Исследование атмосферы планеты Венера (стр. 3 из 6)

Рисунок 6 Многоканальное сообщение при временном уплотнении каналов

В системах с временным разделением модулируемый параметр сигнала изменяется скачкообразно в соответствии с импульсным характером многоканального сообщения. При конечной полосе пропускания УПЧ и видеоусилителя это приводит к появлению заметных переходных процессов и наложению остаточных колебаний от предыдущих импульсов на последующие. В результате появляются межканальные искажения, которые после общего демодулятора проявляются в виде наложения остаточного напряжения переходных процессов на огибающую каждого. Такое наложение приводит к некоторому сдвигу импульса во времени

и изменению величины его амплитуды . Рассмотренные искажения обусловлены конечной полосой пропускания общего тракта системы в области верхних частот.

Цифровая радиолиния с сигналом КИМ-ФМ

В цифровой системе передачи информации с радиосигналом КИМ-ФМ необходимо оценить точность передачи сообщения и выбрать основные параметры радиолинии, определяющие точность. Известно, что в системе непрерывно принимаются сообщения. В приемном устройстве применяется прием “в целом”.

Необходимо знать - скорость передачи информации R (двоичных единиц в секунду), энергетический потенциал радиолинии, закон изменения несущей частоты из-за нестабильности передатчика и движения передающего и принимающего пунктов. Предполагается также, что символы в КИМ сигнале могут считаться независимыми, а априорная вероятность появления нуля и единицы одинакова.

Функциональная схема бортового передатчика шара-зонда представлена на Рисунок 5, она работает следующим образом. Сигнал

с датчика поступает на временной коммутатор, где квантуется по времени, превращаясь в сигнал АИМ. Далее в преобразователе «напряжение — код» вырабатывается сигнал КИМ, в котором в двоичной форме закодирована амплитуда импульса АИМ и, следовательно, величина сообщения. Кодовое слово передается в течение времени . Сформированный видеосигнал модулирует несущую по фазе, образуя сигнал КИМ-ФМ. Далее сигнал КИМ-ФМ поступает на временной уплотнитель канала (сумматор), где вместе с остальными сигналами КИМ-ФМ суммируется.

В приемном устройстве после частотного разделения каналов, преобразования, усиления, временного разделения каналов происходит оптимальный прием “в целом”. Функциональные схемы оптимальных приемников приведены на Рисунок 11. Оптимальный приемник вычисляет взаимную корреляцию принятого сигнала

с каждым из возможных сигналов и выносит решение о приеме того сигнала, для которого указанная величина имеет наибольшее значение. Схема оптимального приемника содержит активных корреляторов. В этом случае имеется генератор опорных сигналов, который вырабатывает «образцы» сигналов . В состав приемника входит также устройство синхронизации, с помощью которого обеспечивается синхронизация принимаемых и опорных сигналов, а также разряд интегратора после окончания кодового слова. Опорное напряжение вырабатывает система ФАП. При оценке помехоустойчивости оптимального приемника параметры входного сигнала считаются полностью известными. Такой приемник известен под названием корреляционного (или когерентного) приемника. Опорные сигналы поступают на корреляторы одновременно с принятым сигналом . Коррелятор состоит из перемножителя сигналов и интегратора. В момент окончания принятого сигнала выходное напряжение корреляторов определяется как

, ( ).

В качестве показателя точности основного тракта принимается вероятность неправильной оценки слова (

). В качестве внешнего воздействия на систему будем рассматривать собственный шум приемника, заданный энергетическим потенциалом .

Основной тракт радиолинии

Анализ основного тракта радиолинии целесообразно начать с выяснения принципиальной возможности получить приемлемые результаты в заданных условиях. Дело в том, что энергетический потенциал и скорость передачи информации, значения которые заданы, уже определяют минимально возможную вероятность искажения символа. Если вероятность искажения символа окажется слишком большой, то не имеет смысла рассчитывать реальную радиолинию, которая, разумеется, будет еще хуже.

Вероятность ошибки при оценке слова в сигнале КИМ-ФМ для оптимальной обработки при приеме “в целом” равна

, (6)

где

- отношение ^сигнла/_шум, - энергия сигнала, - мощность полезного сигнала КИМ-ФМ, - длительность слова, - спектральная плотность шума. После расчета ошибки по формуле (6) может оказаться необходимым потребовать изменить исходные условия — увеличить энергетический потенциал или уменьшить скорость передачи и только после этого приступить к расчету реальной радиолинии.

Система фазовой автоподстройки частоты (ФАП)

Рассмотрим теперь условия, при которых обеспечивается нормальная работа вспомогательных трактов. Опорное напряжение вырабатывается с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАП).

Получение опорного напряжения предсавляет собой особую техническую задачу. Для этой цели невозможно использовать независимый генеродин в приемном устройстве, так как его колебания практически не будут когерентными с несущей сигнала. Причиной является уходы частоты из-за нестабильности генератора, долеровское смещение частоты из-зи движения пункта передачи или приема и т. д. Для обеспечения когерентности гетеродина в приемнике необходимо синхронизировать приходящим сигналом.

Первый способ создания когерентного опорного напряжения – способ который мы и будем реализовывать. Когда в спектре сигнала имеется компонента на несущей частоте

, ее используют для синхронизации гетеродина обычно с помощью системы ФАП либо непосредственно выделяют с помощью узкополосного фильтра и после соответствующей обработки (усиления, ограничения, поворота фазы) берут в качестве опорного напряжения. Поворот фазы, который надо сделать в опорном канале, зависит от фазы компоненты на несущей частоте, т. е. при КИМ-ФМ от параметров сигнала и (где - коэффициент передачи фазовой модуляции [рад/В], - «1» в среднем занимают столько же времени, сколько «0»). Так, например, если принято и, следовательно, гармоника на несущей частоте определяется как

, (7)

фаза опорного сигнала должна совпадать с фазой несущей.

Чаще, однако, имеет место случай, когда специально делают

, чтобы сохранить в спектре компоненту на несущей частоте. При этом фаза опорного напряжения должна отличаться на от фазы несущей сигнала. Нетрудно видеть, что, уменьшая индекс фазовой модуляции ( ) для сохранения несущей, мы тем самым снижаем амплитуду полезноых компонент. Следовательно, выбор величины приходится проводить исходя из противоречивых требований. Практически можно взять, например, равной . При этом мощность на несущей составляет около четверти всей мощности сигнала.

Таким образом, часть энергии передатчика расходуется для работы канала синхронизации. Это, естественно, ухудшает условия выделения полезного сообщения по сравнению с идеальным случаем. Другая трудность, связанная с выделением компоненты на несущей частоте из сигнала ИМ-ФМ, возникает из-за того, что вблизи частоты

располагаются составляющие передаваемого сообщения, которые могут попасть в опорный канал и внести помехи в работу синхронного детектора. Тогда шумовая полоса ФАП должна быть выбрана так, чтобы удовлетворялось условие