Вопросы для подготовки к зачету по дисциплине РТС

1. Классификация радиотехнических средств по степени сложности

1) Радиоэлементы резисторы, конденсаторы,

2) Радиоблоки (блок питания, блоки усилителей). Группы элементов, соединенные между собой -автономно в технологическом отношении,, (изготавливаемые по определенной технологии), но не автономные в функциональном (не могут функционировать самостоятельно).

3) Радиоустройства - совокупность несколько радиоблоков автономных в технологическом и функциональном отношении, (радиопередающее устройство)

Радиоприборы (осциллографы, вольтметр и т.д.)

4) Радиосистемы - совокупность нескольких радиоустройств, которые взаимодействуют между собой (РТСПИ).

5) Радиокомплексы - совокупность радиосистем, которые взаимодействуют между собой (спутниковые системы т.е взаимодействие нескольких систем)

2. Классификация радиотехнических систем по назначению

- радио-телевещающие,

- радиоуправление, радиометрия,

- радиолокация, радионавигация,

- обработка информации,

- информационные средства записи и воспроизведения

Типы РТС	Назначение
1) Передача информации	Местная (малоканальная) Радиорелейная Спутниковая радиосвязь Радиовещательная и TV Телеметрия Передача команд Сотовая мобильная связь
2) Извлечение информации	Радиолокация (обнаружение и классификация целей, определение координат и параметров движения) Радионавигация Радиоразведка ископаемых и со­ставляющих поверхности Земли Радиоастрономия Радиоразветка РТС противника
3) Радиоуправление	Управление ракетами Радиоуправление КА Подрыв боевых снарядов
4) Разрушение информации	Радиопротиводействие

3. Классификация систем передачи информации по способу представления сообщений в системе

РТСПИ служит для передачи сообщений из одного пункта в другой.

Сообщения бывают:

• Дискретные (компьютерная связь и передача данных)

• Непрерывные (телевидения, телеметрия, телефония)

Радиосистемы по виду применяемых сигналов

• Непрерывные

• Импульсные

• Цифровые

В непрерывных системах информация отображается и вменением параметров (амплитуды частоты фазы) непрерывного, обычно гармонического сигнала

В импульсных системах сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов в которой информацию могут нести изменяющиеся параметры как отдельных импульсов (амплитуда частота фаза длительность) так и всей последовательности (число импульсов в последовательности, интервал между ними)

В цифровых системах передаваемый сигнал предварительно дискретизируется во времени и квантуется по уровню Каждому уровню соответствует кодовая группа импульсов, которые и модулируют несущее колебание. Цифровые системы легко сопрягаются с ЭВМ осуществляющими обработку и запоминание информации воспроизводимой затем устройством отображения.

4. Обобщенная структурная схема одноканальной РТС передачи информации

Передающая часть

Приёмная часть

Г – генератор ВЧ

ИС – источник сообщения

Пр – преобразователь в электрический сигнал

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь

М – модулятор

УМ – усилитель мощности

АФУ – антенно-фидерное устройство

УСВЧ – усилитель ВЧ

СМ – смеситель

УПЧ – усилитель промежуточной частоты

Д – детектор

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь

УНЧ – усилитель низких частот

Пр – перобразователь

ПС – получатель сообщения

5. Классификация систем передачи информации по типу среды распространения электромагнитных волн

1) Радиорелейные станции прямой видимости

2) Тропосферные системы передачи

3) Спутниковые системы передачи

4) Космические радиосистемы передачи

5) Ионосферные на декаметровых волнах (отражение от слоёв ионосферы)

6) Ионосферные на метровых волнах (отражение от неоднородностей)

6. Диапазоны электромагнитных волн, применяемых в радиотехнике, и особенности их распространения в различных средах

длинные волны (далее ДВ) - это электромагнитные волны длиннее 3000 м (частота колебаний менее 100 КГц). Они сравнительно хорошо огибают земную поверхность за счет явления дифракции радиоволн. По мере удлинения волны уменьшаются потери энергии в почве (воде) и улучшаются условия отражения радиоволн от ионосферы, что приводит к увеличению дальности действия радиостанции. При расстоянии менее 100 км до передатчиков ДВ преобладают сигналы, распространяющиеся вдоль земной поверхности, а на больших расстояниях решающую роль играют сигналы, отраженные от ионосферы.

средние волны (далее СВ) - это электромагнитные волны длиной от 3000 до 200 м, что соответствует частотам 100 - 1500 КГц. Энергия СВ очень сильно поглощается в почве и морской воде (с укорочением длины волны поглощение увеличивается).

короткие волны (далее КВ) - это электромагнитные волны длиной от 200 до 10 м, что соответствует частоте колебаний от 1.5 МГц (1500 КГц) до 30 МГц. Основной особенностью распространения КВ является их способность отражаться от ионосферы при сравнительно небольших потерях. Отраженная от ионосферы волна, на больших отдалениях от передатчика возвращаются на землю, что и позволяет установить радиосвязь между точками,,закрытыми друг от друга выпуклостью земного шара.

ультракороткие волны (далее УКВ) - это радиоволны короче 10м, что соответствует электромагнитным колебаниям с частотой более 30 МГц. УКВ в обычных условиях не отражаются от ионосферы. Прямые волны, распространяющиеся вблизи поверхности земли, сильно ею поглощаются. Диапазон УКВ принято разбивать на: метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые.

