Назва роботи: частотних і фазових МОДУЛЯЦІЯ дискретних повідомлень
Предметна область: Комунікація, зв'язок, радіоелектроніка та цифрові прилади
Опис: Частотна і фазова модуляція дискретних повідомлень При передачі дискретної в тому числі цифровий кодованої інформації комбінації двійкових сигналів складається з логічних 1 і 0 модуляцію називають маніпуляцією сигналу а пристрій реалізує даний процес як модулятором так і маніпулятором. Три названих способу маніпуляції ВЧ сигналу мають різний рівень завадостійкості визначається як ймовірність помилки прийнятого символу на виході приймача від співвідношення потужностей корисного сигналу і білого шуму на вході демодулятора.1.
Розмір файлу: 63.5 KB
Роботу скачали: 62 чол.
Лекція 22. частотних і фазових МОДУЛЯЦІЯ дискретних повідомлень
22.1. Частотна і фазова модуляція дискретних повідомлень
22.2. Фазова маніпуляція (ФМ)
22.3. частотна телеграфія
22.4. Контрольні питання
22.1. Частотна і фазова модуляція дискретних повідомлень
При передачі дискретної, в тому числі цифровий, кодованої інформації - комбінації двійкових сигналів, що складається з логічних 1 і 0, модуляцію називають маніпуляцією сигналу, а пристрій, що реалізує даний процес, - як модулятором, так і маніпулятором.
Процес маніпуляції називають також телеграфним режимом роботи, відповідно замінюючи назву AM на AT. ЧС на ЧТ, ФМ на ФТ. Три названих способу маніпуляції ВЧ сигналу мають різний рівень завадостійкості, яка визначається як ймовірність помилки прийнятого символу на виході приймача від співвідношення потужностей корисного сигналу і білого шуму на вході демодулятора.
Оскільки метод амплітудної маніпуляції по завадостійкості істотно поступається ЧС і ФМ, то в сучасних системах радіозв'язку використовують в основному частотну і фазову маніпуляцію:
Як ФМ зазвичай використовують її різновид - відносну фазову модуляцію (ОФМ), яка також називається фазоразностной.
При ОФМ при передачі логічної 1 фаза несучого коливання стрибком змінюється на . наприклад на по відношенню до фази попереднього біта, а при передачі логічного 0 - фаза залишається тією ж, що і у попереднього біта.
Мал. 22.1. Щодо фазова модуляція (ОФМ)
Загальним для обох видів маніпуляції (ЧМ і ФМ) є швидкість передачі повідомлення V. рівна кількості переданих елементарних посилок (біт) в секунду (біт / с = бод), або тривалість елементарної посилки = 1 / V (рис. 22.1, а) . Крім того, ЧС характеризує дискрет частоти F = F 1 # 150; F 2 (рис. 22.1, б), а ФМ - девіація, або дискрет фази (рис. 22.1, в), що дозволяють розрізняти логічні 1 і 0.
22.2. Фазова маніпуляція (ФМ)
Залежно від дискрета фази найбільш часто використовуються різновиди ФМ, наведені в табл. 22.1.
При бінарної ФМ можливо два значення початкової фази сигналу: 0 або. що дозволяє розрізнити одиничний біт інформації: 1 або 0.
При квадратурной модуляції можливо чотири значення початкової фази сигналу: 0, / 2. 3 / 2 або при зміщенні першого значення фази на / 4 інша комбінація: / 4, 3 / 4, 5 / 4, 7 / 4. Тому тут можна розрізнити комбінацію з двох бітів інформації згідно табл. 22.2.
В результаті при квадратурної ФМ, об'єднуючи непарний біт з парних або одночасно передаючи бітові комбінації від двох джерел, можна порівняно з бінарної ФМ в два рази збільшити обсяг переданої інформації за той же за тривалістю сеанс зв'язку. Зсув по початковій фазі здійснюється з метою кращого відмінності одного символу від іншого. Так, перший символ, який визначається за допомогою N біт (зокрема, N = 8 або 16), передається без початкового зсуву фази, другий символ - зі зміщенням, 3-й символ - знову без зміщення і т.д. (Табл. 22.2). Формування ФМ сигналу як бінарного, так і квадратурного виду можливо за допомогою процесора за спеціальною програмою.
