Амплитудная телеграфия

Радиосигнал АТ представляет собой последовательность радиоимпульсов, соответствующих первичному телеграфному сигналу UF(t) (рис. 2.64).

Существо метода АТ заключается в том, что при токовой посылке UF(t) передатчик излучает радиоимпульс, при бестактовой посылке (паузе) передатчик закрыт.

Способов закрытия множество. Один из них – подача запирающего напряжения на один или несколько каскадов передатчика.

Режим передатчика АТ находит применение и в современных передатчиках, т. к. обеспечивает высокую избирательность благодаря слуховому аппарату оператора и позволяет вести приём при значительном уровне помех. Режим прост в технической реализации. Спектр радиосигнала АТ занимает узкую полосу частот, зависит от скорости телеграфирования и определяется по формуле

ΔFАТ = (3 − 5) В Гц,

где В − скорость телеграфирования в бодах.

При реальных скоростях телеграфирования 20 бод.

ΔFАТ=(3 − 5)·20=60 − 100 Гц.

Передача данных по линиям связи.

Итак, данные хранятся в памяти в виде последовательности нулей и единиц. Но, помимо хранения, их нужно уметь перемещать, например, с одного диска на другой. В таком случае данные передаются в виде сигналов (чаще всего - электрических). Представление данных в виде сигналов называется кодированием.

Внутри компьютера применяется цифровое кодирование, например, потенциальное или импульсное. В потенциальном сигнале (рис. 1) единице соответствует один уровень напряжения (или сила тока), нулю - другой. В импульсном сигнале (рис. 2) применяются импульсы, например, для единицы импульс есть, а для нуля - нет.

Рис. 1. Потенциальный сигнал. Рис. 2. Импульсный сигнал.

Совершенно другая ситуация возникает, когда данные нужно передать между компьютерами, расположенными далеко друг от друга. Здесь уже нет корпуса, который бы защищал линии связи от внешних электромагнитных помех, а сами линии гораздо длиннее, что способствует ослабеванию сигнала. Поэтому, если по такой линии связи послать цифровой сигнал, он претерпит значительные искажения. На рис. 3 показано, что для принимающей стороны содержание третьего бита данных так и останется загадкой (0 или 1 ?).

Рис. 3. Искажение сигнала.

Аналоговый сигнал обладает гораздо большей стойкостью к искажению, чем цифровой. Поэтому при передаче данных на большие расстояния применяется аналоговое кодирование сигнала. Таким образом, цифровой (прямоугольный) сигнал становится аналоговым (синусоидальным). Это преобразование называется модуляцией. Она бывает трех основных видов: амплитудная, частотная и фазовая, а также комбинированная (например, амплитудно-фазовая). Соответственно, единица и ноль будут различаться амплитудой, частотой или (и) фазой сигнала (фаза - стадия, на которой находится колебание).

Рис. 4. Амплитудная модуляция. Рис. 5. Частотная модуляция.

Рис. 6. Фазовая модуляция.

Теперь мы можем составить классификацию способов кодирования данных сигналами:

• цифровое

- потенциальное

- импульсное

- и др.

• аналоговое (модуляция)

- амплитудное

- частотное

- фазовое

- и их комбинации

Общая картина передачи данных с применением модуляции показана на рис. 7. При этом модуляцию (на пункте отправки) и демодуляцию (на пункте приема) выполняют модемы (отсюда и произошло название "модем").

Рис. 7. Общая картина.

Как мы уже знаем, сигнал при передаче по каналам связи претерпевает искажение. Это происходит как при цифровом, так и при аналоговом кодировании (модуляция, хотя и уменьшает вероятность искажения, не гарантирует его полное отсутствие). Как проверить правильность передачи данных? Есть много способов, самый простой из них - проверка четности. Вместе с последовательностью единиц и нулей посылается контрольная сумма этой последовательности. Эта сумма равна нулю, если количество единиц четно, в противном случае она равна единице. На приемном пункте контрольная сумма вычисляется заново и сравнивается с контрольной суммой, пришедшей по каналу связи вместе с последовательностью. Их несовпадение означает, что в процессе передачи данные были искажены, и их нужно передать еще раз.

Рис. 8. Проверка четности.

Каждый из перечисленных выше видов модуляции и манипуляции имеет свои разновидности, зависящие как от вида первичного сигнала, так и от способа формирования. В настоящее время по рекомендации Международного консультативного комитета по радиосвязи и радиовещанию (МККР) все вид сигналов (излучений) принято классифицировать специальными двух или трехзначными индексами (буквенными и цифровыми).