7. Достоинства и недостатки цифровых систем передачи информации по сравнению с аналоговыми системами

Достоинства:

1) Исключительно высокая помехоустойчивость, так как при их обнаружении на фоне шумов необходимо определить лишь наличие импульса или его отсутствие.

2) Хорошо реализуется на интегральных микросхемах

3) Высокий уровень защиты передаваемой информации за счет ее шифрования;

4) Легкость приема цифрового сигнала;

5) высокое качество передачи — цифровой сигнал обеспечивает фильтрацию принимаемых данных;

Недостатки

1) Требуется гораздо более широкая полоса частот

2) Сложнее

8. Основные операции над сигналами в передающей части РТС передачи информации

В передающей части осуществляется преобразование передаваемого сообщения и приведение его к виду пригодному для передачи в свободное пространство с помощью антенн. С этой целью в состав устройства входят:

1) Преобразователь информации в эл. сигнал (например, при передаче речи – это микрофон, при передаче изображения – передающая трубка, при передаче текста – телеграф). На выходе преобразователя формируется сигнал, спектр которого сосредоточен в области низких частот (отн. частоты несущих колебаний)

2) Модулятор генерирует ВЧ реализующие процесс модуляции. Сущность модуляции заключается в следующем: генератор ВЧ формирует гармоническое высокое напряжение, которое подаётся на модулятор. На второй вход модулятора подаётся передаваемый сигнал. Модулятор изменяет соответствующий параметр высокочастотных колебаний (амплитуду, фазу, частоту) по закону передаваемого сигнала. В результате формируется модулируемое колебание, представляющее собой высокочастотное гармоническое колебание амплитуды или фазы, а значит частота которого является функцией времени.

3) АЦП – преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой (двоичный код)

4) УМ – устройство, которое усиливает входной сигнал (напряжение, ток)

5) АФУ – совокупность антенны и фидерного тракта

6) УНЧ – усилитель низких частот

7) УВН – усилитель высоких частот

Таким образом, в передающем устройстве сигналы подвергаются: усилению на низкой и высокой частотах, кодированию, модуляции, умножению частот.

9. Основные операции над сигналами в приемной части РТС передачи информации

ВЧ радиосигналы, улавливаемые приёмной антенной, поступают в приёмное устройство, которое осуществляет соответствующие преобразования приёмного ВЧ сигнала, чтобы выделить передаваемую информацию без искажения.

1) Усилитель СВЧ по идее

10. Общие свойства радиоканалов связи

Первое свойство радиоканала и заключается в том, что в процессе распространения радиоволн из-за их рассеивания и поглощения в земной поверхности и ионосфере происходит резкое уменьшение мощности радиосигналов на входе радиоприёмников. Поэтому радиоканал в отличии от других каналов связи рассматривается, как канал с большим затуханием. Большое затухание радиоканала приводит к тому, что уровень радиосигнала на входе радиоприёмного устройства оказывается соизмеримым с уровнем флуктуационных токов (собственных шумов) радиоприёмника, что затрудняет, а в некоторых случаях делает и невозможным, распознавание принимаемых сигналов и отделение их от шумов. «Уменьшить» затухание радиоканала можно за счет выбора оптимальных рабочих частот для данного времени требуемой дальности радиосвязи, а также за счет более направленных и эффективных передающих и приёмных антенных устройств. Вторым свойством радиоканала является изменение затухания во времени в весьма широких пределах, поэтому радиоканал принято считать каналом связи с переменными параметрами. Изменение затухания радиоканала может происходить по различным причинам. На величину затухания в радиоканале влияют изменения взаимного расположения радиостанций на местности и расстояний между ними, что особенно заметно при осуществлении радиосвязи земными волнами. Поскольку напряжённость электромагнитного поля убывает практически пропорционально квадрату длины пути, проходимому волной в процессе распространения, то любое изменение расстояния между работающими радиостанциями приводит к изменению мощности радиосигнала в точке приёма. Очевидно, что эти изменения особенно сильно влияют на обеспечение радиосвязи между подвижными объектами. Но даже в случаях, когда расстояние между работающими радиостанциями остаётся постоянным, а изменяется только их взаимное расположение на местности, могут происходить достаточно резкие изменения затухания в радиоканале, вызываемые изменениями параметров почвы, а, следовательно, и её поглощающих свойств. Параметры сухой почвы отличаются от параметров влажной почвы и от параметров водной поверхности, а также зависят от вида самой почвы - песок, глина и т.д. В диапазоне метровых волн , на поглощающие свойства среды распространения сильное влияние оказывают рельеф местности и местные предметы - холмы, горы, растительный покров, строения и т.д. Всё это приводит к изменению величины затухания радиоканала, которое может достигать сотен децибел. Третьим свойством радиоканала является его общедоступность, т.е. возможность использования одной и той же среды распространения любыми радиотехническими устройствами. Общедоступность среды распространения обеспечивает возможность одновременного функционирования большого количества линий радиосвязи. Таким образом, на входе приёмного устройства всегда кроме принимаемого радиосигнала будут присутствовать помехи, которые искажают его, а. следовательно, и первичный сигнал, непосредственно отображающих переданное сообщение. Степень искажения первичною сигнала определяет правильность принятого сообщения, т.е. его достоверность. Итак, для повышения надежности радиосвязи и обеспечения высокой достоверности принятого сообщения необходимо принимать следующие меры: - осуществлять радиосвязь на оптимально выбранных по радио прогнозам частотах, свободных от помех; - использовать такие виды радиосигналов, которые обеспечивают требуемую надёжность радиосвязи при возможно меньших значениях степени превышения сигнала над помехой; - применять эффективные и направленные передающие и приёмные антенны; - уменьшать полосу пропускания радиоприёмника до возможно меньших значений, определяемых спектром принимаемого радиосигнала

11. Основные показатели систем передачи информации

1)Достоверность передачи сообщений.