Реалізація бінарної фазової маніпуляції сигналу з девіацією фази дев = можлива за допомогою схеми, наведеної на рис. 22.2.
Мал. 22.2. Схема бінарної фазової маніпуляції
Фазовий модулятор містить два електронних ключа, в якості яких використовуються діоди. Відкриваючи по черзі один або інший електронний ключ, знімають ВЧ сигнал з різних обмоток ВЧ трансформатора і тим самим стрибком на дев = змінюють фазу сигналу. (На схемі рис. 22.2 відображено випадок, коли діод DI відкритий, a D 2 закритий.)
22.3. частотна телеграфія
Застосування одноступінчатої модуляції не дозволяє в багатьох випадках реалізувати переваги ЧТ і ФТ. Це пов'язано з тим, що в ідеальному випадку смуга пропускання радіоприймача повинна бути дорівнює спектру прийнятого сигналу. Практично ця вимога через нестабільність частоти несучої передавача і частоти гетеродина приймача реалізувати не вдається: смугу пропускання з урахуванням названих нестабільності частоти доводиться розширювати, що знижує стійкість. Тому, більш продуктивним виявляється двоступенева модуляція, при якій логічні 1 і 0 модулюють спочатку поднесущую порівняно низької частоти, а потім цією піднесе модулюють частоту несучої радіопередавача. Розглянемо більш докладно такий метод двоступеневої модуляції на прикладі ЧТ - ЧС, виконуваної згідно структурній схемі, наведеній на рис. 22.3.
Мал. 22.3. Структурна схема двоступеневої модуляції ЧТ-ФМ
У першій щаблі модуляції сигнал, що надходить від джерела інформації, за допомогою кодує пристрої (кодера) перетвориться в послідовність двійкових символів - в біти інформації. Далі в модуляторі 1 логічної 1 присвоюється частота F 1. а логічному 0 - F 2 (при фазової модуляції їм присвоювалися б різні значення початкових фаз). Далі синусоїдальний сигнал з частотою F 1 і F 2 в другому ступені модулює з девіацією f дев частоту несучої радіопередавача. (В радіоприймачі такий сигнал двічі проходить процедуру демодуляції: спочатку виділяється частота піднесе, а потім - вихідне цифрове повідомлення - бітова послідовність - см. Рис. 22.1, а.)
При такій двоступеневої модуляції смуги пропускання фільтрів, що встановлюються в каналі частоти, що піднесе, вдається звузити до ширини спектра переданого повідомлення і тим самим підвищити стійкість перед перешкодами.
Розглянемо, як потрібно вибирати частоти F 1 і F 2. По-перше, слід забезпечити «плавний» перехід, тобто без стрибка фази, від сигналу з частотою F 1 до сигналу з частотою F 2 так, як показано на рис. 22.1, б. Це викликано тим, що при стрибку фази відбувається «розмиття» миттєвого спектра сигналу, що знижує стійкість радиоприема і створює перешкоди іншим системам радіозв'язку. По-друге, значення цих частот, а точніше, співвідношення між ними, повинна бути такою, щоб енергетичний спектр модульованого сигналу був би сконцентрований в можливо вузькій смузі, або не був би «розмитий». По-третє, сигнали з частотами F l і F 2 повинні бути ортогональні. Ортогональними називають сигнали, що не перекриваються в часі і з незбіжними спектральними складовими в частотному спектрі.
Введемо поняття середнього значення частоти піднесе: F 0 = 0,5 (F 1 + F 2) і різниці, чи дискрета частоти, F = F 1 # 150; F 2. Тоді для частот, що визначають відповідно логічні 1 і 0, запишемо:
# 150; для логічної 1: F 1 = F 0 +0,5 f = KF т;
# 150; для логічного 0: F 2 = F 0 # 150; 0,5 f = NF т.
де F т = 1 / - частота проходження елементарних посилок; К, N - числа, що показують, скільки періодів частоти піднесе укладається всередині елементарної посилки, т. Е. Усередині одного біта, причому К> N (рис. 22.1, б).
