Cursul 29

Scopul și schema bloc a emițătorului radio

Principalele etape în dezvoltarea emițătoarelor radio

Transmițătoarele radio sunt numite dispozitive tehnice radio care sunt utilizate pentru a genera, alimenta și modula oscilațiile RF și microunde furnizate antenei și care radiază în producție.

Un semnal este înțeles ca o oscilație care transportă informații.

Un semnal electromagnetic radiat în spațiu se numește semnal radio.

Primele RPD dezvoltate (16.03.1859 în regiunea Perm) de A. S. Popov și Marconi au fost scânteie.

Fig.1. Diagrama simplificată a receptorului radio lui Popov

Fig.2. Oscilator Hertz

7 mai 1895 La Universitatea din Sankt Petersburg, Popov și-a demonstrat pentru prima dată indicatorul sensibil de gaz, care primește vibrațiile emise de un oscilator Hertzian modificat. Această zi este sărbătorită drept Ziua Radioului. Mai târziu, la 24 martie 1896. a demonstrat transmițătorul radio cu scânteie pe care l-a creat, transmițând prima radiogramă din lume pe o distanță de 250 m de la o clădire la alta în cod Morse. A fost înregistrată pe o bandă telegrafică ("Heinrich Hertz")

Esența oscilatorului era că o bobină de inducție era conectată la două tije de alamă, la capetele cărora erau fixate bile, care încălzeau sarcini electrice, creând o tensiune de câteva zeci de kilovolți. Bile lustruite au fost atașate la celelalte capete ale tijelor, distanța dintre care (ecartul de scânteie) era de câțiva milimetri. Când tensiunea a depășit tensiunea de defalcare, o scânteie a fulgerat în spațiu și au fost excitate oscilații electromagnetice, lungime de undă \u003d 2 l. Două tije cu bile - un vibrator.

Fig.3. Diagrama simplificată a emițătorului radio lui Popov

Fig.4. O versiune simplificată a transmițătorului radio:

o schemă; b – grafic de oscilație.

Când K1 este închis, K2 este deschis și invers. Când K1 este închis, condensatorul C este încărcat la E, când K1 este deschis și K2 este închis, are loc un proces oscilator amortizat în circuit. În emițătorul radio (Fig. 4), rolul grupurilor de contact este jucat de un întrerupător care, la apăsarea umărului, creează impulsuri în înfăşurare primară, în timp ce în înfășurarea secundară apare o tensiune înaltă, ducând periodic la o defecțiune electrică a eclatorului, iar în circuitul antenei apar oscilații amortizate. Durata mesajului corespunzătoare liniuței și punctului.

Orez. 3, ca undă electromagnetică, Popov a folosit un oscilator Hertz (Fig. 2), în care generarea de oscilații HF este o consecință a unei descărcări de scânteie, iar ca înregistrator, un coherer îmbunătățit a fost un tub de sticlă de 70 mm lungime și 10 mm. mm în diametru, pe jumătate acoperit cu pilitură de fier. Două plăci subțiri de 2 mm lățime au fost atașate de pereții interiori ai tubului cu un spațiu de 2 mm. Cohererul a reacționat la descărcări electrice prin închiderea circuitului releelor ​​electromagnetice, ale căror contacte au închis circuitul de pornire a soneriei.

După fiecare recepție a unui semnal, Coherer-ul trebuia scuturat, astfel încât plăcile de fier să redevină sensibile la sarcinile electrice. Scuturarea s-a produs automat, cu ajutorul unui clopot ciocanul a lovit tubul Coherer. Popov a conectat un fir lung la Coherer pentru a crește sensibilitatea. Astfel, dispozitivul a început să răspundă la furtuni (de unde și numele).

O diagramă simplificată a emițătorului radio al lui Popov este prezentată în fig. 3. Pentru a înțelege cum au fost generate oscilațiile RF într-un astfel de transmițător, să luăm în considerare o diagramă simplificată (Fig. 4). Emițătorul radio A. S. Popov conține toate elementele necesare care asigură toate funcțiile de bază ale emițătorului. Generarea se realizează prin conversia sursei de energie curent continuuîn energia oscilațiilor RF folosind un chopper, un circuit de antenă și un eclator de scânteie și modulare - folosind o cheie.

Apoi au început să folosească generatoare de mașini (frecvență 15 kHz, putere 2 kW).

În viitor, se disting 3 direcții principale:

1) creșterea puterii oscilațiilor continue generate; 2) reducerea instabilității frecvenței; 3) dezvoltarea unor game de frecvenţe mai înalte.

Aceste probleme au fost rezolvate de dispozitive electrovacuum, care au făcut transmițătoarele radio mai fiabile, durabile, de dimensiuni mici.

RPD este un ansamblu de cascade și blocuri separate. Cele mai importante sunt:

auto-oscilator sau generator cu autoexcitare, este o sursă de RF și microunde. În funcție de stabilizarea frecvenței, se disting cuarț sau fără cuarț;

un generator cu excitație externă sau independentă este un amplificator al unui semnal RF sau cu microunde din punct de vedere al puterii. În funcție de software, se disting generatoarele de bandă îngustă și de bandă largă.

Multiplicator de frecventa;

Convertorul de frecvență este proiectat pentru a schimba frecvența de oscilație la frecvența necesară;

Divizor de frecventa;

Modulator de frecvență, proiectat pentru modularea de fază;

Modulator de fază;

Filtre pentru a trece semnalul doar într-o anumită bandă de frecvență. Există filtre trece-bandă, trece-jos, de înaltă frecvență și notch;

Dispozitive de potrivire utilizate pentru a potrivi impedanța de ieșire a transmițătorului radio cu impedanta de intrare antene.

Principalele blocuri formate din cascade includ:

Blocul de semnal RF sau microunde din punct de vedere al puterii, este format din generatoare conectate în serie cu excitație externă;

Bloc multiplicator de frecvență folosind în cazul coeficientului multiplicator mare;

Sintetizator de frecvente, serveste la formarea unui set discret de frecvente;

Excitator, inclusiv un sintetizator de frecvență, un modulator de frecvență sau de fază;

Modulator de amplitudine;

Modulator de impulsuri;

AFU care conectează ieșirea RPD la antenă și care conține un filtru, un cuplaj direcțional, o ferită unidirecțională și un dispozitiv de potrivire;

Unități de control automat utilizate pentru stabilizarea parametrilor RPD. Construit pe baza unui microprocesor.

Trecerea de la o frecvență la alta se realizează cu ajutorul unui comutator electric. La numere mari frecvențe de operare, excitatorul este un sintetizator digital de frecvență construit pe baza unui mare circuit integrat(BIS).

Principiul de funcționare a emițătorilor de comunicare dispecer.

În comunicațiile de dispecerizare, emițătoarele cu modulație hardware, utilizate pentru schimbul radio în modul telefonic, găsesc cea mai mare aplicație.

Fig.1 Schema structurală a receptorului de comunicare dispecer

Semnalul recepționat vine de la antenă către circuitul de intrare (IC), care este un sistem oscilator rezonant format din inductori și condensatori. Se acordă la frecvența semnalului „fc a stației recepționate și o transmite unui amplificator de înaltă frecvență (UHF). Un astfel de amplificator conține, ca sarcină, circuit oscilator, care este, de asemenea, reglat la frecvența semnalului f s.

Lățimea de bandă a circuitului oscilator este legată de factorul său de calitate prin raport.

2 Δ f c = f a tăia / Q

Unde f a tăia - frecventa de rezonanta;

Q este factorul de calitate al circuitului.

Expresia (1.1) din prima aproximare se aplică și sistemelor cu mai multe bucle mai complexe.

Factorul de calitate Q se modifică puțin cu frecvența. În intervalul de lungimi de undă, practic rămâne constantă. Valorile aproximative ale factorului de calitate al circuitelor pentru diferite game sunt prezentate în tabel. 2. Există și date despre lățimea de bandă calculată din expresia (1.1) pentru una dintre frecvențele fiecărui interval.

Oscilatorul principal al unui astfel de transmițător (MG) este proiectat să genereze oscilații ale frecvenței purtătoare fo cu stabilitate ridicată, care asigură o comunicare haotică. Instabilitate relativă permisă foîn domeniul VHF este (10÷50) 10 -6 , iar în domeniul HF nu depășește (0,5÷50) 10 -6 . Valorile indicate sunt atinse prin utilizarea stabilizării frecvenței cu quartz și plasarea generatoarelor într-un termostat.

