Радиоэлектрондық байланыс құрылғылары

5.1. Байланыс жүйесінің негізгі сипаттамалары мен параметрлері.

Кез келген байланыс жүйесінің жұмысы, алдымен, берілетін мәліметтің дәлдігімен және ақпаратты таратудың шапшаңдығымен бағаланады. Біріншісі, таратудың сапасын, ал екіншісі – ақпарат мөлшерін анықтайды.

Іс хүзінде байланыс жүйесінде сигналды тарату сапасы толығымен қабылданған мәліметтің бұрмалану дәрежесіне байланысты. Бұл бұрмаланулар жүйенің қасиеттері мен техникалық күйіне, сондай-ақ бөгеуліктердің қарқындылығы мен бөгеуліктер сипатына тәуелді.

Сенімділіктің мөлшерлік бағалауын мәлімет сипаты мен қабылдаушы талаптарына байланысты әртүрлі жолмен таңдайды. Жіберілу сенімділігі сигнал мен бөгеуліктің орташа қуаттары қатынасымен анықталатынын көрсетуге болады (көбінесе «сигнал/шуыл қатынасы» туралы айтады). В.А. Котельников пен К.Э.Шеннонның ойлап шығарған потенциалдық бөгеулікке орнықтылық теориясында көрсетілгеніндей таңдалған критерий мен белгілі бөгеулікте (“ақ шуыл” деп аталатын) қабылданған сигналдар жиынтығында шектік шектік (потенциалдық) бөгеулікке орнықтылық бар және одан қабылдаудың қандай-да болмасын әдісінде асып түсе алмайсың. Потенциалдық бөгеулікке орнықтылықты жүзеге асыратын қабылдау құрылғысын берілген критерии бойынша оптималды (ең жақсысы) деп атайды.

Байланыс жүйесі жұмысының басқа маңызды көрсеткіші ақпаратты тарату шапшаңдығы. Мәліметті дискретті тарату жүйесінде шапшаңдық уақыт бірлігінде жіберілген символдар санымен өлшенеді , Бод. Жіберілген ақпарат мөлшері битпен сипатталады. Бит – бір екілік разряд – тек 0 немесе 1 екі мәннің біреуін қабылдай алатын символ. Мысалы, 101 – 3 битті сан. К.Э.Шеннон көрсеткендей, екілік символ арқылы жіберуге болатын максималды ақпарат көлемі 1 битке тең. Екілік емес, m-дік символды қолданатын болсақ, жіберуге болатын ақпараттың максималды көлемі log m битке тең болмақ. Сондықтан дискретті ақпаратты беру көзі ақпаратты таратуды максималды шапшаңдықпен қамтамасыз ете алады:

(5.1)

мұнда Т - бір беріп жіберудің ұзақтылығы, m – цифрлық коданың негізі.

Егер m=2 болса, онда R =1/Т және R ақпаратты беру жылдамдығы сан жағынан техникалық жылдамдыққа тең болады. Егер m >2 болса, R > теңсіздігі орындалуы мүмкін. Бірақ цифрлық байланыс жүйелерінде R < теңсіздігі көбірек кездеседі. Бұл нұсқа беріп жіберіу толығымен ақпаратты жіберу үшін қолданылмағанда орын алады, мысалы, оның бір бөлігі синхрондау үшін немесе қателікті табу мен түзеу үшін қолданылады (түзеткіш деп аталатын коданы қолданғанда).

Сонымен қатар байланыс жүйесі берілген дұрыстық бойынша бір секунд ішінде желі арқылы жіберілетін ақпараттың орташа жылдамдығымен сипатталады. Ақпаратты жіберудің максималды шамасы бар – каналдың өткізгіштік мүмкіндігі С. Бұл фундаментальді түсінік байланыс жүйесінің потенциалдық мүмкіндіктерін анықтайды. Нақтылы байланыс жүйесінде ақпаратты жіберудің орташа жылдамдығы өткізгіштік мүмкіндігінен әрқашан кіші болады. Ақпараттар теориясында К.Э.Шеннон ақпарат көзі үшін R <С кезінде аз қателікті кедергі құбыры арқылы кодтау және кері кодтау әдістері бар екендігін дәлелдеді.

Байланыс жүйесінің универсалды көрсеткіші ақпараттық эффективтілік болып табылады. Ол канал өткізгіштік мүмкіндігін пайдалануын сипаттайды = R /С.

Хабардың уақытылы жіберілуі сигналдар мен хабарларды түрлендіруге кеткен мүмкін кешігулермен және сигналдың байланыс канклы арқылы таралу уақытымен анықталады. Ол екі көрсеткішке байланысты болады: канал түрі мен оның ұзындығыа байланысты және жіберу жән еқабылдау қондырғыларындағы сигналдың өңделу уақытына байланысты болады. Хабарды жіберу жылдамдығы мен кешігу бір-бірінен тәуелсіз және байланыстары жоқ сипаттамалар болып табылады.