Степень соответствия между принятым и преданным сообщением – называют достоверностью передачи.

При передачи дискретных сообщений достоверность определяется коэффициентом ошибок.

2)Помехоустойчивость.

Передача информации с требуемой достоверностью предполагает надёжную работу системы связи, это возможно если система связи обладает высокой надёжностью, т.е. способность приборов и устройств длительно выполнять возложенные на них функции и обеспечивать необходимую помехоустойчивость-способность противостоять действию помех.

Помехоустойчивость зависит от факторов:

1)способы практической реализации системы связи;

2)элементарной базы;

3)изготовление, технология аппаратуры;

4)условия эксплуатации;

5)принципы построения системы связи и т.д.

3)Скорость передачи информации.

Если передача непрерывных сообщений осуществляется в реальном масштабе времени. Однако, часть бывает целесообразно сообщение записать, а потом передать со скоростью отличающуюся в большую или меньшую сторону от времени создания. Это позволяет эффективно использовать каналы связи.

Численно скорость передачи определяется количеством информации поступившей от отправителя к получателю за 1 секунду. Измеряется бит в секунду.

Скорость зависит:

1)от сообщения и статистических его свойств;

2)характеристик канала связи;

3)искажения и помех в канале.

4)Эффективность системы связи.

Для оценки качества работы используют показатели связанные с затратами.

Затраты:

1)энергетические;

2)полоса частот ;

3)стоимость аппаратуры;

4)массогабаритные и т.д.

12. Основные критерии помехоустойчивости каналов и систем радиосвязи

Вероятностный критерий

При приеме дискретных сигналов, применяется вероятностный критерий, связанный с определением средней, вероятности искажения элементарного сигнала, зависящей от превышения, сигнала над помехой

Требуемое значение вероятности ошибки Р_ош достигается в этих системах за счет применения помехоустойчивых кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки

Акцикуляционный критерий

Для оценки качества систем телефонной радиосвязи более удобным является артикуляционным критерий, характеризующий разборчивость речи, определенную в процентах, как отношение правильно принятых звуков (слогов, слов) к общему числу переданных.

Энергетический критерий

При передаче непрерывных сигналов, как правило, пользуются энергетическим критерием помехоустойчивости. В этом случае помехоустойчивость системы оценивается относительным увеличением отношением мощности сигнала к мощности помехи.

13. Обобщенная структурная схема многоканальной РТС передачи информации

Сообщения, поступающие от источников информации ИИ, объединяются в устройстве объединения каналов ОК. Групповой сигнал усиливается до необходимого уровня в формирователе модулирующих сигналов ФМС и осуществляет модуляцию несущих колебаний, которые поступают в модулятор М от генератора высокой частоты ГВЧ. С М сигнал поступает на усилитель мощности УМ. Антенна передающего канала Ап преобразует высокочастотные электрические сигналы в электромагнитную волну, которая излучается в окружающее пространство

Антенна приёмного канала Ащ, осуществляет обратное преобразование электромагнитной волны в высокочастотный электрический сигнал, который поступает на вход приёмника Пр. Приёмник в большинстве случаев выполняется по классической супергетеродинной схеме. В нём производится основное усиление принятого сигнала, который с выхода приёмника подаётся на демодулятор ДМ. Демодулятор выделяет информационную составляющую из принятого сигнала и подаёт её на вход устройства разделения каналов РК (перед этим на  генератор управляющих напряжений ГУ), к выходам которого подключены потребители информации ПтИ. На протяжённых линиях между передающей и приёмной антеннами канала связи может использоваться один или несколько ретрансляторов Р.

14. Переносчики информации и их необходимые свойства, обеспечивающие возможность линейного разделения канальных сигналов

В большинстве случаев разделения каналов каждому источнику сообщения выделяется специальный сигнал, называемый канальным.

Промодулированные сообщениями канальные сигналы объединяются, в результате чего образуется групповой сигнал. Если операция объединения линейна, то получившийся сигнал называют линейным

групповым сигналом.

Для унификации многоканальных систем связи за основной или стандартный канал принимают канал тональной частоты (канал ТЧ), обеспечивающий передачу сообщений с эффективно передаваемой полосой частот 300...3400 Гц, соответствующей основному спектру телефонного сигнала.

Многоканальные системы образуются путем объединения каналов ТЧ в группы, обычно кратные 12 каналам. В свою очередь, часто используют вторичное уплотнение" каналов ТЧ телеграфными каналами и каналами передачи данных.

Эффективное разделение сигналов может быть осуществлено только на основе строгой теории, в которой формулируются условия разделения и даются количественные оценки различных способов разделения.

