu, na mobilne radio stanice koje rade u teškim uslovima rada.

Visoki zahtjevi za stabilnost frekvencije predajnika determinisani su potrebom da se obezbijedi komunikacija bez pretraživanja i podešavanja. Ovo pojednostavljuje radnje operatera za kontrolu radio stanice, a cijeli spektar korisnih oscilacija mora u potpunosti pasti u propusni opseg glavne selektivnosti prijemnika dopisnika.

Rice. 3 Osiguravanje potrebnog propusnog opsega prijemnika

Zauzvrat, nastoje da potrebnu širinu opsega dopisničkog prijemnika učine što užim kako bi se smanjio nivo šuma i smetnji tokom radio prijema. Minimalni propusni opseg prijemnika ne može biti manji od:

Δ F signal +Δ f n ep . ,

gdje je ∆ F signal – frekvencijski opseg koji zauzima radio signal;

Δ f n ep . - maksimalno moguće odstupanje frekvencije radio predajnika, povezano s njegovom nepreciznošću.

Strip Δ F signal može se smatrati upotrebljivim opsegom, unutar kojeg se nalazi najveći dio snage predajnika (često 98 ... 99%). Vrijednost Δ f n ep . (Slika 2.3) je beskorisno proširenje propusnog opsega prijemnika, zbog čega se povećava nivo smetnji. Dakle, smanjenje Δ f n ep . ekvivalentno pojačanju snage predajnika. Ovaj dobitak je veći, što je nejednakost Δ izraženija F signal >>Δ f n ep . Ovaj uslov pokazuje da se zahtjevi za stabilnost frekvencije povećavaju upotrebom uskopojasnih tipova radio signala, kada je Δ F signal ‒ je mali i smanjuje se kada se koriste širokopojasni načini prijenosa.

Osim toga, povećani zahtjevi za stabilnost frekvencije ponekad su povezani s drugim faktorima, na primjer, izobličenjem primljenih informacija zbog asinhronizma vala nosioca tokom jednopojasnog radio prijenosa.

Stoga je glavni zahtjev za glavni oscilator (uzbuđivač) visoka tačnost i konstantnost frekvencije generiranih oscilacija.

4. Koeficijent učinka (COP)

Efikasnost predajnika je definisana kao omjer izlazne snage predajnika R I na ukupnu snagu koju troši predajnik R kontra. :

Ova vrijednost, ovisno o snazi ​​predajnika i njegovoj složenosti (kao i bazi elemenata), može varirati od nekoliko postotaka do nekoliko desetina posto. Dakle, za predajnike od 200 vati η =20-30%, za dekametarske predajnike od 30-50 kW η =40-50%.

Slika 4 prikazuje približnu distribuciju cjelokupne potrošnje energije R konzumirati

Slika 4. Približna raspodjela sve potrošene energije R konzumirati

Količine R A i η značajno utiču na snagu (ili kapacitet) primarnih izvora energije. S tim u vezi, posebno je važno povećati efikasnost predajnika prijenosnih i nosivih radio stanica, budući da je potrošnja energije izvora energije strogo ograničena težinom i dimenzijama radio stanica. Povećanje efikasnosti je takođe važno u svakom predajniku jer se za datu potrošnju energije smanjuju gubici unutar predajnika u obliku toplote. U tom smislu je olakšan termički režim (što je posebno važno za tranzistorske predajnike), pojednostavljen je sistem hlađenja, što omogućava smanjenje dimenzija i težine predajnika i povoljno utiče na poboljšanje radnih karakteristika.

5. Manje zračenje

Prilikom obavljanja radio komunikacija samo na izlazu radiopredajnog uređaja osnovno zračenje , tj. zračenje u traženom frekventnom opsegu.

Potrebna propusnost - ovo je minimalna širina signala dovoljna da data klasa zračenja prenese poruku u sistemu potrebnom brzinom i kvalitetom.

Nažalost, zbog nesavršenosti radio predajnika, potonji je izvor nefundamentalno zračenje , čiji je spektar izvan traženog frekvencijskog pojasa. Stoga će na frekvencijama ovih zračenja predajnik djelovati kao izvor smetnji. U kontekstu progresivnog povećanja broja istovremeno delujućih radioelektronskih sredstava za različite namene, čini se sasvim prirodnom suzbijanje nebazičnog zračenja, posebno, smanjenjem nivoa ovih zračenja.