Comunicarea fără căutare în transmițătoarele moderne este asigurată prin formarea unei grile discrete de frecvențe de operare în CG cu posibilitatea de a selecta oricare dintre ele. Acest lucru se realizează prin utilizarea sintetizatoarelor de frecvență ca CG. Pasul grilei de frecvență în acea parte a gamei VHF, care este alocată comunicațiilor radio dispecerului (118-136 MHz), este de 25 kHz conform standardelor ICAO, ceea ce face posibilă recepția a 720 de unde de comunicație fixe. În domeniul HF (2-30 MHz), intervalul dintre frecvențele grilei adiacente este de 100 Hz, iar numărul de unde fixe ajunge la 280 de mii.

Stabilitatea frecvenței CG depinde în mare măsură de sarcină, ai cărei parametri se pot schimba atunci când emițătorul este reglat și sub influența diverșilor factori destabilizatori (tensiune de alimentare, temperatură, umiditate a aerului etc.). Pentru a preveni o astfel de influență, între CG și etapele ulterioare ale transmițătorului este instalat un amplificator tampon (BU), care are o impedanță de intrare mare și reprezintă o sarcină nesemnificativă pentru CG. Pe parcurs, CU îndeplinește funcția de preamplificator de înaltă frecvență, dezvoltând puterea necesară funcționării următorului amplificator.

Amplificatorul de putere (PA) este proiectat pentru a obține nivelul necesar de putere a semnalului în antena emițătorului. Amplitudinea frecvenței purtătoare este modulată în PA. Pentru a face acest lucru, modificați câștigul în funcție de valoarea instantanee a semnalului de modulare. Câștigul PA poate fi controlat în diferite moduri. Cel mai adesea se folosește curentul de alimentare al PA, schimbându-l conform legii semnalului modulator. Un nivel suficient de curent este obținut de modulatorul st M, care este un amplificator de joasă frecvență, a cărui intrare este un semnal de la microfonul Mk.

Adâncimea de modulație m depinde atât de amplitudinea semnalului audio la intrarea M, cât și de câștigul acestuia. Controlul automat al adâncimii de modulare (ADCM) este utilizat pentru a preveni paramodularea cauzată de creșterea volumului sunetelor în fața microfonului. Esența sa constă în scăderea câștigului M cu o creștere a valorii medii m la ieșirea emițătorului și este similar cu principiul de funcționare al AGC al receptorului.

Stabilizarea frecvenței transmițătorului cuarț

Formarea oscilațiilor de frecvență purtătoare în transmițător este asigurată de un generator autoexcitat, care face parte din unitatea excitatoare. După cum știți, un astfel de generator constă dintr-un element de amplificare (care este folosit ca tranzistor, lampă electrică sau o diodă cu rezistență negativă), un circuit oscilant și un circuit de feedback.

Într-un circuit liber, oscilațiile electrice care apar din orice motiv sunt amortizate datorită disipării energiei. Aceste pierderi pot fi compensate prin includerea unei rezistențe negative în circuit, „de exemplu, în formă dioda tunel, sau prin amplificarea oscilațiilor și transferul unei părți din energia acestora către circuit prin circuitul de feedback.

Generatoarele autoexcitate folosesc pe scară largă cuplarea capacitivă (Fig. 3), în special în gama VHF.

Circuitul oscilator constă dintr-un inductor L to și o capacitate formată din doi condensatori C to și Csv conectați în serie. Oscilațiile care au apărut în el atunci când sursa de curent este pornită creează o tensiune armonică pe Sov, care este amplificată de tranzistor și este aplicată circuitului. Dacă faza acestei tensiuni coincide cu faza oscilației care a făcut să apară, iar amplitudinea este suficientă pentru a compensa.

Astfel, condiția pentru autoexcitarea generatorului este echilibrul amplitudinilor și fazelor din buclă. părere. Un rezonator cu cuarț poate fi folosit ca elemente ale circuitului oscilator. Este o placă tăiată dintr-un cristal de cuarț și are efect piezoelectric.

Orez. 3 Trei puncte capacitive cu stabilizare a frecvenței de cuarț

Sub acțiunea unui câmp electric, în placa de cuarț ia naștere o forță mecanică, ducând la deformarea acesteia. O modificare a polarității tensiunii aplicate duce la o schimbare a direcției forței. Prin urmare, o tensiune alternativă aplicată cuarțului face ca acesta să oscileze, iar dacă frecvența se apropie de frecvența de rezonanță mecanică, atunci amplitudinea oscilației se dovedește a fi semnificativă. Aceste fluctuații sunt foarte stabile, iar schimbarea aferentă sarcini electrice pe suprafețele plăcii vă permite să o includeți în circuitul generatorului (Fig. 4)

Echivalentul electric al unui rezonator cu cuarț este un circuit oscilator (Fig. 5). Echivalentele pierderilor de masă, elasticitate și prin frecare sunt elementele L kv, C kv și g. Capacitatea suportului, în care este fixată placa de cuarț, este afișată de elementul C der.

Fig.4 Circuitul echivalent al unui rezonator cu cuarț

Fig.5 Caracteristica rezonantă a unui rezonator cu cuarț

Un astfel de circuit are două rezonanțe - serie f taie 1și paralel f rez2, și f res1 < f рез2 (рис.6). Между ними сопротивление эквивалентной схемы имеет индуктивный характер. Поэтому rezonator cu cuarț se poate înlocui elementul 1k al circuitului generator (vezi Fig. 3), obținând un circuit cu stabilizare a frecvenței cu quartz (vezi Fig. 4). Aproape în serie cu cuarțul, este inclus un inductor suplimentar pentru a compensa componenta capacitivă a circuitului de cuarț și a obține relațiile de fază necesare.

Abruptul caracteristicilor cuarțului este proporțională cu factorul său de calitate. Cu cât caracteristica rezonantă este mai abruptă, cu atât frecvența oscilațiilor în stare staționară diferă mai puțin de f res1 deoarece pentru a obține valoarea necesară a rezistenței inductive între baza și colectorul tranzistorului este necesară o deplasare mai mică a frecvenței.

O creștere a fracționalității duce la o creștere a energiei oscilațiilor stocate de rezonatorul de cuarț în comparație cu rezervele de energie din alte elemente ale generatorului care afectează instabilitatea acestuia (de exemplu, în capacitățile joncțiunilor p-n ale tranzistorului). Prin urmare, efectul destabilizator al acestor elemente este slăbit semnificativ atunci când se utilizează cuarț în generator, al cărui factor de calitate este Q = (20÷30) mii, iar în cazul plasării într-un balon vidat - 500 mii.

Odată cu scăderea frecvenței de rezonanță a cuarțului, componentele reactive ale impedanței sale cresc. Prin urmare, elementele reactive ale generatorului, care au efect destabilizator, au un efect mai slab și instabilitatea relativă a oscilatorului cu cuarț scade.

Oscilatoarele de cristal pot funcționa pe armonica fundamentală în intervalul de frecvență de la 4 kHz la 10 MHz. Limita de joasă frecvență se datorează dificultății de a obține plăci mari de cuarț. Limita de înaltă frecvență este determinată de placa extrem de subțire fiind prea fragilă. Frecvențele mai înalte pot fi generate folosind armonicile superioare ale unei forme de undă de cuarț sau, mai frecvent, prin aplicarea formei de undă fundamentale și a înmulțirii frecvenței.

Puterea care poate fi stabilizată cu un oscilator cu cristal este limitată la frecvente joase pericolul distrugerii plăcii de la solicitările mecanice din cauza amplitudinilor semnificative ale oscilațiilor, iar la frecvențe înalte - pericolul supraîncălzirii cuarțului din cauza disipării energiei de înaltă frecvență în acesta. Pentru a obține o stabilitate ridicată, oscilatorul cu cristal trebuie să aibă o putere scăzută.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Introducere

LA sisteme digitale ah semnalele sunt transmise sub formă de diverse combinații de impulsuri de amplitudine constantă, afișate valoare numerică semnal în fiecare acest moment timp (grupuri de coduri).

Pentru ca fiecare valoare de semnal să fie convertită în grupul de coduri corespunzător, numărul acestor valori trebuie limitat. Prin urmare, numai semnalele discrete în timp pot fi convertite în grupuri de coduri. Pentru posibilitatea de a transmite semnale în timp continuu în formă digitală, i.e. sub formă de grupuri de coduri, acestea trebuie mai întâi convertite în unele discrete.