Где – переносчик, – коэффициент, отображающий передаваемое сообщение по k-му каналу. Произведение представляет результат модуляции переносчика сообщением . Различие между канальными сигналами – это различие между переносчиками .

Линейный сигнал представляет собой сумму канальных сигналов

Этот сигнал передаётся по линии связи. На приёмном конце для разделения сигналов имеется n разделительных (избирательных) устройств. Действие этих устройств будем описывать оператором разделения Ф_k. Далее мы предполагаем, что помехи в канале отсутствуют.

Сущность разделения состоит в том, что каждое из избирательны устройств должно реагировать на «свой» сигнал и не реагировать на все остальные.

Математически это запишется в виде

Необходимым и достаточным условием разделимости сигналов является условие их линейной независимости, которое состоит в том, что тождество

удовлетворяется только в том единственном случае, когда все коэффициенты одновременно равны нулю.

Практический интерес представляет случай, когда канальные сигналы образуют ортогональную систему функций, что является достаточным, но не необходимым условием для их разделимости. Условие ортогональности записывается в виде

15. Линейная независимость и ортогональность канальных переносчиков информации

Необходимым и достаточным условием разделимости сигналов является условие их линейной независимости, которое состоит в том, что тождество

удовлетворяется только в том единственном случае, когда все коэффициенты одновременно равны нулю.

Линейно-независимой называется такая система функций , при которой ни одна из них не может быть выражена в виде линейной комбинации остальных. Если можно подобрать такие не равные нулю значения С_к, что тождество выше удовлетворяется, то функции зависимы. Действительно, если, например, С₁ и С₂ не равны нулю, то при

функция есть с масштабным множителем С₁/С₂ .

Практический интерес представляет случай, когда канальные сигналы образуют ортогональную систему функций, что является достаточным, но не необходимым условием для их разделимости. Условие ортогональности записывается в виде

Будем считать нормированы

Линейный сигнал

При этих условиях разделение сигналов сводится к нахождению коэффициентов разложения по ортогональным нормированным функциям. Умножая выражение выше на и интегрируя, получим

Следовательно

Структурная схема устройства, разделяющего ортогональные сигналы, показана на рис. Она состоит из п корреляторов, каждый из которых выделяет соответствующий сигнал и восстанавливает переданное сообщение.

Общая теория, изложенная выше, есть в сущности, теория разделения сигналов по форме. Известные способы разделения по частоте, фазе и по времени являются частными случаями этого общего метода разделения.

16. Примеры ортогональных функций, их применение для объединения и разделения канальных сигналов в РТС передачи информации

(Часть ответа в предыдущем ответе)

Ортогональные системы функций:

1) {cos(x), cos(2x), cos(3x) … cos(nx)}

2) {1, sin(x), cos(x), sin(2x), cos(2x), … sin(nx), cos(nx)}

3) {1, e^ix, e^2ix, e^3ix, …, e^nix)}

Заметим, что эти системы кое-что напоминают (ряд Фурье). Мы можем разложить сигнал по базису ортогональной системы и получить его спектр. На основе амплитудного и частотного спектра можно реализовать частотное и фазовое разделение сигналов.

17. Обобщенная структурная схема объединения и разделения ортогональных сигналов

18. Обобщенная структурная схема многоканальной РТС с временным разделением каналов

Основу системы составляют два синхронно работающих коммутатора K₁ и К₂ - На передающей стороне к ламелям коммутатор К₁ подводятся канальные сигналы от входных преобразователей. Вращающаяся щетка коммутатора К₁, поочередно подключает каждый из преобразователей на вход импульсного модулятора ИМ-устройства, осуществляющего модуляцию импульсной последовательности, поступающей в него от генератора импульсов ГИ. Импульсы, модулированные сообщениями всех каналов, поступают в линию связи, а затем на коммутатор К₂, являющийся разделителем каналов на приеме. Коммутатор К₂ подключает каждый входной преобразователь в момент, когда по каналу связи поступает импульс данного канала.

19. Основные свойства речевого сигнала на входе радиоканала связи

Мощность сигнала составляет 13-17 дБ

Частота передачи …12000 Гц

20. Основные свойства сигналов звукового и телевизионного вещания

Канал звукового вещания – комплекс аппаратуры и линий от выхода микрофона студии до входа громкоговорителя.

Делятся на 3 класса:

Высший

Первый

Второй

Остаточное затухание:

при коммутации в точке приёма 0 дБ;

при передаче программы удалённому абоненту -15 дБ.

Псофометрический коэффициент Кп = 2 (6 дБ).

Отношение максимального напряжения сигнала к псофометрическому напряжению шума менее 57 дБ.

Телевизионный канал состоит из тракта передачи изображения и тракта передачи звукового сопровождения. От аппаратно-студийного канала изображения до входа последующего звена тракта (радиопередатчика)

Остаточное затухание 0 дБ;

Визометрический коэффициент Кв = 0.347 (-9.2 дБ)

Динамический диаппазон ТВ сигнала 26-30.5 дБ. Пик-фактор 4.8 дБ

21. Обобщенная структурная схема многоканальной цифровой РТС передачи информации с частотным разделением каналов

22. Выбор вида модуляции в первой ступени аналоговых РТС с частотным разделением каналов

23. Восстановление канальных поднесущих на приемной стороне аналоговой РТС с частотным разделением каналов

24. Выбор вида модуляции во второй ступени аналоговых РТС с частотным разделением каналов

25. Интерференционные помехи в многоканальных РТС и меры борьбы с ними

26. дискретизация аналоговых сигналов по Котельникову.