Кез-келген байланыс арнасын сигнал сияқты үш параметрмен сипаттауға болады: арна арқылы сигнал таратуға болатын уақыты Т_к, динамикалық диапазоны D және арнаның өткізу жолағы F .

Арнаның динамикалық диапазоны ретінде децибелмен берілетін, жіберілген сигналдың рұқсатты қуатының арнадағы еріксіз болатын бөгеуіл қуатына қатынасы алынады.

Байланыс арнасының жалпылама сипаттамасы ретінде оның көлемі алынады:

V =T F D (5.2)

V көлемді сигналдарды арна арқылы бұрмаламай тарату үшін келесі теңсіздік орындалуы қажет:

V <V (5.3)

Көбінесе сигнал мен арна арасындағы үйлесімділік мақсатында бастапқы сигнал жоғары жиілікті сигналға түрлендіріледі. Қарапайым жағдайда сигналды арнамен барлық үш параметр арқылы үйлестіреді, яғни келесі шарттардың орындалуын талап етеді:

T <T , F <F , D <D (5.4)

Осы шарттар орындалған жағдайда сигнал көлемі толығымен арна көлемімен сәйкестендіріледі.

(5.4) теңсіздігінің біреуі немесе екеуі орындалмаған жағдайда (5.3) теңсіздігі орындалуы мүмкін. Бұл дегеніміз ұзақтықтылықты сигнал спектрі еніне немесе спектр енін динамикалық диапазонға алмастыру мүмкіндігін көрсетеді және т.б. Спектр ені 3,4 кГц магнитофонға жазылған телефон сигналын өткізу жолағы 340 Гц байланыс арнасы арқылы жіберу қажет болсын. Мұны жазылу кезіндегі жылдамдықтан 5 есе кіші жылдамдықпен сигналды қайта шығару арқылы жүзеге асыруға болады. Бұл жағдайда бастапқы сигнал жиілігі 5 есе кішірейеді және жіберілу уақыты соншама ұлғаяды. Келген сигнал да магнитофонға жазылады және 5есе үлкен жылдамдықпен ойнатылса, бастапқы сигналды қалпына келтіруге болады. Осыған ұқсас сигналды әлдеқайда тезірек жіберуге болады, егер арнаның өткізу жолағы сигналдың спектрінен бірнеше есе үлкен енді болса.

Бірақ динамикалық диапазонды өткізу жолағына алмастыру мүмкіндігі көбірек қызықтырады. Импульсті-кодты модуляция түрін енгізу арқылы, сигнал бөгеуілден тек 30 дБ-ға артық болатын арна бойымен, динамикалық диапазоны 60 дБ хабарды жіберуге болады. Бұл жағдайда хабар спектрінен бірнеше есе үлкен енді арнаныңың өткізу жолағы пайдаланылады.

Байланыс жүйесінің сапасын анықтайтын басқа да көрсеткіштер бар. Оларға байланыс құпиялылығы, жүйе сенімділігі, аппаратураның өлшемдері мен массасы, жабдықтың бағасы және т.б. жатады.

Байланыс жолдары. Ақпарат жіберілетін байланыс жолдары түрлері өте көп және олар әртүрлі. Сым арқылы байланыс арналары (ауамен, кабелдік, сәулежолдық және т.б.) және радиобайланыс арналары бар. Кабель байланысы алыс байланыстың негізгі магистралі болып табылады. Ол арқылы диапазоны ондаған кГц-тен жүздеген МГц жиіліктегі сигналдарды жіберу жүзеге асырылады. Талшықты-оптикалық байланыс жолдары өте перспективті. Олар 600...900 ТГц диапазонында өте үлкен өткізгіштік қабілетін қамтамасыз етеді (жүздеген теледидарлық немесе жүз мыңдаған телефондық арналар). Сымдық байланыстармен қатар әртүрлі диапазондағы радиобайланыстар кеңінен қолданылады (жүздеген кГц-тен оншақты ГГц-ке дейінгі). Бұл байланыс жолдары экономикалық жағынан тиімді және де қозғалмалы нысандармен байланысуда қолайлы. Көп арналы радиобайланыс үшін 60 МГц-тен 15 ГГц жиіліктердегі метрлік, дециметрлік және сантиметрлік радиорелейлік байланыс кең қолданыс тапты. Жасанды жер серігінде РРЖ ретрансляторы бар жер серіктік байланыс жүйесі кең қолданыс таба бастады. Бұл байланыс жолдары (жүйелері) үшін 4...6 және 11...257 ГГц жиіліктері алынған.