Nu este practic să transmiteți un semnal eșantionat pe linie, deoarece este foarte sensibil la interferențe. Prin urmare, în sistemele de transmisie digitală, acesta este convertit în formă digitală. În acest scop, semnalul este supus unor procese de cuantizare și codare. În continuare, simbolurile digitale sunt convertite în semnale - modulație.

In acest termen de hârtie este necesar să se elaboreze o diagramă bloc a sistemului și o diagramă funcțională a dispozitivului de recepție sau de transmisie. Determinați rata de transfer de informații, tipul de modulație, tipul de cod redundant utilizând o opțiune dată și dezvoltați proiecte de circuite pentru dispozitivele care implementează parametrii selectați.

1. Analiză metode existente transferul de informații către ITS

1.1 Analiza mesajelor de natură fizică diferită

Știința informației găsește aplicații într-o mare varietate de domenii. În acest sens, nu există o definiție clasică a conceptului de „informație” care să fie universală pentru toate științele. Informația nu este înțeleasă ca fiind toate informațiile primite, ci doar cele care nu sunt încă cunoscute și sunt noi pentru destinatar. În acest caz, informația este o măsură de eliminare a incertitudinii. Transmiterea informațiilor la distanță se realizează cu ajutorul unui mesaj.

Un mesaj este o informație exprimată într-o anumită formă și destinată a fi transmisă de la o sursă la un destinatar folosind semnale de natură fizică diferită. Un mesaj poate fi o telegramă, o fototelegramă, o vorbire, o imagine de televiziune, date de ieșire de calculator etc., transmise prin diverse canale de comunicare, precum și semnale de natură fizică variată care emană de la obiecte.

Un semnal transmite un mesaj la timp. Prin urmare, este întotdeauna o funcție a timpului, chiar dacă mesajul (cum ar fi o imagine statică) nu este. Dacă semnalul este o funcție x(t) care ia doar anumite valori discrete x, atunci se numește discret sau discret în nivel (amplitudine). În același mod, un mesaj care ia doar anumite anumite niveluri se numește discret. Dacă semnalul (sau mesajul) poate lua orice nivel într-un anumit interval, atunci acestea sunt numite continue sau analogice.

În prezent, există o extindere continuă a domeniilor de aplicare a sistemelor digitale de transmitere a informațiilor și toate acestea Mai mult diferite feluri informații analogice tind să transmită în formă digitală. Acest lucru se aplică transmisiei de mesaje telefonice, imagini fotografice, date de telemetrie etc. Astfel, mesajele discrete pot fi atât primare, cât și secundare, derivate din cele continue.

1.2 Transmiterea mesajelor continue și tipurile de modulație

Pentru a transmite informații la distanță, este necesar să transmiteți un mesaj care să conțină aceste informații. Un sistem de transmisie a informațiilor constă din următoarele elemente principale: sursă, codificator, modulator, canal, demodulator, decodor și receptor.

Codificatorul mapează mesajul generat într-o secvență discretă. Modulatorul și demodulatorul implementează împreună operațiunile de conversie a mesajului codificat într-un semnal și transformări inverse.

Decodorul mapează secvența discretă la o copie a mesajului original.

În timpul transmisiei radio, un semnal informațional de joasă frecvență este transmis la o frecvență purtătoare și trebuie să o modifice (moduleze). Modulația poate modifica amplitudinea, frecvența sau faza purtătorului. Modularea este folosită pentru:

transmite informații cu un minim de distorsiuni;

transmiteți și primiți cu pierderi minime;

utilizarea eficientă a spectrului de frecvență.

Există trei tipuri principale de modulație analogică:

1. Modulația de amplitudine (AM) - modulație în care oscilații neamortizate modificarea amplitudinii în conformitate cu frecvența inferioară care o modulează. AM este cel mai simplu și cel mai comun mod de a schimba parametrii media, frecvența și faza initiala fluctuațiile sunt menținute constante. Vedere modulație de amplitudine prezentat în figura 1.

Orez. 1. Modulația de amplitudine

2. Modulație de frecvență (FM) - modulație în care frecvența purtătoare a semnalului se modifică în funcție de oscilația modulantă. Principalele avantaje ale modulării în frecvență sunt: ​​imunitatea ridicată la zgomot, capacitatea de a utiliza proprietățile statistice ale unui mesaj multicanal pentru a îmbunătăți imunitatea la zgomot, capacitatea de a mijloace simple pentru a asigura constanţa atenuării reziduale a canalelor de comunicaţie. Modulația de frecvență este prezentată în Figura 2.

Orez. 2. Modulația de frecvență

3. Modularea de fază(PM) - schimbarea de fază a purtătorului este proporțională cu valorile instantanee ale semnalului modulator. Cu FM, conform legii oscilației modulante uS(t), faza oscilațiilor se modifică:

Ф(t)= u0t+kfm uШ(t),

unde kfm - coeficient de proporționalitate, numeric egal cu panta caracteristicilor modulatorului de fază.

Cu FM și FM, în procesul de modulare, faza (unghiul de fază) al oscilației purtătorului este afectată, adică. aceste două tipuri de modulație sunt varietăți ale așa-numitei modulații unghiulare.

1.3 Transmiterea de mesaje discrete și tipuri de manipulare

Un mesaj discret generat de sursă este o secvență de caractere selectată dintr-un anumit set. Pentru a converti o secvență de caractere dintr-un mesaj discret într-un semnal primar, acestea sunt mai întâi codificate, adică fiecare caracter de mesaj este înlocuit cu o combinație de un număr mic de caractere standard, iar apoi aceste caractere standard sunt convertite în standard semnale electrice ui (Fig. 3).

Semne T P S

Combinații de coduri 00001 01101 10100

Orez. 3. Conversia mesajelor la codificare

Ca rezultat al codificării, fiecare caracter al mesajului este reprezentat ca o succesiune de simboluri ale alfabetului secundar - combinații de cod. Codarea se poate face manual sau automat. Dispozitivul care realizează automat operația de codare se numește codificator.

Operația inversă, adică restaurarea caracterelor de mesaj din combinații de coduri se numește decodare, iar dispozitivul care efectuează această operație se numește decodor. De obicei, codificatorul și decodorul efectuează și operațiunile de conversie a simbolurilor în semnal primar și a semnalului primar în simboluri, acestea fiind adesea combinate în un singur dispozitiv- codec. Procesul de conversie a unui mesaj discret într-un semnal și de conversie inversă a unui semnal într-un mesaj este prezentat în Figura 4.

Modulația discretă este un caz special de modulație purtătoare armonică atunci când semnalul de modulare u(t) este discret. Un astfel de semnal de modulare discret este de obicei un semnal primar care afișează simbolurile combinațiilor de coduri ale mesajelor discrete. Modulația discretă se mai numește și keying.

Prin controlul parametrilor purtătorului armonic folosind semnalul primar, se poate obține codificarea amplitudinii, frecvenței și fazei.

Pe fig. 5 prezintă formele de undă pentru cod binar pentru diferite tipuri de modulație discretă. Cu AM, simbolul 1 corespunde transmiterii undei purtătoare în timpul T (trimitere), simbolul 0 - absența oscilației (pauză). În FM, transmisia unei unde purtătoare la frecvența f1 corespunde simbolului 1, iar transmisia unei forme de undă la frecvența f0 corespunde cu 0. În PM binar, faza purtătoarei se modifică cu p la fiecare tranziție de la 1 la 0 și de la 0 la 1.

Orez. 5. Forme de undă pentru cod binar pentru diferite tipuri de modulație discretă

În sistemele de transmisie de mesaje discrete, circuitul de decizie este format din două părți: un demodulator și un decodor.

1.4 Sisteme de transmitere a informaţiei prin metode digitale

Operațiile de eșantionare și cuantificare sunt utilizate pentru a converti un mesaj continuu în formă digitală. Secvența rapoartelor cuantificate astfel obținute este codificată și transmisă pe un canal discret ca orice mesaj discret. Pe partea de recepție, mesajul continuu este restabilit după decodare (cu o oarecare precizie).

Principal avantaj tehnic sistemele de transmisie digitală înainte sisteme continue este imunitatea lor ridicată la zgomot. Acest avantaj este cel mai pronunțat în sistemele de transmisie cu relee de semnal multiple.

Cu un sistem digital de mesaje continue, fidelitatea poate fi îmbunătățită prin utilizarea codurilor de corectare a erorilor. Imunitatea ridicată la zgomot a sistemelor de transmisie digitală face posibilă realizarea unei game aproape nelimitate de comunicații folosind canale de calitate relativ scăzută.