Sve nebazične emisije uslovno se dele na bočne i vanpojasni (slika 5).

Emisije van opsega predajnik je klasa neosnovnih emisija u frekventnim opsezima koji se nalaze u blizini traženog emisionog opsega, a nastaju u procesu modulacije šumom ili primarnim signalom.

Slika 5 Manje zračenje

Lažna radijacija uzrokovani su nelinearnim procesima koji nastaju kada visokofrekventne struje teku kroz nelinearne elemente električnog kola predajnika. Po pravilu, njihova pojava nije povezana sa procesom modulacije.

Zbog specifičnosti pojave lažnog zračenja dijele se na:

Radijacija uključena harmonike(frekvencije koje su višekratne frekvencije glavnog zračenja);

Radijacija uključena subharmonike(frekvencije čije su vrijednosti cijeli broj puta manje od frekvencije glavnog zračenja), karakteristika predajnika u kojima se frekvencije glavnog zračenja dobijaju množenjem nižih frekvencija;

- kombinacijska emisije karakteristične za predajnike sa
takozvana kvarcna stabilizacija frekvencije pobudnika;

- intermodulacija zračenje koje nastaje kada izlazne oscilacije jednog predajnika padnu (zbog postojanja funkcionalne ili konstruktivne veze između predajnika koji istovremeno rade) u izlazni stepen drugog, dok se na nelinearni elementi prisutni u radnim predajnicima izlaznih stupnjeva.

6. Klase emitovanih signala

Upotreba jedne ili druge klase zračenja određena je otpornošću na buku radiokomunikacijskog sistema sa ovom vrstom modulacije, kao i namjenom predajnika (radio stanice). Konkretno, projektovana radio stanica treba da obezbedi mogućnost rada sa radio stanicama prethodnog razvoja.

Koherentni predajnici male snage najčešće rade sa jednim, dva, rjeđe sa tri vrste emitovanih signala. Radio predajnici srednje i velike snage u pravilu su univerzalni po vrstama zračenja: imaju veliki skup i telefonskih i telegrafskih tipova signala.

Svaka klasa zračenja ima svoj radio frekvencijski opseg. Prema preporukama CCIR-a zauzeti emisioni propusni opseg - ovo je frekventni opseg, iza čije donje i gornje granice su prosječne snage zračenja po 0,5% ukupne prosječne snage zračenja ovog predajnika.

CCIR - Međunarodni savjetodavni odbor za radiokomunikacije, jedno od stalnih tijela Međunarodne unije za telekomunikacije (ITU), specijalizirane agencije Ujedinjenih naroda

Ako osnovna emisija unutar potrebnog frekventnog opsega sadrži 99%, a emisije van opsega 1% ukupne prosječne emisione snage predajnika, tada se širina emisionog opsega smatra jednakom traženom frekvencijskom opsegu. U ovom slučaju govorimo o savršenom zračenju (slika 6a). Češće širina zračenja prelazi potrebnu traku (slika 6b), tj. predajnik ima nesavršeno zračenje. Ponekad je zbog smanjenja kvaliteta emitovanog signala moguće ostvariti zračenje koje je uže od savršenog (slika 6c).

Slika 6. Zauzeti propusni opseg emisija

Kako bi se bolje iskoristio radio-frekvencijski spektar i smanjile emisije izvan opsega, MKKR preporučuje korištenje uskopojasnih signala koji obezbjeđuju minimalnu potrebnu širinu emisionog opsega, posebno maksimalnu upotrebu jednopojasnih signala i zaokruživanje frontova telegrafskih signala u telegrafskim radio komunikacijama.

7. Opšti zahtjevi

Tipično, dizajneru se daje sloboda izbora dizajna predajnika. U tehničkim specifikacijama su navedeni samo uslovi za postavljanje odašiljača, posebno vrsta transportne baze (ili stacionarni uslovi), težina i dimenzije, kao i klimatski uslovi.