27. Выбор шага квантования в цифровых системах. Неравномерное квантование.

Наряду с равномерным (линейным) квантованием, при котором шаг квантования постоянен в пределах всего динамического диапазона изменения уровней, существует возможность согласования величины шага квантования с амплитудой сигнала. При этом для малых уровней сигнала величина шага квантования может быть малой, а для больших — соответственно более грубой. Правда, в этом случае вместе с изменением величины сигнала и соответственно шага квантования меняется и мощность шумов квантования: она возрастает с ростом амплитуды сигнала. Неравномерное квантование позволяет обеспечить требуемое высокое отношение С/Ш для слабых сигналов и определенное его уменьшение для сильных сигналов. Очевидно, что значение Рс/Рш кв должно быть во всем диапазоне изменения уровней таким, чтобы шумы квантования оставались бы неслышимыми. Если использовать логарифмическую зависимость между выходным и входным сигналами, то можно поддерживать отношение С/Ш квантования ниже заданной границы как для малых, так и для больших сигналов. Неравномерное квантование позволяет уменьшить требуемое число разрядов в кодовом слове при кодировании отсчетов и тем самым снизить скорость передачи.

Наиболее распространены два способа формирования неравномерной шкалы квантования: мгновенное и почти мгновенное компандирование.

Мгновенное компандирование

Устройство, реализующее неравномерное квантование с использованием мгновенного компандирования (рис. 1.9), состоит из последовательно включенных сжимателя Сж, квантующего устройства КУ с равномерной шкалой квантования и расширителя Расш. Итак, для реализации неравномерного квантования используется уже известная нам компандерная система.

Структурная схема устройства для неравномерного квантования ЗС

Почти мгновенное компандирование

При почти мгновенном компандировании обычно используют пять различных шкал квантования с равномерным шагом внутри каждой шкалы и изменяющимся при переходе от одной шкалы к другой (рис. 1.13). Выбор той или иной шкалы определяется значением максимального уровня сигнала за время, равное 1 мс. Минимальный шаг квантования имеет шкала 5 (диапазон 0), максимальный — шкала 1 (диапазон 4). Число шагов квантования у каждой из шкал одинаково и равно 512 для одной полярности сигнала. Поэтому кодовые слова, соответствующие каждому отсчету, содержат 10 разрядов.

Рис. 1.13 — Характеристики почти мгновенного компандирования с компрессией от 14 до 10 бит/отсчет

Процедура кодирования состоит в следующем. Сначала ЗС кодируется при минимально возможном шаге квантования с разрешающей способностью 14 бит/отсчет, при этом используется стандартная ИКМ с равномерной шкалой квантования и частотой дискретизации 32 кГц. Выборки из 32 отсчетов 14-разрядных слов, что соответствует длительности сигнала в 1 мс, запоминаются, а затем, в зависимости от наибольшего значения отсчета, внутри каждой выборки четыре разряда из 14 отбрасываются. Для самых малых уровней (диапазон 0, см. рис. 1.13) отбрасываются четыре старших разряда. Отбрасывание одного младшего и трех старших разрядов соответствует увеличению шага квантования в 2 раза (диапазон 1), двух младших и двух старших — в 4 раза (диапазон 2), трех младших и одного старшего — в 8 раз (диапазон 3) и, наконец, четырех младших — в 16 раз (диапазон 4, шкала 1).

Таким образом, при почти мгновенном компандировании шаг квантования зависит не от мгновенного значения сигнала, а от его максимального значения на интервале времени, равном 1 мс.

Компандирование (от англ, companding - compression + expanding) - это метод уменьшения эффектов каналов с ограниченным динамическим диапазоном. Основан на увеличении числа шагов квантования в области малых значений входного сигнала и уменьшении в области максимальных значений.

Использование компандирования позволяет передавать сигналы с большим динамическим диапазоном через среду с меньшим динамическим диапазоном. Компандирование уменьшает шум и другие нежелательные эффекты на приёмнике.

Компандирование используется в цифровых системах для сжатия перед преобразованием аналогового в цифровой сигнал и обратного раскодирования сиглала после цифро-аналогового преобразования. Чтоявляется аналогом использованию нелинейного ЦАП. Так же используется в цифровых файловых форматах для улучшения соотношения сигнал/шум при низкой скорости передачи. К примеру, линейнокодированный 16-битный ИКМ может быть отконвертирован в 8-битный формат без изменения отношения сигнал/шум.

А-закон — алгоритм сжатия с потерей информации, применяется для сжатия звуковых данных.

Для А - закона минимальный шаг квантования 2 / 4096

в - законе используют 15 сегментов (8 для положительного сигнала и 8 для отрицательного сигнала). Если первые (от нуля) сегменты для положительного и отрицательного сигнала имеют одинаковый наклон, то они будут как бы одним «длинным» сегментом и тогда получается 15 сегментов. Для А - закона компандирования по 8 сегментов для положительного и отрицательного сигнала, из которых возле нуля по два сегмента каждой полярности общие. В результате получается за 13 сегментов. Если U_Max сигнала принять за 1, то первый сегмент занимает по оси х 1/128, следующий 1/64, затем 1/16, 1/4, 1/2.