Первый (буквенный) индекс определяет вид модуляции (манипу¬ляции) :

А - амплитудная;

F - частотная;

Р - импульсная;

Второй (цифровой) индекс определяет вид первичного (модулирующего) сигнала:

0 - отсутствие модулирующего сигнала;

1 - модулирующий сигнал в виде импульсов постоянного тока;

2- модулирующий сигнал в виде импульсов звуковой (тональной)

частоты или "отрезков" синусоид;

3 - непрерывный сигнал и т.д.

Третий (буквенный) индекс определяет дополнительные характеристики сигнала, связанные с его спектром:

А - одна боковая полоса частот с ослабленной несущей;

J - одна боковая полоса частот с подавленной несущей

Н - одна боковая полоса частот с полной несущей;

В - две независимые боковые полосы частот и т.д.

В таблице 1 приведены основные классы сигналов (излучений) в соответствии с указанной системой классификации

Таблица 1

Класс излучения	Характеристика излучаемого сигнала по признаку управления высокочастотными колебаниями
1	2
А 0	Немодулированное высокочастотное колебание - несущая
А 1	Амплитудная телеграфия, амплитудная модуляция
А 2	Амплитудная тональная телеграфия, амплитудная манипуляция
А 3	Телефония, две боковые полосы частот, амплитудная модуляция
АЗА	Телефония, одна боковая полоса частот с ослабленной несущей
А 3 Н	Телефония, одно боковая полоса частот с полной несущей
А 3 J	Телефония, одна боковая полоса частот с подавленной несущей
А 3 В	Телефония, две независимые полосы частот
F 1	Частотная телеграфия, частотные манипуляции
F 2	Частотная тональная телеграфия, частотная манипуляция
F 3	Телефония, частотная модуляция
F 6	Двойное частотное телеграфирование
F 9	Другие виды частотной модуляции (манипуляции) не вошедшие в предыдущие классы излучений

2-е питання - Поняття про лінію і канали зв’язку.

Обмен информацией по техническим средствам связи в наибольшей степени обеспечивает выполнение всех требований к управлению – устойчивости, непрерывности, оперативности и скрытности.

Военные связисты в своей профессиональной деятельности применяют следующее определение ''канала связи''.

Канал связи – совокупность линейных, каналообразующих, коммутационных, специальных средств связи и среды распространения, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи между узлами (пунктами) связи в определенной полосе частот и с определенной скоростью передачи.

Примером канала связи может служить направление проводной связи на рис. 1.

Рисунок 1 – Структура канала проводной связи

Источник и получатель сообщения, аппаратура, обеспечивающая передачу сообщения, а также среда в которой распространяются радиоволны составляют тракт связи.

Рисунок 1 – Тракт связи

Тракт радиосвязи в котором реализуются заданные принципы преобразования сообщения в сигнал и принятого сигнала в сообщение называется системой радиосвязи.

В общем случае под каналом можно понимать некую часть тракта радиосвязи, в которой проходит сигнал.

Среда распространения радиоволн и совокупность части технических устройств, обеспечивающих прохождение сигналов в тракте радиосвязи называется каналом радиосвязи.

Какая именно часть технических устройств входит в понятие канала не определяют и считают что канал начинается с элемента на вход которого подается первичный электрический сигнал, поступающий от источника сообщения, а заканчивается элементом с выхода которого снимается первичный электрический сигнал, преобразуемый в сообщение уже вне канала.

Канал радиосвязи:

1. Полоса частот, выделенная для данной передачи.

2. Канал связи, состоящий из радиопередатчика, линии радиосвязи и радиоприемника.

Примером радиоканала связи может служить радионаправление между двумя радиостанциями Р-159М на рис.3.

Рисунок 1 – Структура канала радиосвязи

Радиоканал (канал радиосвязи) представляет собой совокупность технических средств и среды распространения радиоволн, обеспечивающих передачу сигналов от источника к приемнику информации. В качестве технических средств в радиоканале используют радиостанции. Радиоканал, обеспечивающий радиосвязь в одном азимутальном направлении, называют радиолинией, а совокупность радиолиний, работающих на одной, общей для всех абонентов, частоте или группе частот – радиосетью.