Luați în considerare schema bloc a unui canal digital pentru transmiterea de mesaje continue (Fig. 6).

Orez. 6. Schema structurală a sistemului de transmisie digitală

Ca parte a canalului de transmisie digitală, sunt furnizate dispozitive pentru conversia unui mesaj continuu în formă digitală - un convertor analog-digital (ADC) pe partea de transmisie și dispozitive de conversie semnal digitalîn formă continuă convertor digital-analogic(DAC) pe partea de recepție. primite la ieșire ADC digital semnalul este transmis pe un canal discret. Canal discret conține codificator, modulator, linie de comunicație, demodulator, decodor. Pe partea de recepție, DAC-ul reconstruiește un semnal continuu cu o anumită acuratețe din semnalul digital primit.

În convertorul mesaj-semnal, mesajul continuu care vine de la ieșirea sursei este convertit într-un semnal digital.

Conversia analog-la-cifră constă din trei operații: mai întâi, un mesaj continuu este eșantionat în timp la intervale; citirile primite ale valorilor instantanee sunt cuantificate; în final obţinută secvenţa de valori cuantificate mesaj transmis reprezentată prin codificare ca o secvență de caractere binare „0” și „1”.

Această conversie se numește modulare în cod de impuls (PCM). Cel mai adesea, codarea aici se reduce la scrierea numărului de nivel în formă binară.

Semnalul PCM primit de la ieșirea ADC fie ajunge direct la linia de comunicație, fie la intrarea transmițătorului. Pe partea de recepție a liniei de comunicație, secvența de impulsuri după demodulare și regenerare în receptor este alimentată la convertorul digital-analogic DAC, al cărui scop este de a converti invers (restaura) un mesaj continuu în funcție de recepția. succesiune de combinații de coduri.

DAC include un dispozitiv de decodare conceput pentru a converti combinațiile de cod într-o secvență cuantică de mostre și un filtru de netezire care restabilește un mesaj continuu din valorile cuantice.

Conversia mesajelor continue în formă digitală în sistemele PCM este însoțită de rotunjirea valorilor instantanee la cele mai apropiate niveluri de cuantizare permise. Eroarea de reprezentare rezultată este de neeliminat, dar controlabilă (pentru că nu depășește jumătate din pasul de cuantizare). Prin alegerea unui pas mic de cuantizare este posibil să se asigure echivalența mesajelor originale și cuantizate după un criteriu dat. Eroare de cuantizare (eroare), care este diferența dintre mesaj original iar mesajul reconstruit din probele cuantizate se numește zgomot de cuantizare.

2. Analiza metodelor de îmbunătățire a imunității la zgomot a sistemelor de transmitere a informațiilor

2.1 Codare de corectare a erorilor

Orice influență externă sau internă interferentă asupra semnalului, care provoacă abateri aleatorii ale semnalului recepționat față de cel transmis, se numește interferență. Interferența se clasifică după următoarele criterii: după origine, după proprietăți fizice, după natura impactului asupra semnalului.

După origine, trebuie remarcat zgomotul intern al echipamentelor incluse în canalul de comunicare - așa-numitul zgomot termic.

După proprietățile fizice, se disting fluctuația și zgomotul concentrat. Interferență de fluctuație - abateri aleatorii ale mărimilor fizice. Interferența concentrată în spectru include interferența de la posturi radio terțe, generatoare frecvente inalte în diverse scopuri, crosstalk de la canalele adiacente ale sistemelor multicanal.

Prin natura impactului asupra semnalului, se disting interferențele aditive și multiplicative. O interferență se numește aditiv, ale cărei valori instantanee sunt adăugate la valorile instantanee ale semnalului. Interferența aditivă afectează receptorul indiferent de semnal și apare chiar și atunci când nu există semnal la intrarea receptorului.

În canalele de comunicare reale, de obicei nu există o singură interferență, ci o combinație a acestora.

Utilizarea codurilor de corectare a erorilor sau a codurilor de corectare a erorilor este instrument eficient creșterea fiabilității transmiterii informațiilor, menținând în același timp aceeași viteză de transmisie și parametri energetici ai canalului de comunicație și reducerea raportului semnal-zgomot necesar pentru a asigura fiabilitatea specificată a recepției informațiilor. Codarea de detectare și corectare a erorilor este de obicei asociată cu conceptul de redundanță a codului, care în cele din urmă duce la o scădere a ratei de transmitere a fluxului de informații de-a lungul căii de comunicație. Redundanța constă în faptul că mesajele digitale conțin caractere suplimentare, oferind individualitatea fiecărui cuvânt cod.

A doua proprietate asociată cu codificarea de corectare a erorilor este media zgomotului. Acest efect este că simbolurile redundante depind de mai multe simboluri de informații. Odată cu creșterea numărului de simboluri redundante, proporția simbolurilor eronate din bloc tinde să frecventa medie erori de canal. Procesând caracterele în blocuri, mai degrabă decât unul câte unul, puteți obține o reducere a frecventa comuna erori și, la o probabilitate fixă ​​de eroare de bloc, proporția erorilor care trebuie corectate. Toate codurile cunoscute în prezent pot fi împărțite în două grupuri mari: bloc și continuu. Codurile bloc se caracterizează prin faptul că succesiunea simbolurilor transmise este împărțită în blocuri. Operațiile de codificare și decodare în fiecare bloc sunt efectuate separat. Codurile continue sunt caracterizate prin faptul că secvența primară de caractere, purtând informații, se transformă continuu după o anumită lege într-o altă secvență care conține un număr în exces de caractere. În acest caz, procesele de codificare și decodare nu necesită împărțirea simbolurilor codului în blocuri.

2.2 Sisteme de feedback

sisteme de transmisie informatii discrete cu feedback (OS) se numesc sisteme în care repetarea transmisului anterior are loc numai după recepția semnalului OS. Sistemele cu feedback sunt împărțite în sisteme cu un OS decisiv și un OS cu informații.

2.2.1 Sisteme de feedback de decizie

În receptorul sistemului, combinațiile recepționate corect sunt acumulate în acumulator, iar dacă după primirea blocului cel puțin una dintre combinații nu este acceptată, atunci se generează un semnal de solicitare repetă, care este același pentru întregul bloc. Se repetă din nou întregul bloc, iar în receptorul sistemului sunt selectate din bloc combinații care nu au fost acceptate în timpul primei transmisii. Solicitările se fac până când toate combinațiile blocului sunt acceptate. După ce toate combinațiile sunt primite, este trimis un semnal de confirmare. La recepţionarea acesteia, emiţătorul transmite blocul următor combinatii (sisteme cu adresa callback - ROS-AP). Aceste sisteme sunt în multe privințe similare cu sistemele cu acumulare, dar spre deosebire de acestea din urmă, receptorul le formează și le transmite. semnal complex callback, care indică numerele condiționate (adresele) combinațiilor de blocuri neacceptate de receptor. În conformitate cu acest semnal, emiţătorul nu repetă întregul bloc, ca în sistemul de acumulare, ci doar combinaţiile nerecepţionate (sisteme cu transmisie în serie combinații de coduri - ROS-PP).

cunoscut diverse opțiuni construirea de sisteme ROS-PP, dintre care principalele sunt:

Sisteme cu schimbarea ordinii combinațiilor (ROS-PP). În aceste sisteme, receptorul șterge doar combinațiile pentru care s-a luat decizia de ștergere, iar numai pentru aceste combinații trimite semnale repetate către emițător. Combinațiile rămase sunt transmise PI pe măsură ce sosesc.

Sisteme cu restaurarea ordinii secvenței combinațiilor (ROS-PP). Aceste sisteme diferă de sistemele ROS-PP doar prin faptul că receptorul lor conține un dispozitiv care restabilește succesiunea combinațiilor.

Sisteme de etanșare variabilă (ROS-PP). Aici, emițătorul transmite alternativ combinații de secvențe, iar numărul acestora din urmă este ales astfel încât până la momentul transmiterii combinațiilor, emițătorul a primit deja semnalul OS pentru combinația transmisă anterior a acestei secvențe.

Sisteme cu blocarea receptorului pe durata recepției combinațiilor după detectarea unei erori și repetarea sau transferul unui bloc din combinații (ROS-PP).

Sisteme cu control al combinațiilor blocate (ROS-PP). În aceste sisteme, după detectarea unei erori într-un cuvânt de cod și transmiterea unui semnal de apel invers, se efectuează un control pentru prezența erorilor detectate în combinațiile h -1 în urma combinației cu eroarea detectată.