28. Основные способы модуляции импульсных колебаний в многоканальных РТС с временным разделением каналов.

29. Амплитудная модуляция, балансная модуляция, однополосная модуляция.

Амплитудная модуляция

В качестве несущего сигнала в канале связи чаще всего используется простое гармоническое колебание, которое можно записать в виде

где

Um - амплитуда;

- круговая частота;

- фаза;

(t) = — полный угол (фаза) колебания в момент времени t.

Они могут быть постоянными или медленно меняющимися величинами.

Допустим, что мы хотим промодулировать несущее колебание моногармоническим сигналом. Выражение для несущего колебания с частотой  {\displaystyle \omega _{c}} имеет вид (начальную фазу положим равной нулю):

Радиосигнал состоит из несущего колебания и двух так называемых боковых полос, боковые полосы имеют частоту, отличную от . Для синусоидального сигнала, использованного в качестве примера здесь, боковые полосы представляют собой синусоидальные сигналы и их частоты равны .

Уровни мощности этих составляющих соответственно равны

Ширина спектра АМ сигнала равна (или если модуляция осуществляется сигналом с шириной спектра )

Уровни мощности составляющих спектра АМ сигнала – несущей, нижней и верхней боковых его составляющий, соответственно равны:

Так как величина m всегда < 1, то всегда меньше (много меньше)

Недостатки AM:

• Низкая эффективность использования мощности передатчика, т.к. мощности боковых составляющих спектра , которые несут информацию, всегда меньше (много меньше) мощности сигнала несущей частоты, которая не переносит информацию;

• широкая полоса частот, вдвое превышающая ширину спектра модулирующего сигнала

Достоинства AM:

• простые конструкции РПрУ

Балансная модуляция

Балансно-модулированное колебание определяется выражением

т.е. оно получается в результате перемножения модулирующего сигнала b(t) и сигнала-переносчика S(t). Пусть оба сигнала будут гармоническими.

Обе боковые полосы БМК несут одну и ту же информацию. Поэтому одну из них можно исключить, а сообщение передавать с помощью другой. Это сокращает полосу частот передаваемого сигнала в 2 раза и увеличивает помехоустойчивость связи. Такая передача называется однополосной или передачей одной

боковой полосы частот (ОБП АМ). При этом модуляция называется однополосной.

Однополосная модуляция (амплитудная модуляция с одной боковой полосой) (ОМ, single-sideband modulation, SSB) - разновидность амплитудной модуляции (AM), широко применяемая в аппаратуре каналообразования для эффективного использования спектра канала и мощности передающей радиоаппаратуры. Однополосная амплитудная модуляция была изобретена в 1915 году Джоном Реншоу Карсоном (John Renshaw Carson).

Однополосная модуляция является вариантом АМ с подавленной несущей и подавленной одной из боковых составляющих спектра (т.е. сохранена лишь одна из боковых составляющих спектра AM).

Таким образом, спектр сигнала с однополосной модуляцией содержит только одну (верхнюю или нижнюю) боковую составляющую AM сигнала.

Известно несколько методов формирования одной боковой полосы частот АМ колебания (ОБП АМ): фильтровой, фазовый, фазо-фильтровой, фильтро-фазовый, синтетический и др. Основным из них является фильтровой метод, суть которого определяется структурой БМК, откуда полосовым фильтром выделяется одна боковая полоса:

Достоинства однополосной модуляции:

1. При однополосной модуляции (далее ОМ) мощность передатчика используется только для передачи полезного сигнала (сигнала, несущего информации).

То. мощность боковой можно поднять до уровня полной мощности РПДУ, т.е. мощности несущей, за счет чего получить выигрыш в уровне сигнала как минимум в 4 раза.

2. За счет сужения полосы РПУ в два раза снижаются его шумы, т.е. ещё получается выигрыш в отношении сигнал/шум ещё в 2 раза. Общий выигрыш в отношении сигнал/шум при однополосной модуляции в сравнении с AM может составить 16 раз.

30. Амплитудно-импульсная модуляция, ее разновидности

Различают амплитудно-импульсную модуляцию первого рода (АИМ-1) и модуляцию второго рода (АИМ-2).

При АИМ-1 амплитуда импульса следует изменением модулирующей функции в течение всего времени существования этого импульса (рисунок 1). В случае АИМ-2 амплитудная модуляция импульсов определяется мгновенными значениями функции сообщения, взятыми в моменты

Амплитуда импульсов в этом случае пропорциональна мгновенному значению модулирующей функции в момент времени t_k и сохраняется постоянной во время импульса (рисунок 1). Если длительность импульсов τ₀ << T_с, то различие между АИМ-1 и АИМ-2 становится несущественным. Частоту повторения импульсов определяют исходя из допустимой точности восстановления непрерывного сообщения при его демодуляции. Минимальное значение частоты повторения импульсов

где f_в – максимальная частота в спектре передаваемого непрерывного сообщения r(t).

Примерный вид спектра сигнала АИМ показан на рисунке 2.