Рисунок 1 – Правила функционирования

В зависимости от функционального назначения источником сообщений в радиосистемах может быть как непрерывный, так и дискретный источник, но в том и другом случае он содержит преобразователь неэлектрической величины в электрическую x(t). Передающее устройство в общем случае выполняет операции кодирования и модуляции, т.е. преобразует x(t) в сигнал S(t), который можно представить в виде преобразования

S(t) = F[x(t), f(t)],

где f(t) – сигнал-переносчик (сигнал на частоте несущей).

Сигнал на входе приемника обычно представляют в виде

U(t) = V[s(t),n(t)],

где n(t) характеризует влияние помех как аппаратурных, так и действующих в линии связи.

Приемное устройство предназначено для выделения оценки передаваемого сообщения x' (t) из принятого сигнала U(t) и его действие описывает оператор

x'(t)=А[U(t)].

Выделение оценки передаваемого сообщения в приемнике в общем случае осуществляется выполнением операций демодуляции и декодирования (демодулятором и декодером).

Как правило, современные радиосистемы передачи информации (РСПИ) помимо прямого канала содержат обратный канал, что позволяет не только обеспечивать двухсторонний обмен информацией, но и повышать достоверность передаваемой информации за счет формирования специальных информационных и управляющих команд. Такие РСПИ называются системами с обратной связью, причем отдельно различают системы с управляющей обратной связью и системы с информационной обратной связью. В первом случае решающая схема приемника выносит решение о переданном сообщении и направляет его получателю либо, если сообщение кажется сомнительным, принимает решение повторить его и информирует об этом передающую сторону. Во втором случае приемная сторона извещает передающую по обратному каналу о том, какое сообщение принято, а передающая сторона, сравнивая эти сообщения, повторяет переданное при наличии существенных отличий.

Двухстороннюю радиосвязь, при которой передача и прием на каждой радиостанции осуществляется поочередно, называется симплексной, если передача и прием на каждой радиостанции ведется одновременно, то такая связь – дуплексной.

Большинство современных систем являются системами множественного доступа. Это означает, что по одной линии можно осуществлять одновременную передачу нескольких сообщений. В этом случае формируется групповой сигнал Sгр, являющийся функцией различных источников сообщений xi(t)

Sгр=S{S1(t), S2(t),…, Si(t)}.

Системы множественного доступа, в свою очередь, разделяют на многоканальные и многостанционные.

Система радиосвязи называется многоканальной, если ей принадлежат несколько одновременно действующих каналов, по которым передаются сигналы, отображающие различные (иногда одинаковые) сообщения.

Что такое многоканальная система радиосвязи?

Свойства канала радиосвязи

Канал радиосвязи, включающий в себя среду распространения радиоволн, существенно отличается от других каналов, например, каналов проводной связи.

1-е свойство: Канал радиосвязи может обладать очень большим затуханием (140-160 дБ). Мощность сигнала на входе приемной части канала четко измеряется величинами порядка 10 ^-10-10 ^-14 Вт, в то время, как для надежной работы аппаратуры, регистрирующей сигнал, требуется мощность, достигающая иногда единиц ват и более. Это значит, что приемная аппаратура канала должна иметь коэффициент усиления, по меньшей мере, 10¹⁰-10¹⁴ по мощности или 10⁵ -10⁷ по напряжению.

Проблема усиления сигнала состоит не только в требуемом большом коэффициенте усиления, сколько в том, что уровень сигнала, действующего на входе приемной аппаратуры, оказывается соизмеримым с флюктуациопными токами, т.е. шумами, действующими в электрических цепях и вызванными главным образом тепловым движением носителей электрического тока.

Флюктуационные токи (шумы) накладываются на сигнал и отделить их не представляется возможным.

2-е свойство: Затухание канала радиосвязи оказывается переменным в широких пределах. Напряженность поля электромагнитной волны в точке приема обратно пропорциональна, по меньше мере, квадрату длины пути, совершенного ею.

Большие колебания затухания канала наблюдаются при ведении связи между подвижными объектами, если используются УКВ, волны, распространение которых зависит от характера рельефа местности, в общем случае быстро меняющегося. Особенно неблагоприятными становятся условия ведения связи, когда на пути движения встречаются отражающие радиоволны объекты, т.к. при этом имеет место прием нескольких интерферирующих между собой лучей, что приводит к периодическим замираниям согнала. Наиболее тяжелые условия связи в этом смысле наблюдаются в гористой местности, в горах и крупных населенных пунктах.