2.2.2 Sisteme de feedback informațional

Diferența în logica de funcționare a sistemelor cu ROS și IOS se manifestă în viteza de transmisie. În majoritatea cazurilor, transmiterea mărcilor de serviciu necesită mai puțină energie și timp decât transmiterea identităților pe un canal direct într-un sistem cu ROS. Prin urmare, rata de mesaje în directie înainteîntr-un sistem cu IOS mai mult. Dacă imunitatea la zgomot a canalului invers este mai mare decât imunitatea la zgomot a canalului direct, atunci fiabilitatea transmiterii mesajelor în sistemele cu IOS este, de asemenea, mai mare. În cazul feedback-ului informațional complet fără zgomot, este posibil să se asigure transmiterea fără erori a mesajelor pe canalul direct, indiferent de nivelul de interferență din acesta. Pentru a face acest lucru, este necesar să se organizeze suplimentar corectarea semnelor de serviciu distorsionate în canalul direct. Un astfel de rezultat, în principiu, este de neatins în sistemele cu DSS distribuit. În cazul erorilor de grupare, condițiile în care părțile de informare și control ale combinațiilor de cod sunt transmise în ambele sisteme de comunicație joacă un rol semnificativ. Când utilizați IOS, există adesea o singură decorelare a erorilor în canalele înainte și invers.

Un rol important în compararea transmiterii mesajelor cu ROS și IOS îl joacă și lungimea codului n folosit și redundanța sa s/t. Dacă redundanța este mică (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 Este mai avantajos să trimiteți mesaje folosind coduri scurte. Cu o fiabilitate predeterminată, viteza de transmisie devine mai mare. Este benefic cu punct practic viziune, deoarece pentru a efectua codificare și decodare când coduri scurte Mai uşor. Odată cu creșterea redundanței codului, avantajul sistemelor cu IOS în ceea ce privește fiabilitatea transmisiei crește chiar și cu aceleași canale înainte și inversă în ceea ce privește imunitate la zgomot, mai ales dacă transmiterea mesajelor și a chitanțelor într-un sistem cu IOS este organizată astfel încât erorile din ele se dovedesc a fi necorectate. Câștigul de energie în canalul direct al sistemului cu IOS este cu un ordin de mărime mai mare decât în ​​sistemul cu ROS. Astfel, în toate cazurile, IOS oferă imunitate la zgomot egală sau mai mare pentru transmiterea mesajelor pe canalul direct, în special pentru s mari și un canal invers fără zgomot. IOS este cel mai rațional utilizat în astfel de sisteme în care canalul invers, prin natura încărcării sale, poate fi utilizat fără a aduce atingere altor scopuri pentru transmiterea eficientă a informațiilor de confirmare.

Cu toate acestea, complexitatea generală a implementării sistemelor cu ITS este mai mare decât a sistemelor cu ROS. Prin urmare, sistemele cu ROS au găsit mai multe aplicare largă. Sistemele IOS sunt utilizate în cazurile în care canalul invers poate fi utilizat efectiv pentru transmiterea chitanțelor, fără a aduce atingere altor scopuri.

3. Calculul caracteristicilor sistemelor de transmitere a informațiilor

În timpul lucrului este necesar:

* determina viteza de transfer de informatii;

* selectați tipul de modulație;

*alegeti o optiune pentru construirea unui sistem de transmitere a informatiilor care sa asigure cel mult transferul unei anumite cantitati de informatii pe sesiune de comunicare utilizare eficientă canale de comunicatie;

* elaborarea unei scheme bloc a sistemului;

*dezvoltați o diagramă funcțională a unui dispozitiv de recepție sau de transmisie și construiți caracteristicile temporale ale semnalelor în diferite secțiuni ale dispozitivului.

1. Determinați rata de transfer de date necesară pe canalul de comunicare, cu condiția ca cantitatea de informații de serviciu pe sesiune să nu depășească 8%. Rata de transfer de informații V este egală cu cantitatea de informații transmise pe canalul de comunicație pe unitatea de timp [bit/s]:

unde Ip este cantitatea de informații transmise,

Tss - timpul sesiunii de comunicare

Rata de transfer de informații rezultată, egală cu 2400 bps, corespunde GOST 17422-82.

Rata de modulație B este dată de:

Să calculăm numărul de poziții ale semnalului. Știind asta și înlocuind valoarea inițială pentru lățimea de bandă, obținem:

acestea. avem un semnal cu patru poziții. Atunci rata de modulație este

2. Calculați lățimea de bandă pentru filtru

Lățimea de bandă a filtrului nu trebuie să depășească lățimea de bandă admisă de 3100 Hz. 1700 Hz? 3100 Hz? puteți utiliza rata de modulație B = 1200 baud.

Pentru a modela un semnal cu patru poziții cu o rată de informare de 2400 bps, ar fi necesară utilizarea codării cu deplasare de fază relativă dublă (DPSK).

3. Calculați valoare efectivă tensiune de interferență la lățimea de bandă a filtrului? Fpf = 1700 Hz conform formulei:

4. Imunitate potențială la zgomot atunci când utilizați metoda DOFM:

unde Ф(q) - funcția Krump

Probabilitatea de eroare

q - raportul semnal/zgomot

La rata de modulație B=1200 baud, probabilitatea de eroare, obținem:

5. Calculați valoarea efectivă a tensiunii semnalului folosind formula:

Nivelurile semnalului la intrarea și ieșirea canalului:

Pentru ca dispozitivul de transmisie să nu defecteze, trebuie îndeplinită condiția:

unde: Psvh - nivelul semnalului la intrare,

Pmax - maxim nivel admisibil semnal.

Pentru canalele de frecvență vocală Pmax = -13 dB.

Condiția (3.13) este îndeplinită, prin urmare, acest tip de modulație poate fi utilizat pentru a construi un sistem de transmisie cu parametrii dați.

4. Schema structurală și funcțională a sistemelor de transmitere a informațiilor

tastare digitală discretă de imunitate la zgomot

1. Sistemul de transmisie a semnalului constă dintr-un dispozitiv de conversie a semnalului de transmisie (UPSper), un canal de comunicație și un dispozitiv de conversie a semnalului de recepție (UPSpr).

Schema bloc a sistemului de transmitere a informațiilor este prezentată în Figura 7.

Orez. 7. Schema bloc a sistemului de transmitere a informațiilor

K - encoder,

FM - modulator de fază a semnalului,

G - generator,

PF - filtru trece-bandă,

OA - limitator de amplitudine,

DF - demodulator de fază,

LPF - filtru frecvente joase,

VU - dispozitiv de ieșire,

DC - decodor.

Semnalul de la codificator intră în modulator, a cărui ieșire este o secvență de impulsuri pozitive și negative înmulțite cu o undă purtătoare sinusoidală generată de generatorul de impulsuri G.

Convertorul oferă o schimbare de fază a frecvenței purtătoare.

Filtrul de trecere de bandă UPSper servește la limitarea spectrului semnalului transmis către canalul de comunicație.

Filtrul de trecere de bandă UPSP este conceput pentru a reduce interferențele provenite de la canalul de comunicație. Limitarea amplitudinii OA face posibilă, în primul rând, eliminarea aproape completă a influenței modificărilor amplitudinii semnalului în canalul de comunicație asupra duratei semnalelor primite și, în al doilea rând, reducerea semnificativă a distorsiunii elementelor semnalului ca urmare a procese nestaţionare. În plus, OA reduce efectul zgomot de impuls. Demodulatorul convertește semnalul în impulsuri DC. Filtrul low-pass Filtrul low-pass suprimă armonicile superioare și reziduurile purtătoare din semnalul rectificat. Dispozitivul de ieșire al VU oferă forma și amplitudinea semnalelor de ieșire necesare pentru funcționarea normală a receptorului de informații PI.

2. Luați în considerare principiul funcționării sistemului de transmisie pentru DOFM.

Pe fig. 8. prezintă o diagramă funcţională a sistemului de transmitere a informaţiilor.

Orez. 8. Schema funcțională a sistemului de transmitere a informațiilor.

Tabelul 1 (Recomandarea CCITT V.26) ilustrează regula de codificare pentru DOPM.

Masa. 1. Regula de codificare pentru DOFM.

Din cele de mai sus rezultă că modemurile DOFM implementează codificare la m = 4.