Для дискрета частоти маємо F = F 1 # 150; F 2 = F (K # 150; N).
Фази сигналів усередині елементарних посилок на протязі одного біта змінюються згідно із законом:
# 150; всередині біта логічної 1: 1 (t) = 2 F 1 t = 2 F 0 t + (t);
# 150; всередині біта логічного 0: 2 (t) = 2 F 2 t = 2 F 0 t + (t), де додаткове зміна фази сигналу:
(t) = 2 0,5 Ft = F (K # 150; N) t.
До кінця елементарної посилки, тобто при t = = 1 / F . додатковий набіг фази протягом одного біта складе:
# 150; для логічної 1: = + (До # 150; N);
# 150; для логічного 0: = # 150; (До # 150; N).
При К = 1 + N значення = + для логічної 1 і = # 150; для логічного 0. Такий випадок при К = 4 і N = 3 представлений на рис. 22.4, а, де логічна одиниця # 150; F 1 = 4 F ; логічний нуль # 150; F 2 = 3 F .
Мал. 22.4. Форми бітових посилок при ЧС для 1 і 0.
Можна, наприклад, вибрати такі значення параметрів:
= 1,28 мс або F = 781,25 Гц; F 1 = 3125 Гц; F 2 = 2343,75 Гц.
Розкладемо в ряд Фур'є періодичне коливання прямокутної форми (меандр):
Розглядаючи коливання (рис. 22.4, а) як суму двох амплітудно-модульованих сигналів з частотами F 1 і F 2. з урахуванням останньої залежності для обвідної отримаємо спектр, представлений при К = 1 + N на рис. 22.5. (Суцільні лінії відносяться до сигналу з частотою F 1. пунктирні - F 2.) З розгляду отриманого спектра слід, що основна енергія сигналу зосереджена в смузі F = 5 F . а вибрані сигнали ортогональні.
Мал. 22.5. Спектр сигналу при ЧМ бітових посилок.
Такий спектр можна ще більше звузити при К = 1,5 і N = 1, тобто при логічної 1, представленої трьома напівперіодами сигналу з частотою F 1 всередині одного біта і двома напівперіодами частоти F 2 всередині біта для логічного 0 (рис. 22.4, б). При цьому, згідно з отриманим вище висловом набіг фази протягом одного біта складе для логічної 1: = + / 2; для логічного 0: = # 150; / 2. Такий випадок частотної маніпуляції називається маніпуляцією з мінімальним зрушенням (мається на увазі мінімальний зсув фази) - спосіб MSK (Minimum Shit Keying).
Сформувати сигнали при частотної маніпуляції, наведені на рис. 22.4, можна за допомогою процесора за спеціальною програмою. При цьому може бути отриманий квазісінусоідальние сигнал, складений зі сходинок (рис. 22.6).
Мал. 22.6. Квазісінусоідальние сигнал, складений зі сходинок
При ЧС, як і при квадратурної ФМ, можна попарно передавати біти, використовуючи при цьому чотири значення частоти, і тим самим вдвічі збільшити обсяг інформації (табл. 22.2).
22.4. Контрольні питання
1. У чому полягають відмінності частотної та фазової модуляції при передачі дискретних повідомлень?
2. Як здійснюється двоступенева частотна модуляція при передачі дискретних повідомлень?
3. Як виглядає сигнал з двоступеневої частотної модуляцією при передачі дискретних повідомлень?
4. Як змінюється фаза сигналу при відносній фазової модуляції?
5. Що називається квадратурної фазової модуляцією?
З нього випливає юридична обов'язковість будь-якого договору контракту. До таких договорів належить зокрема конституційний акт світової спільноти Статут ООН. У подібних випадках відношення до договорів мало чим відрізняється від практики звичаєвого права міжнародного права в цілому 17. Поєднання воль держав необхідно для укладення договору.