3-е свойство: Затухание канала радиосвязи оказывается переменных в силу изменчивости параметров земной атмосферы. Это изменение наблюдается в большей степени в диапазоне коротких волн при ведении связи отраженными от ионосферы волнами. Прежде всего, в силу протекающих медленных суточных изменений степени ионизации отдельных областей атмосферы возникают суточные колебания уровня сигнала.

Кроме того, прием радиоволн, отраженных от ионосферы, сопровождается частыми и довольно быстрыми замираниями сигналов, вызванных интерференцией (сложением) лучей, пришедших в точку приема различными путями, протяженность которых изменяется в результате пространственного изменения ионосферы, значит изменение состояния ионосферы вызывает существенные деформации сигнала, приводящие к снижению верности приема информации.

В диапазоне УКВ при ведении связи поверхностными волнами суточное изменение параметров атмосферы, существенного значения не имеет.

4-е свойство: Возможность одновременной передачи огромного количества сообщений по радио заложена в частотном различии сигналов, т.е. в различном положении сигналов на частотной оси. Однако, если принять во внимание, что организованное использование частотного диапазона, особенно участков для которых дальность распространения радиоволн практически неограниченна (KB), чрезвычайно затруднительно, а потребность в некоторых участках диапазона превышает их фактическую емкость, то легко сделать вывод о неизбежности взаимных помех при передаче сообщений, приводящих к потере какой-то части информации.

Источником помех является также природные процессы (грозовые разряды, радиоизлучения солнца, Галактики), кроме того помехи создаются промышленными и бытовыми электрическими установками. Большинство помех природного и промышленного происхождения -широко диапазонные.

Нельзя не принимать во внимание и искусственные или преднамеренные помехи, специально рассчитанные на срыв связи.

Таким образом, сигнал, поступающий на вход приемной аппаратуры, может существенно отличаться от сигнала, действующего на выходе передающей аппаратуры.

Существование помех радиоприему, снижающих надежность радиосвязи, создает проблем совместимости электромагнитных излучений (ЭМС).

5-е свойство: Радиоканал вносит искажения в передаваемый сигнал за счет ограничения его спектра частот, то есть основная энергия сигналов сосредоточена в относительно узкой полосе, а также недостаточной емкостью частотного диапазона и стремлением уменьшить вероятность попадания посторонних помех в полосу пропускания сигнала.

Радиоканал (в отличие от проводного канала) характеризуется, с одной стороны, широким диапазоном медленных и быстрых изменений затухания, с другой - действием большого количества помех от внешних источников.

Для того, чтобы ограничить искажение сигналов, передаваемых по радиоканалам, последние должны обладать определенными техническими характеристиками, связанными с видами передаваемых сигналов.

Рассмотрим основные из них:

Необходимая полоса частот - это минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемой скоростью и качеством. Ширина этой полосы определяется шириной спектра передаваемого радиосигнала и учитывает возможную частотную нестабильность аппаратуры.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это, зависимость амплитуды или уровня сигнала на выходе радиоканала от частоты входного синусоидального сигнала постоянной амплитуды или уровня. Эта характеристика отражает степень влияния радиоканала на амплитудные соотношения составляющих спектра радиосигнала.

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) - это зависимость сдвига по фазе между гармоническими колебаниями на выходе и входе радиоканала от частоты гармонических колебаний на его входе. Искажения отсутствуют, когда все составляющие спектра сигнала на выходе радиоканала запаздывают на одинаковое время.

Амплитудная характеристика (АХ) - это зависимость амплитуды (уровня) сигнала на выходе радиоканала от амплитуды (уровня) сигнала на его входе при неизменной частоте входного сигнала.

Все выше перечисленные характеристики определяются как аппаратурной частью радиоканала, так и частью, определяемой средой распространения радиоволн. Неравномерность характеристик в аппаратурной части радиоканала нормируются.

Кроме перечисленных характеристик радиоканала существует и ряд других, которые также определяют качественные показатели радиосвязи.

Дестабилизирующие факторы на канал:

• Температура среды

• Механическое воздействие на аппаратуру

• Изменение влажности воздуха

• Влияние помех

• Запирание сигнала

Требования к каналам:

• Эффективно пропускать полосу частот минимально нелинейных искажений

• Определенное соотношение сигнал/помеха

• Постоянство параметров канала во времени