În DOFM, pentru a transmite informații pe primul canal binar, de exemplu, sunt utilizate defazajele p/2 și Zp/2 și 0 și p pe cel de-al doilea canal binar, care este ilustrat prin diagrame vectoriale (Figura 9). linii continue sunt prezentate poziţiile de fază ale vectorilor canale individuale, iar linia punctată este pozițiile de fază ale vectorilor la munca în comun doua canale. Astfel, orice combinație de elemente individuale în fiecare dintre canalele binare corespunde unei anumite schimbări de fază.

Orez. 9. Diagrame vectoriale ale semnalelor DOFM.

Secvența de impulsuri care sosesc la transmițător este împărțită în perechi de biți, numite „dibit”. Sunt posibile patru rate diferite: 00, 01, 10 și 11. Modulatorul de fază utilizează principiul impulsului, adică faza este schimbată prin adăugarea de impulsuri în procesul de împărțire a frecvenței. În acest caz, saltul de fază necesar este obținut ca sumă a trei sărituri mai mici.

Demodulatorul DOFM este proiectat astfel încât, cu o defazare între elementele unice anterioare și ulterioare cu 45 °, să se obțină zerouri la ieșirile ambelor canale, la? \u003d 225 ° - unități, la? \u003d 135 ° la ieșirea primului canal este zero, al doilea este unul și la? \u003d 315 ° la ieșirea primului canal este unul, iar al doilea este zero. Cu DPSK la aceeași rată de modulație ca și cu DPSK, este furnizată de două ori viteza de transmisie efectivă, deoarece fiecare stare de fază nu corespunde unui bit de informații (ca în OPSK), ci la doi biți (câte unul pe fiecare canal).

Concluzie

Pe parcursul proiectului de curs, am studiat tipurile de modulație, am identificat avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre ele.

Ca rezultat al acestui proiect de curs, a fost proiectat un dispozitiv de conversie a semnalului, a cărui sarcină principală este de a transmite semnale de date pe un canal de comunicație cu viteza necesară V și probabilitatea de eroare P0.

Pentru proiectarea acestuia s-au calculat parametrii sistemului de comunicații. La această rată de modulație, DOPM a fost ales cel mai mult modul optim funcționează, oferind o anumită imunitate la zgomot la o anumită frecvență.

Pentru tipul de sistem selectat a fost elaborată o diagramă structurală și funcțională.

Bibliografie

1.Belov S.P. Instrucțiuni privind implementarea proiectelor (lucrărilor) de curs la disciplina „Teorie comunicare electrică„pentru studenții specialității 210406 ​​„Rețele de comunicații și sisteme de comutare” / S.P. Belov, E.I. Prokhorenko. - Belgorod:, 2005. - 32p.

2. Garanin M.V., Zhuravlev V.I., Kunegin S.V. Sisteme și rețele de transmitere a informațiilor. - M.: „Radio și comunicare”, 2001. - 366s.

3.J. Davis, J. Carr. Ghid de buzunar inginer radio / Per. din engleza. - M.: „Dodeka-XXI”, 2002. - 544 p.

4. Klovsky D.D. Teoria comunicațiilor electrice. - M.: „Radio și comunicare”, 1999. - 433s.

5.S.I. Baskakov. Circuite și semnale de inginerie radio, ediția a II-a. - M.: liceu, 2005. - 462s.

Găzduit pe Allbest.ru

Documente similare

Metode de codificare a unui mesaj pentru a reduce volumul alfabetului de caractere și a obține o creștere a vitezei de transmitere a informațiilor. Schema structurală a unui sistem de comunicații pentru transmiterea de mesaje discrete. Calculul filtrului potrivit pentru primirea coletului elementar.

lucrare de termen, adăugată 05.03.2015


analize statistice deformare. Selectarea unei metode pentru îmbunătățirea fidelității transmisiei mesajul dat. Compilarea structurii pachetului de date transmis pentru un protocol dat. Redactarea diagrame funcționale terminale de transmisie si receptie.

lucrare de termen, adăugată 07.09.2012


Elaborarea schemelor bloc ale dispozitivelor de transmisie si receptie sistem multicanal transmiterea de informații de la PCM; calculul parametrilor principali de timp și frecvență. Proiect modulator de amplitudine puls pentru conversie semnal analogîn semnalul AIM.

lucrare de termen, adăugată 20.07.2014


Funcțiile blocurilor principale diagramă bloc sisteme de transmisie de mesaje discrete. Determinarea ratei de transfer de informații prin canale diferite. Principii de funcționare a dispozitivelor de sincronizare, caracteristici de codare. Clasificarea sistemelor cu feedback.

lucrare de termen, adăugată 13.02.2012


Forme de prezentare a informaţiei, ei cuantificare. Esența și codificarea primară a mesajelor discrete. Agregat mijloace tehnice concepute pentru a transmite informații. Un sistem pentru conversia unui mesaj într-un semnal pentru transmisie și recepție.

rezumat, adăugat 28.10.2011


Metode de transfer semnale discreteși telegrafie în conformitate cu datele originale. Transformarea combinației de coduri originale pentru a crește fiabilitatea transmisiei. Dispozitiv de protecție împotriva erorilor, transmisie asincronă și semnal discret.

test, adaugat 26.02.2012


Proiecta sistem electronic transmiterea de mesaje continue canale digitale. Calculul și selectarea parametrilor pentru conversia unui mesaj în formă digitală, legături radio pentru transmiterea informațiilor de la un obiect. Descrierea schemei bloc a gării centrale.

lucrare de termen, adăugată 07/07/2009


Metode prelucrare digitală semnale în inginerie radio. Caracteristicile informației sisteme de transmisie de mesaje discrete. Selectarea duratei și numărului de semnale elementare pentru formarea semnalului de ieșire. Dezvoltarea schemei bloc a receptorului.

lucrare de termen, adăugată 08.10.2009


Proiectarea unui sistem electronic pentru transmiterea de mesaje continue de la un obiect mobil printr-un canal radio către un punct de colectare a informațiilor. Calculul parametrilor de conversie a mesajelor și dispozitive funcționale. Planul de frecvență al sistemului și protocoalele de funcționare a acestuia.

lucrare de termen, adăugată 07/07/2009


Studiul esenței și funcțiilor sistemului de transmitere a mesajelor discrete. Plată viteza necesarăși evaluarea fiabilității transmiterii acestora. Selectarea unui cod de corectare a erorilor. Definiția unui polinom generator. Optimizarea structurii de rezervă a mesajelor discrete.

Diagrama structurală a RPDU

Diferite tipuri de transmițătoare radio sunt implementate ca o combinație de cascade și blocuri adecvate. O diagramă bloc generalizată a RPDU este prezentată în fig. 2.1. Excitatorul servește la formarea unei rețele de frecvențe de funcționare cu stabilitatea necesară. Cu un număr mic de frecvențe de operare, excitatorul este construit pe principiul „cuart – val”, ceea ce înseamnă: fiecare dintre frecvențe are propriul oscilator de cuarț. Trecerea de la o frecvență la alta se realizează cu ajutorul unui comutator electronic.

Cu un număr mare de frecvențe, excitatorul este sintetizator digital frecvențe, care include un auto-oscilator de cuarț, numit referință, un divizor cu un raport de diviziune variabilă (CVD) și un dispozitiv de control automat al frecvenței. Un astfel de sintetizator poate fi construit pe baza unui mare circuit integrat. Frecvența auto-oscilatoarelor de cuarț nu depășește de obicei 100 Hz. Prin urmare, atunci când frecvența emițătorului este mai mare decât această valoare, multiplicatorii de frecvență sunt incluși în dispozitiv, care măresc frecvența semnalului de numărul necesar de ori. Obținerea puterii de ieșire necesară a transmițătorului radio se realizează folosind o unitate de amplificare a puterii, generatoare RF în cascadă sau cu microunde cu excitație externă. Când puterea de ieșire a emițătorului depășește puterea unui dispozitiv, însumarea puterilor generatoarelor are loc în stadiul de ieșire. Între treapta de ieșire a emițătorului radio și antenă, este pornit un dispozitiv de alimentare cu antenă (AFD). AFU include: un filtru pentru suprimarea radiațiilor parasite de la un transmițător radio, senzori pentru undele incidente și reflectate și un dispozitiv de potrivire. Când se lucrează în intervalul de microunde, în locul acestora din urmă, se folosește de obicei un dispozitiv unidirecțional de ferită - o supapă sau un circulator. Modulația de frecvență se realizează în excitatorul emițătorului radio, modularea de fază - în excitator sau multiplicatoare și amplificatoare RF, amplitudine și puls - în amplificatoare RF. Cu ajutorul unui bloc control automat se realizează stabilizarea automată a parametrilor emițătorului radio (în primul rând, putere și regim de temperatură), protecție în cazul încălcării condițiilor normale de funcționare (de exemplu, atunci când antena se rupe) și control (pornit-oprit, reglarea frecvenței). La alcătuirea și calcularea schemei structurale a unui emițător radio cu tranzistor, acestea pornesc de la scopul acestuia, condițiile de funcționare și următorii parametri principali: - puterea de ieșire furnizată antenei; - intervalul de frecvență de funcționare, stabilitatea frecvenței, tipul de modulație și caracteristicile semnalului modulator.