Pitanje težine i dimenzija posebno je ozbiljno pri projektovanju prenosnih radio predajnika i predajnika koji se postavljaju na avione (vazduhoplovne, svemirske), oklopna vozila itd. U ovim slučajevima obično se koriste jednostavnija rješenja kola, koriste se posebni materijali i dizajni, promišlja se kompaktnost instalacije uz istovremenu primjenu, po potrebi, mjera prisilnog hlađenja. Sve ovo ne treba raditi na račun smanjenja pouzdanosti.

Zahtjev za pouzdanost - jedan od najvažnijih uvijek, a posebno za mobilne predajnike. Njegova implementacija se postiže, posebno:

Električna i mehanička čvrstoća komponenti i cijele konstrukcije;

Upotreba visokokvalitetnih materijala;

Neprihvatljivost teških uslova (nedovoljno odvođenje toplote, rad elektronskih uređaja sa strujama i naponima blizu graničnih vrednosti, itd.);

Pojednostavljenje sheme do dizajna.

Za mobilne i prijenosne odašiljače od praktične je važnosti izvođenje klimatski i mehanički zahtjevi. Dakle, ovi predajnici moraju održavati svoju operativnost u temperaturnom rasponu od -40 do +50°C pri relativnoj vlažnosti do 98% i smanjenju atmosferskog tlaka na 350 mm Hg. Art. Nezavisnost od klimatskih uslova postiže se brtvljenjem delova, korišćenjem zaptivki otpornih na vlagu, materijala sa niskim temperaturnim koeficijentima, kao i termičkom kompenzacijom. Mehanički zahtjevi za ove odašiljače su izuzetno strogi, što osigurava pouzdan rad u prisustvu vibracija i podrhtavanja.

Za fiksne odašiljače ovi zahtjevi su obično znatno opušteni.

Indikator pouzdanosti također uključuje mogućnost održavanja.Ako je potrebno, treba obezbijediti sistem zaliha.

U vezi sa komplikovanošću opreme, strožije su ergonomski zahtjevi na predajnike. To uključuje, posebno:

Broj kontrola potrebnih od strane operatera za obavljanje navedenih operacija;

Dostupnost i jednostavnost ugrađenog sistema za praćenje performansi (upotrebljivost);

Vrijeme spremnosti za rad nakon uključivanja;

Vrijeme prijelaza (podešavanja) s jedne frekvencije na drugu;

Vrijeme prelaska sa telefonskog na telegrafski rad (i obrnuto) itd.

Stoga je dugo podešavanje neprihvatljivo za predajnike kod kojih je zbog uslova rada često potrebno mijenjati radne frekvencije, na primjer, u slučaju rada u takozvanim adaptivnim radio komunikacijskim sistemima.

Adaptivni sistem se automatski prilagođava promjenjivim uvjetima komunikacije, na primjer, brzo prelazi na novu radnu frekvenciju kada prethodnu frekvenciju pogode smetnje (prilagodba frekvencije).

Ovi zahtjevi su u velikoj mjeri zadovoljeni upotrebom sistema automatizacije. U tom smislu, krug postaje složeniji, a pokazatelj pouzdanosti predajnika postaje relevantniji.

Ergonomski zahtjevi su usko povezani sa zahtjevima sigurnost servisno osoblje, operateri. Što je predajnik snažniji, to su veće gradacije napona napajanja u njemu. Dosežu nekoliko desetina kilovolti i predstavljaju ozbiljnu opasnost za ljude. Stoga se svi dijelovi i žice odašiljača nalaze unutar ormara (blokova), čiji metalni ekrani (kućišta) moraju imati pouzdano uzemljenje (kod zemaljskih predajnika) ili vezu sa trupom broda i aviona (u brodu i avionski predajnici). Kod predajnika napona iznad 300 V tehnički uslovi zahtevaju upotrebu dve međusobno nezavisne blokade – električne i mehaničke.

Dakle, prilikom otvaranja vrata (uklanjanja blokova), visoki naponi bi se trebali automatski isključiti; pristup snažnim ispravljačima moguć je tek nakon pražnjenja filterskih kondenzatora na kućištu itd. U mnogim slučajevima se koristi dodatna signalizacija, posebni natpisi itd. Što je predajnik snažniji, to je njegov sistem kontrole, blokiranja i signalizacije (UBS) opsežniji.