Рассмотрение спектра сигнала АИМ позволяет пояснить соотношение, определяющее выбор частоты повторения импульсов. Значение f_0min = 2f_в определяет то минимальное значение частоты повторения, при котором не происходит наложения спектров соседних боковых полос. Характерной особенностью спектров сигналов импульсной модуляции является наличие около f = 0 составляющих, соответствующих частотам передаваемых сообщений.

31. Широтно-импульсная модуляция

Различают два вида модуляции импульсов по ширине: двухстороннюю (ШИМ) и одностороннюю (ОШИМ) широтные модуляции (рисунок 3).

Широтная модуляция называется двухсторонней симметричной, если оба фронта импульсов сдвигаются на одинаковые временные интервалы, в противном случае ее называют двухсторонней несимметричной. В зависимости от того, каким образом устанавливается связь между моментом отсчета мгновенных значений модулирующей функции r(t) и шириной импульса, различают широтную импульсную модуляцию первого рода (ШИМ-1) и второго рода (ШИМ-2).

В случае ШИМ-1 длительность импульсов определяется значениями модулирующей функции r(t) в моменты возникновения переднего или заднего фронта импульсов (рисунок 3).

При ШИМ-2 длительность импульсов пропорциональна мгновенным значениям модулирующего напряжения в тактовых точках, т. е. при

Обычно применяется ОШИМ-1. При τ0 << Tс различие между ШИМ-1 и ШИМ-2 несущественно.

Коэффициент широтной модуляции импульсов

для двухсторонней ШИМ

для ОШИМ

где Δτ_max = A ∙ r_max;

А – крутизна характеристики модулятора ШИМ;

r_max – максимальное значение модулирующей функции. Примерный вид спектра сигнала ШИМ показан на рисунке 4. Его рассмотрение показывает, что спектр сигнала ШИМ более сложен, чем спектр сигнала АИМ при том же законе модуляции.

32. Фазоимпульсная модуляция.

При ФИМ сдвиг импульсов относительно тактовых точек kT_с изменяется по закону изменения модулирующей функции r(t), отображающей передаваемую информацию (рисунок 5).

Положение импульса можно измерить относительно канальной точки. Канальная точка – это положение импульса на оси времени при отсутствии модулирующего сигнала, т. е. r(t) = 0.

Девиация импульса – это максимальное временное отклонение импульса от канальной точки.

При этом амплитуда и длительность импульсов не изменяется. На рисунке 6 приведен примерный вид спектра сигнала с ФИМ для случая, когда импульсы имеют прямоугольную форму, а модулирующая функция r(t) – синусоидальную. В спектре сигнала ФИМ, помимо постоянной составляющей и незначительной по амплитуде полезной компоненты f, имеется бесконечное множество гармоник с частотами kf_с, окруженных составляющими nf_с ± mf, причем симметричные относительно nf_с компоненты нижних и верхних боковых полос имеют различные амплитуды.

При ФИМ передаваемая Информация заложена в положении импульсов относительно тактовых точек, поскольку все импульсы имеют одинаковую форму, а их сдвиги при модуляции невелики, среднее значение последовательности с ФИМ меняется слабо и полезная компонента в ее спектре также мала.

33. Спектр и демодуляция АИМ-сигнала

Рассмотрение спектра сигнала АИМ позволяет пояснить соотношение, определяющее выбор частоты повторения импульсов. Значение f_0min = 2f_в определяет то минимальное значение частоты повторения, при котором не происходит наложения спектров соседних боковых полос. Характерной особенностью спектров сигналов импульсной модуляции является наличие около f = 0 составляющих, соответствующих частотам передаваемых сообщений.

Это указывает на возможность демодуляции фильтром нижних частот, пропускающим на выход лишь составляющие с частотами от 0 до 2πf_в и отфильтровывающим все остальные. Имеется также возможность демодуляции сигнала АИМ с помощью полосовых фильтров, настроенных на частоту f_с, 2f_с и т. д. и имеющих полосу пропускания 2f_в.

34. Импульсно-аналоговые системы с ФИМ.

35. Спектральная плотность одиночного прямоугольного видеоимпульса

С помощью преобразования Фурье

Найдём спектральную плотность

Из ри­сун­ка и ана­ли­за предыдущей формулы сле­ду­ет, что при уве­ли­че­нии дли­тель­но­сти им­пуль­са τ рас­сто­я­ние меж­ду ну­ля­ми функ­ции S(ω) со­кра­ща­ет­ся, что рав­но­силь­но суже­нию спек­тра ам­пли­туд. При этом зна­че­ние S(ω) при ω = 0 воз­рас­та­ет. При уко­ра­чи­ва­нии (сжа­тии) им­пуль­са рас­сто­я­ние меж­ду ну­ля­ми функ­ции S(ω), на­про­тив, уве­ли­чи­ва­ет­ся (спектр рас­ши­ря­ет­ся), а зна­че­ние S(0) убы­ва­ет. В пре­де­ле при τ → 0 зна­че­ние ω = ±2π/T стре­мит­ся к бес­ко­неч­но­сти, а мо­дуль спек­траль­ной плот­но­сти, бес­ко­неч­но ма­лый по ве­ли­чи­не при по­сто­ян­ном зна­че­нии U₀, ста­но­вит­ся рав­но­мер­ным в по­ло­се ча­стот от –∞ до ∞. Оче­вид­но так­же, что ам­пли­туд­ный спектр пря­мо­уголь­но­го им­пуль­са име­ет ту же фор­му, что и оги­ба­ю­щая пе­ри­о­ди­че­ской по­сле­до­ва­тель­но­сти та­ких им­пуль­сов.