Raportul general amplificarea semnalului prin puterea transmițătorului radio

unde este puterea semnalului care intră în antenă;

coeficient de transfer AFU; - puterea semnalului excitatorului (de obicei<10... 20 МВт).

Același parametru, exprimat în decibeli raportat la o putere de 1 W: (2.1)

unde , - puterea, W.

Factorul general de multiplicare a frecvenței

unde este domeniul de frecvență al emițătorului radio; - gama de frecvenţe excitatorului.

Pe baza valorii egale cu produsul coeficienților de înmulțire ai etapelor individuale, se determină numărul multiplicatorilor, fiecare având valoarea =2...3.

Câștigul total al semnalului în ceea ce privește puterea emițătorului radio este produsul câștigurilor etapelor individuale. Alegând tipul de dispozitiv electronic în fiecare dintre cascade și determinând din cartea de referință sau calculând valorile factorilor de câștig ai acestor dispozitive, puteți întocmi o diagramă bloc a transmițătorului radio proiectat. Luați în considerare un exemplu cu următoarele date inițiale: puterea semnalului transmis către antenă, =20 W; Câștigul AFU este de 0,8 sau 1 dB; puterea excitatorului =5 MW. Conform (2.1), factorul total de amplificare a semnalului pentru puterea emițătorului radio

De exemplu, cu câștigul unui dispozitiv electronic egal cu 10 dB, i.e. De 10 ori în putere, pentru a obține un câștig total de 37 dB, vor fi necesare patru generatoare RF conectate în serie - amplificatoare de putere de oscilații RF.

2.4. Parametrii radio

Principalii parametri ai transmițătorului radio, care îi caracterizează performanța tehnică, includ:

intervalul de frecvență al oscilațiilor purtătoarei;

numărul de frecvențe N din acest interval. În cel mai simplu caz, emițătorul radio poate fi cu o singură frecvență și apoi;

pas de grilă a frecvenţelor de operare într-un interval dat, determinată în funcţie de expresie

Unde . Emițătorul radio poate funcționa pe oricare dintre frecvențele fixe din interval (Fig. 2.2). De exemplu, transmițătorul radio al sistemului de comunicații radio aeronavei VHF funcționează în domeniul de frecvență 118 ... 136 MHz cu un pas = 25 kHz, numărul total de frecvențe conform (3.1) N=721.

Radiația unui transmițător radio este inacceptabilă, nu numai în afara intervalului de frecvență atribuit acestuia, ci și la o altă frecvență decât o rețea de frecvență fixă, de exemplu, între frecvențe și; instabilitate a frecvenței purtătoare. Există instabilitate de frecvență absolută și relativă, pe termen lung și pe termen scurt.

Instabilitatea absolută a frecvenței este abaterea frecvenței semnalului emis de emițătorul radio de la valoarea nominală a frecvenței. De exemplu, =120 MHz, dar de fapt transmițătorul radio emite un semnal cu o frecvență de =119,9994 MHz. Prin urmare, instabilitatea absolută a frecvenței

120 - 119,9994 MHz = 0,0006 MHz = 0,6 kHz. Instabilitatea relativă a frecvenței este raportul dintre instabilitatea absolută a frecvenței și valoarea sa nominală:

(2.4)

Conform (2.4), în exemplul considerat, instabilitatea relativă

=0,000005= .

În emițătoarele radio moderne, instabilitatea relativă a frecvenței nu depășește de obicei (2...3) . Dar în unele cazuri, de exemplu, sistemele de radionavigație, sunt impuse cerințe și mai stricte asupra acestui parametru: ar trebui să aibă .

În modul purtător, emițătorul radio emite un semnal

unde este frecvența oscilațiilor purtătorului.

Orez. 2.3. Spectre de purtător și oscilații modulate

Pentru acest spectru este alocată o anumită bandă de frecvență, în acest caz trebuie respectată inegalitatea, adică. spectrul semnalului trebuie să se încadreze în banda alocată acestuia. În caz contrar, emisiile unui transmițător radio pot interfera cu alte transmițătoare radio, pătrunzând în benzile de emisie alocate acestora.

puterea de ieșire a oscilațiilor purtătorului este puterea activă care vine de la emițătorul radio către antenă. Antena are o impedanță de intrare . Prin urmare, atunci când se măsoară puterea de ieșire a unui transmițător radio, antena poate fi înlocuită cu o rezistență echivalentă. Puterea disipată în componenta activă a rezistenței este puterea de ieșire a emițătorului radio, radiată de antenă (Fig. 2.4, a).

Puterea poate fi determinată în al doilea mod prin conectarea directă a transmițătorului radio la antenă. Două unde se propagă de-a lungul alimentatorului care le conectează: în direcția înainte - incidentă, în direcția opusă - reflectată de antenă (Fig. 2.4, b). În același timp, puterea emițătorului radio (2.5)

unde este puterea undei incidente; - puterea undelor reflectate;

puterea totală consumată de transmițătorul radio de la sursă sau de la sursa de alimentare în toate circuitele,

coeficient de performanță, sau eficiență industrială, definită ca raportul dintre puterea de ieșire a emițătorului radio și cea consumată: .

Tipul de modulație și parametrii definitori ai acesteia. Cu modulația în amplitudine, un astfel de parametru este coeficientul de modulație, cu abatere de frecvență - frecvență, A cu abatere de fază - fază cu puls - durata impulsului și perioada de repetare a acestora T. Parametrii mesajului transmis. Un astfel de mesaj poate fi voce, fax, televiziune, telemetrie și diverse alte informații, inclusiv informații citite de pe un computer. Mesajul poate fi transmis sub forma unui semnal analogic (Fig. 2.5, a) sau digital (Fig. 2.5, b). La un mesaj analogic, principalul parametru care îl caracterizează este banda de frecvență a spectrului de semnal, la un mesaj digital este numărul de biți pe secundă (un bit este o unitate de informație digitală într-un cod binar este 1 sau 0) . Parametri care caracterizează distorsiunile admise ale mesajului transmis. Ca rezultat al procesului de modulare, i.e. impunerea asupra purtătorului vibrațiilor mesajului original, acesta din urmă suferă unele modificări sau, cu alte cuvinte, este distorsionat. În fiecare caz specific, se stabilește tipul și norma pentru aceste distorsiuni. De exemplu, la transmiterea unui mesaj sub forma unui semnal sinusoidal, un astfel de parametru este coeficientul de distorsiune neliniară, care determină apariția armonicilor a 2-a, a 3-a și ulterioare în semnalul original.

Orez. 2.6. Transformări neliniare ale semnalului

La unele frecvențe, această rată poate ajunge la -100 dB, -110 dB etc. Regulile legate de controlul transmițătorului radio: timpul necesar pentru a stabili modul normal de funcționare în acesta după pornire, timpul de comutare de la o frecvență purtătoare la alta, modul de putere totală sau parțială a radiației și altele cerințe. Standardele de fiabilitate și durabilitate, greutatea și dimensiunile generale ale transmițătorului radio sunt stabilite în conformitate cu standardele generale pentru echipamentele radio. În emițătoarele radio de mare putere se stabilesc standarde speciale, dictate de reglementările de siguranță.

Schema bloc a dispozitivului emițător constă din următoarele blocuri: dispozitiv de control (CU), stocare tampon (BN), encoder, dispozitiv de formare a pornirii (UFS), unitate de alarmă și indicare (BASI), dispozitiv de formare a blocurilor de informații (UFIB), instalarea inițială a blocului (BNU), un circuit cheie, un contor de biți transmisi și două generatoare de ceas (GTI).