Predavanje 29

Namjena i blok dijagram radio predajnika

Glavne faze u razvoju radio predajnika

Radio odašiljači se nazivaju radio tehnički uređaji koji se koriste za generiranje, napajanje i modulaciju RF i mikrovalnih oscilacija koje se dovode do antene i zrače u proizvodnju.

Signal se shvata kao oscilacija koja nosi informaciju.

Elektromagnetski signal koji se zrači u svemir naziva se radio signal.

Prvi RPD-ovi koje su razvili (16.03.1859. u Permskoj oblasti) A. S. Popov i Markoni bili su iskra.

Fig.1. Pojednostavljeni dijagram Popovovog radio prijemnika

Fig.2. Hertz oscilator

7. maja 1895. Na Univerzitetu u Sankt Peterburgu, Popov je po prvi put demonstrirao svoj osjetljivi mjerač plina, koji prima vibracije koje emituje modificirani Hertzov oscilator. Ovaj dan se obilježava kao Dan radija. Kasnije, 24. marta 1896. godine. demonstrirao je radio predajnik koji je stvorio, prenoseći prvi radiogram na svijetu na udaljenosti od 250 m od jedne zgrade do druge u Morzeovom kodu. Snimljeno je na telegrafskoj traci ("Heinrich Hertz")

Suština oscilatora bila je u tome što je indukcijski svitak spojen na dvije mjedene šipke, na čijim su krajevima bile pričvršćene kuglice, koje su zagrijavale električne naboje, stvarajući napon od nekoliko desetina kilovolti. Na druge krajeve šipki pričvršćene su polirane kuglice, među kojima je razmak (iskrinjak) bio nekoliko milimetara. Kada je napon premašio napon proboja, u procjepu je bljesnula iskra i pobuđivale su se elektromagnetske oscilacije, valna dužina = 2 l. Dva štapa sa kuglicama - vibrator.

Fig.3. Pojednostavljeni dijagram Popovovog radio predajnika

Fig.4. Pojednostavljena verzija radio predajnika:

a - šema; b – grafik oscilovanja.

Kada je K1 zatvoren, K2 je otvoren i obrnuto. Kada je K1 zatvoren, kondenzator C se puni na E, kada je K1 otvoren, a K2 zatvoren, u kolu se javlja prigušeni oscilatorni proces. U radio predajniku (slika 4) ulogu kontaktnih grupa ima prekidac, koji, kada je ruka pritisnuta, stvara impulse u primarnom namotu, dok se u sekundarnom namotu javlja visoki napon, koji povremeno dovodi do dolazi do električnog kvara odvodnika i prigušenih oscilacija u antenskom kolu. Trajanje poruke koja odgovara crtici i tački.

Rice. 3, kao elektromagnetni talas, Popov je koristio Hercov oscilator (sl. 2), u kojem je generisanje VF oscilacija posledica varničnog pražnjenja, a kao registrator, poboljšani koherer je bila staklena cev dužine 70 mm i 10 mm. mm u prečniku, do pola prekriven gvozdenim strugotinama. Dvije tanke ploče širine 2 mm bile su pričvršćene na unutrašnje zidove cijevi s razmakom od 2 mm. Koherer je reagirao na električna pražnjenja zatvaranjem kruga elektromagnetnih releja, čiji su kontakti zatvarali krug za uključivanje zvona.

Nakon svakog prijema signala, Coherer je morao biti protresen kako bi željezne ploče ponovo postale osjetljive na električna naboja. Tresenje se dogodilo automatski, uz pomoć zvona čekić je udario u Cohererovu cijev. Popov je povezao dugu žicu na Coherer kako bi povećao osjetljivost. Tako je uređaj počeo da reaguje na grmljavinu (otuda i naziv).