Dacă oricare dintre cele 6 surse este pregătită să transmită date, atunci generează un semnal „gata”, care este fixat de dispozitivul de control. Mai mult, în același timp, informațiile pot fi transmise dintr-o singură sursă. Conform acestui semnal, adresa sursei de transmisie este plasată în UFIB și BASI, iar informațiile de la sursa activă sunt plasate în BN. La sfârșitul completării BN, CU încetează să mai primească informații de la sursă și generează semnalul „formular”, conform căruia adresa sursei și informațiile din aceasta devin un singur pachet de informații. Formarea blocului de informații este urmată de formarea combinației de pornire. CU comută circuitul cheii pentru a trimite combinația de pornire către canalul de comunicație (CS) și apoi pentru a transmite partea de informații. Apoi, blocul de informații ajunge la codificator și este trimis către CS.

BASI este un set de indicatori care arată funcționarea schemei. BNU generează un impuls pentru a seta toate celelalte blocuri la starea lor inițială. GTI 1 este conceput pentru a comuta stările unității de control, GTI 2 este pornit numai pentru timpul transferului de date către canalul de comunicație, ceea ce crește sincronismul părților de recepție și transmisie. Contorul de biți transmiși este conceput pentru a genera un semnal pentru sfârșitul transmisiei blocului de informații.

Schema bloc a dispozitivului de transmisie este prezentată în Figura 3.1.

Figura 3.1 - Schema structurală a dispozitivului emițător

Elaborarea schemei bloc a dispozitivului receptor

Schema bloc a dispozitivului receptor este formată din următoarele blocuri: CU, buffer de date, buffer de adresă, dispozitiv de decodare, dispozitiv de detectare a pornirii (UHS), BASI, BNU.

Decodorul este conceput pentru a decoda informațiile care provin de la CS. Unitățile tampon primesc date de la decodor. Scopul funcțional al elementelor rămase este similar cu scopul elementelor cu același nume din circuitul de transmisie.

Schema bloc a dispozitivului receptor este prezentată în Figura 3.2

Figura 3.2 - Schema structurală a dispozitivului receptor

Algoritmul de funcționare a transmițătorului este prezentat în Figura 3.3.

Când alimentarea dispozitivului de transmisie este pornită, semnalul ajunge la BNU, care setează toate celelalte unități la starea inițială. Apoi CU va trimite un semnal către BASI despre prezența puterii. După aceea, circuitul va intra în modul de așteptare pentru ca una dintre surse să fie pregătită să transmită informații. Când un semnal este primit de la o sursă, un anumit semnal este afișat în BASI, în conformitate cu adresa sursei active.

Dacă pachetul nu este format, atunci toți biții ai adresei și ai părții de informații sunt transmise FIIB, după care se formează pachetul de informații.

Dacă mesajul este format, atunci în momentul transmiterii lui către CS, citirea informațiilor din sursa activă se oprește.

Deoarece metoda de transmitere a datelor este start-stop, înainte de a trimite informații, combinația de pornire este mai întâi trimisă la COP. După aceea, pachetul de informații este codificat și trimis către CS.

Figura 3.3 - Algoritmul de funcționare a transmițătorului

UVS detectează combinația de pornire din CS, după care CU va lansa GTI, va seta BUA și BND în modul de înregistrare. Decodorul decodifică informația care vine de la canalul de comunicație. Informațiile decodificate sunt trimise către BNA și BND. La finalizarea nb cicluri, unitatea de control va opri GTI, va comuta BUA și BND în modul de citire, va da un semnal „gata” pentru DTE și va intra în starea de pornire în așteptare.

Algoritmul de funcționare al receptorului este prezentat în Figura 3.4.

Figura 3.4 - Algoritmul de funcționare al receptorului

Concluzie la capitolul 3

În urma îndeplinirii sarcinilor din acest capitol, s-au obținut diagrame structurale ale dispozitivelor de transmisie și recepție ale SSPI, precum și algoritmii de funcționare a acestora, ceea ce face posibilă realizarea unei construcție mai detaliată a SSPI - funcțional diagrame.

Schema structurală a dispozitivului de transmisie este determinată de scopul RES, tipul de semnale emise și domeniul de frecvență de funcționare.

Conform principiului construcției transmițătoare (TX) subdivizat pe VRD cu un generator de înaltă frecvență și VRD cu două sau mai multe generatoare. Dispozitivul de ieșire al unui TX cu un generator poate fi MHF însuși sau un amplificator de putere. Sarcina dispozitivului de ieșire al TX este antena.

Într-un simplu emițător- cu un generator puternic de înaltă frecvență (Fig. 1) generarea de oscilații ale frecvenței purtătoare f 0 , modularea lor și amplificarea semnalelor primite se realizează într-o singură etapă - un generator de oscilație de înaltă frecvență (HHF).

Orez. 1. Schema structurală a unui transmițător cu un generator puternic

autoexcitare

Demnitate DRP cu ieșire GHF este simplitatea sa, posibilitatea implementării AM și FM. La dezavantaje includ: necesitatea unei complicații semnificative a GHF pentru a genera oscilații FM; un impact semnificativ asupra funcționării MHF de la modulator și antenă și influența acestora asupra modului de funcționare al oscilatorului.

Ca urmare, stabilitatea de frecvență a semnalului generat se dovedește a fi relativ scăzută (instabilitate relativă =). În plus, stabilitatea în frecvență joasă a semnalului emis de antena TX face dificilă recepția și procesarea acestuia la alte obiecte.

Prin urmare, acest tip de TX a găsit o aplicație largă pentru generarea unei secvențe incoerente de semnale radio, în care frecvența și faza se schimbă aleatoriu de la puls la puls.

Mai puțină instabilitate a frecvenței purtătoare (=) au transmițătoarele realizate conform schemei prezentate în Figura 2.

Orez. 2. Schema structurală a unui transmițător cu oscilator principal

Aici, controlul parametrilor undei purtătoare generate de oscilatorul principal ( ZG), iar amplificarea semnalelor primite se realizează în treapta de ieșire a amplificatorului de putere ( MINTE). Cu toate acestea, această abordare este utilizată numai cu AM, deoarece FM din amplificator nu este în principiu posibil (amplificatorul este un dispozitiv liniar care nu modifică frecvența semnalului de intrare). În plus, PA este de obicei în mai multe etape, constând dintr-un UHF preliminar și un PA de ieșire. Și, de regulă, semnalul de modulare este aplicat numai UHF preliminar și foarte rar la ieșirea PA.

Pentru scădere df se folosesc trepte intermediare (tampon), instalate între ZGși MINTE.

Cerințe crescute pentru df duc la necesitatea construirii emițătoarelor folosind circuite complexe cu mai multe etape. în care ZG funcționează la alte frecvențe decât f 0. Dacă aceste frecvenţe sunt mai mici f 0, apoi între ZGși MINTE includ cascade de multiplicatori de frecvență (Fig. 3).

Pentru stabilizarea frecvenței ZG rezonatoarele de cuarț sunt adesea folosite pentru a reduce df inainte de . La termostatarea rezonatoarelor de cuarț se poate asigura instabilitatea d f =.

Orez. 3. Schema structurală a unui transmițător cu multiplicator de frecvență

Generarea oscilațiilor armonice se realizează în ZG (auto-oscilatoare) care funcționează în modul de autoexcitare. Principiul de funcționare al auto-oscilatoarelor se bazează pe conversia energiei de curent continuu în energie de curent de radiofrecvență alternativă (sinusoidală). Oscilatorul este un amplificator cu un circuit de feedback pozitiv. Pentru existența oscilațiilor neamortizate în auto-oscilator este necesar să se efectueze un echilibru de faze și un echilibru de amplitudini. Într-un caz particular, aceasta înseamnă că tensiunea de feedback la intrarea amplificatorului trebuie să fie antifază în raport cu tensiunea semnalului de ieșire și suficientă pentru a compensa atenuarea energiei în sistemul oscilator. În aceste condiții, oscilațiile apar de obicei spontan din cauza tensiunii de zgomot, iar frecvența oscilațiilor generate este determinată de parametrii sistemului oscilator și este aproximativ egală cu frecvența de rezonanță a circuitului.

În amplificatoarele de putere, sarcina este un circuit oscilator reglat la frecvența oscilațiilor amplificate. Pentru a obține o putere mare de ieșire, treapta de ieșire funcționează într-un mod neliniar.

Multiplicatorii de frecvență funcționează, de asemenea, într-un mod neliniar. Sarcina acestor cascade este un circuit oscilator reglat la frecvența componentei armonice selectate a curentului. În acest caz, alte armonici de curent, inclusiv prima, sunt suprimate.