Pojednostavljeni dijagram Popovovog radio predajnika prikazan je na sl. 3. Da bismo razumeli kako su RF oscilacije generisane u takvom predajniku, razmotrimo pojednostavljeni dijagram (slika 4). Radio predajnik A. S. Popova sadrži sve potrebne elemente koji obezbeđuju sve osnovne funkcije predajnika. Generacija se vrši pretvaranjem energije izvora jednosmerne struje u energiju RF oscilacija pomoću čopera, antenskog kola i iskrišta, a modulacija se vrši pomoću ključa.

Tada su počeli koristiti mašinske generatore (frekvencija 15 kHz, snaga 2 kW).

U budućnosti se razlikuju 3 glavna pravca:

1) povećanje snage generisanih kontinuiranih oscilacija; 2) smanjenje nestabilnosti frekvencije; 3) razvoj viših frekvencijskih opsega.

Ovi problemi su riješeni elektrovakuumskim uređajima, koji su radio predajnike učinili pouzdanijim, izdržljivijim, manjim.

RPD je sklop odvojenih kaskada i blokova. Najvažnije su:

autooscilator ili generator sa samopobudom, izvor je RF i mikrotalasa. U zavisnosti od stabilizacije frekvencije razlikuju se kvarcni ili bezkvarcni;

generator sa eksternom ili nezavisnom pobudom je pojačivač RF ili mikrotalasnog signala u smislu snage. Ovisno o softveru, razlikuju se uski i širokopojasni generatori.

množitelj frekvencije;

Pretvarač frekvencije je dizajniran da pomjeri frekvenciju oscilovanja na potrebnu frekvenciju;

Razdjelnik frekvencije;

Frekvencijski modulator, dizajniran za faznu modulaciju;

Fazni modulator;

Filtrira da propušta signal samo u određenom frekvencijskom opsegu. Postoje propusni, niskopropusni, visokofrekventni i notch filteri;

Uređaji za usklađivanje koji se koriste za usklađivanje izlazne impedancije radio predajnika sa ulaznom impedancijom antene.

Glavni blokovi sastavljeni od kaskada uključuju:

RF ili mikrotalasni signalni blok u smislu snage, sastoji se od serijski povezanih generatora sa eksternom pobudom;

Korištenje bloka množitelja frekvencije u slučaju velikog koeficijenta množenja;

Sintetizator frekvencije, služi za formiranje diskretnog skupa frekvencija;

Pobuđivač, uključujući sintetizator frekvencije, frekvencijski ili fazni modulator;

Amplitudni modulator;

Pulse modulator;

AFU koji povezuje RPD izlaz na antenu i sadrži filter, usmjerenu spojnicu, jednosmjerni ferit i uređaj za usklađivanje;

Automatske upravljačke jedinice koje se koriste za stabilizaciju parametara RPD-a. Napravljen na bazi mikroprocesora.

Prijelaz s jedne frekvencije na drugu vrši se pomoću električnog prekidača. Uz veliki broj radnih frekvencija, uzbuđivač je digitalni sintetizator frekvencije izgrađen na bazi velikog integriranog kola (LSI).

Princip rada dispečerskih komunikacijskih predajnika.

U dispečerskim komunikacijama najveću primenu nalaze predajnici sa hardverskom modulacijom, koji se koriste za radio razmenu u telefonskom režimu.

Sl.1 Strukturni dijagram dispečerskog komunikacionog prijemnika

Primljeni signal dolazi od antene do ulaznog kola (IC), koji je rezonantni oscilatorni sistem koji se sastoji od induktora i kondenzatora. Podešava se na frekvenciju signala "fc prijemne stanice i prosljeđuje je visokofrekventnom pojačalu (UHF). Takav pojačivač sadrži, kao opterećenje, oscilatorno kolo, koje je također podešeno na frekvenciju signala f c.

Širina pojasa oscilatornog kruga je povezana sa njegovim faktorom kvaliteta omjerom.

2 Δ f c = f cut / Q

gdje f cut - rezonantna frekvencija;

Q je faktor kvalitete kola.

Izraz (1.1) u prvoj aproksimaciji važi i za složenije sisteme sa više petlji.

Faktor kvaliteta Q se malo mijenja sa frekvencijom. U opsegu talasnih dužina, praktično ostaje konstantan. Približne vrijednosti faktora kvalitete krugova za različite opsege prikazane su u tabeli. 2. Postoje i podaci o širini pojasa izračunati iz izraza (1.1) za jednu od frekvencija svakog opsega.

Glavni oscilator takvog predajnika (MG) je dizajniran da generiše oscilacije frekvencije nosioca fo sa visokom stabilnošću, što osigurava haotičnu komunikaciju. Dozvoljena relativna nestabilnost fo u VHF opsegu je (10÷50) 10 -6 , au HF opsegu ne prelazi (0,5÷50) 10 -6 . Naznačene vrijednosti se postižu korištenjem stabilizacije kvarcne frekvencije i postavljanjem generatora u termostat.

Bespretražna komunikacija u savremenim predajnicima je obezbeđena formiranjem diskretne mreže radnih frekvencija u CG sa mogućnošću izbora bilo koje od njih. Ovo se postiže upotrebom sintisajzera frekvencija kao CG. Korak frekvencijske mreže u tom dijelu VHF opsega, koji je namijenjen za dispečerske radio komunikacije (118-136 MHz), je 25 kHz prema ICAO standardima, što omogućava dobijanje 720 fiksnih komunikacijskih valova. U HF opsegu (2-30 MHz), interval između susjednih frekvencija mreže je 100 Hz, a broj fiksnih valova dostiže 280 hiljada.

Stabilnost CG frekvencije u velikoj mjeri ovisi o opterećenju čiji se parametri mogu mijenjati pri podešavanju predajnika i pod utjecajem različitih destabilizirajućih faktora (napon napajanja, temperatura, vlažnost zraka itd.). Da bi se sprečio takav uticaj, između CG i kasnijih stepeni predajnika ugrađuje se bafer pojačavač (BU), koji ima visoku ulaznu impedanciju i predstavlja neznatno opterećenje za CG. Usput, CU obavlja funkciju visokofrekventnog pretpojačala, razvijajući snagu potrebnu za rad sljedećeg pojačala.

Pojačalo snage (PA) je dizajnirano da dobije potreban nivo snage signala u anteni predajnika. Amplituda noseće frekvencije je modulirana u PA. Da biste to učinili, promijenite njegovo pojačanje u skladu s trenutnom vrijednošću modulirajućeg signala. PA pojačanje se može kontrolisati na različite načine. Najčešće se koristi struja napajanja PA, mijenjajući je prema zakonu modulirajućeg signala. Dovoljan nivo struje postiže se st modulatorom M, koji je niskofrekventno pojačalo, čiji je ulaz signal sa mikrofona Mk.

Dubina modulacije m zavisi i od amplitude audio signala na ulazu M i od njegovog pojačanja. Automatska kontrola dubine modulacije (ADCM) se koristi za sprečavanje paramodulacije uzrokovane povećanjem jačine zvuka ispred mikrofona. Njegova suština leži u smanjenju pojačanja M s povećanjem prosječne vrijednosti m na izlazu predajnika i sličan je principu rada AGC prijemnika.

Stabilizacija frekvencije kvarcnog predajnika

Formiranje oscilacija noseće frekvencije u predajniku osigurava generator samopobude, koji je dio jedinice pobude. Kao što znate, takav generator se sastoji od elementa za pojačavanje (koji se koristi kao tranzistor, elektronska cijev ili dioda s negativnim otporom), oscilatornog kruga i povratnog kruga.

U slobodnom krugu, električne oscilacije koje nastaju iz bilo kojeg razloga su prigušene zbog disipacije energije. Ovi gubici se mogu nadoknaditi uključivanjem negativnog otpora u krug, „na primjer, u obliku tunelske diode, ili pojačavanjem oscilacija i prijenosom dijela njihove energije u kolo kroz povratno kolo.

Samopobudni generatori široko koriste kapacitivnu spregu (slika 3), posebno u VHF opsegu.

Oscilatorno kolo se sastoji od induktora L to i kapacitivnosti koju čine dva serijski spojena kondenzatora C to i Csv. Oscilacije koje su nastale u njemu kada je izvor struje uključen stvaraju harmonični napon na Sov-u, koji se pojačava tranzistorom i primjenjuje na krug. Ako se faza ovog napona poklapa sa fazom oscilacije koja je izazvala njegovo pojavljivanje, a amplituda je dovoljna za kompenzaciju.

Dakle, uslov za samopobudu generatora je ravnoteža amplituda i faza u povratnoj petlji. Kao elementi oscilatornog kola može se koristiti kvarcni rezonator. To je ploča izrezana od kvarcnog kristala i ima piezoelektrični efekat.

Rice. 3 Kapacitivni trotočki sa stabilizacijom kvarcne frekvencije

Pod djelovanjem električnog polja u kvarcnoj ploči nastaje mehanička sila koja dovodi do njene deformacije. Promjena polariteta primijenjenog napona dovodi do promjene smjera sile. Stoga, naizmjenični napon koji se primjenjuje na kvarc uzrokuje njegovo osciliranje, a ako se frekvencija približi frekvenciji mehaničke rezonancije, tada se amplituda oscilacije pokazuje značajnom. Ove oscilacije su vrlo stabilne, a prateća promjena električnih naboja na površini ploče omogućava njeno uključivanje u krug generatora (slika 4.)

Električni ekvivalent kvarcnog rezonatora je oscilatorno kolo (slika 5). Ekvivalenti gubitaka mase, elastičnosti i trenja su elementi L kv, C kv i g. Kapacitet držača, u koji je pričvršćena kvarcna ploča, prikazan je elementom C der.

Slika 4. Ekvivalentno kolo kvarcnog rezonatora

Slika 5 Rezonantna karakteristika kvarcnog rezonatora

Takvo kolo ima dvije rezonancije - serije f rez 1 i paralelno f rez2, i f res1 < f рез2 (рис.6). Между ними сопротивление эквивалентной схемы имеет индуктивный характер. Поэтому кварцевым резонатором можно заменить элемент 1к схемы генератора (см. рис.3), получая схему с кварцевой стабилизацией частоты (см. рис. 4). Практически последовательно с кварцем включают дополнительно катушку индуктивности для компенсации емкостной составляющей кварцевого контура и получения требуемых фазовых соотношений.

Strmina karakteristika kvarca proporcionalna je njegovom faktoru kvaliteta. Što je rezonantna karakteristika strmija, to se frekvencija stabilnih oscilacija manje razlikuje od f res1 budući da je da bi se dobila potrebna vrijednost induktivnog otpora između baze i kolektora tranzistora potreban manji pomak frekvencije.

Povećanje frakcionalnosti dovodi do povećanja energije oscilacija koje pohranjuje kvarcni rezonator u odnosu na rezerve energije u drugim elementima generatora koji utječu na njegovu nestabilnost (na primjer, u kapacitetima p-n spojeva tranzistora). Stoga je destabilizirajući učinak ovih elemenata značajno oslabljen kada se u generatoru koristi kvarc, čiji je faktor kvalitete Q = (20÷30) hiljada, au slučaju postavljanja u vakumsku tikvicu - 500 hiljada.

Sa smanjenjem rezonantne frekvencije kvarca, reaktivne komponente njegove impedanse se povećavaju. Zbog toga reaktivni elementi generatora, koji imaju destabilizujući učinak, slabije djeluju i relativna nestabilnost kvarcnog oscilatora se smanjuje.

Kristalni oscilatori mogu raditi na osnovnom harmoniku u frekvencijskom opsegu od 4 kHz do 10 MHz. Niska granica frekvencije je posljedica poteškoća u dobivanju velikih kvarcnih ploča. Granica visoke frekvencije je određena time što je izuzetno tanka ploča previše lomljiva. Više frekvencije se mogu generirati korištenjem viših harmonika kvarcnog valnog oblika, ili, češće, primjenom osnovnog valnog oblika i množenja frekvencije.

Snaga koja se može stabilizirati pomoću kvarcnog oscilatora ograničena je na niskim frekvencijama rizikom od uništenja ploče od mehaničkih naprezanja zbog značajnih amplituda oscilacija, a na visokim frekvencijama rizikom od pregrijavanja kvarca zbog visokofrekventne disipacije energije u njoj. Da bi se postigla visoka stabilnost, kristalni oscilator mora imati malu snagu.