36. Спектральная плотность одиночного прямоугольного видеоимпульса, задержанного по времени

Всё, что в предыдущем ответе +

Результат (6.7) показывает, что спектральная функция сигнала задержанного во времени на τ отличается от спектральной функции исходного сигнала множителем в виде комплексной экспоненты . Таким образом, амплитудный спектр сигнала задержанного во времени на τ не меняется (ведь модуль такой комплексной экспоненты равен 1), а фазовый спектр приобретает дополнительное слагаемое 2f, линейно зависящее от частоты.

37. Спектральная плотность прямоугольного биимпульса

Задаётся импульс данной формулой:

Временная диаграмма импульса

Получаем с помощью преобразования Фурье спектральную плотность импкльса

И график

38. Амплитудно-частотный спектр одиночного прямоугольного радиоимпульса.

Спектр ам­пли­туд оди­ноч­но­го пря­мо­уголь­но­го им­пуль­са пред­став­ля­ет из се­бя мо­дуль вы­ра­же­ния спектральной плотности:

39. Частотная модуляция

При частотной модуляции (ЧМ, англ. FM - Frequency Modulation) несущий сигнал является более высокочастотным по отношению к информационному сигналу и амплитуда частотно-модулированного сигнала является неизменной. Частотно модулированный сигнал отличается высокой помехозащищенностью и используется для высококачественной передачи информации: в радиовещании, телевидении, радиотелефонии и др.

В случае частотной модуляции информация заложена в изменениях частоты

Где

Тогда

При ЧМ

Где

Считаем, что модулирующие колебания содержат только частоту , тогда

Сигнал, модулированный по частоте синусоидальным напряжение, записывается в таком виде

U – амплитуда напряжения несущей частоты

F – частота модулирующего напряжения

Девиация частоты пропорциональна амплитуде модулирующего напряжения и не зависит от его частоты

Частота модулирующего напряжения определяет скорость изменения мгновенного значения девиации, где

– максимальное значение девиации, нормированное для данной системы связи или вещания.

Для радиовещания с частотной модуляцией на ультракоротких волнах (УКВ ЧМ) ∆f_мaкс = ± 50 кГц; для звукового сопровождения телевизионных программ ∆f_мaкс = ± 75 кГц. В практике эксплуатации устройств с ЧМ в рабочих условиях измеряется девиация частоты ∆f. Индекс модуляции m_f измеряется при контрольно-поверочных и регулировочных работах.

Выражение для частотно-модулированного сигнала можно представить в спектральной форме

Где функция Бесселя первого рода нулевого порядка аргумента, равного индексу частотной модуляции m_f;

— то же п-го порядка;

2n — число боковых полос в частотно-модулированном сигнале.

Первое слагаемое в правой части формулы представляет собой напряжение несущей частоты; амплитуда его меняется по закону изменения функции Бесселя, кривая которая проходит через нулевые значения. При равенстве индекса модуляции m_f значения корней функции 2.4; 5.52; 8.65; 11.79; 14.93; 18.07 и так далее напряжение несущей в спектре частотно-модулированного колебания обращается в нуль, исчезает из спектра. На основе частотной этого явления разработан метод измерения индекса частотной модуляции, названный методом исчезающей несущей.

При широкополосной ЧМ амплитуда несущей может быть очень малой, что обусловливает высокую эффективность ЧМ

40. Требования к высокочастотному тракту

ВЧ тракт должен обеспечивать требуемую мощность ( ) в активной части комплексного сопротивления во всем диапазоне изменения ее реактивной составляющей, требуемую частоту f=27,12±0,6% МГц, автоматическую настройку тракта на согласованный режим, плавную регулировку мощности от нулевой до максимальной величины, подавление нежелательных излучений в эфир (2-я и 3-я гармоники).

Структурная схема содержит: 2-х канальный генератор с внешним возбуждением, задающий генератор (ЗГ), 2 канала усиления мощности (УМ1 с фазоинверсным звеном на входе и УМ2 с фазоинверсным звеном на выходе), фильтры гармоник Ф1 и Ф2, синфазный сумматор (С), конструктивно объединенный с фильтром-трансформатором и датчиком отраженной волны (Д), согласующее устройство (СУ), неоднородную длинную линию (ДЛ), на конце которой включена комплексная изменяющаяся нагрузка, образованная электродами (Э) и пациентом (П).

Сигналы, вырабатываемые ЗГ, поступают на 2 канала усиления УМ1 и УМ2, после чего происходит сложение их мощностей в сумматоре С. С выхода сумматора ВЧ сигнал поступает на СУ, которое с помощью двухпроводной линии соединено с электродами.

Двухканальный генератор с внешним возбуждением предназначен для генерации с помощью ЗГ сигнала с частотой 27,12 МГц и его усиления по мощности двумя усилителями и последующей фильтрацией в канале

фильтрами Ф1 и Ф2.

41. Требования к групповому тракту

Групповой тракт - это комплекс технических средств, предназначенный для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.

Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым.

В частотной области реальный групповой тракт характеризуется следующими параметрами:

• Шириной полосы частот группового сигнала ∆F;

• Нижней верхней граничными частотами Fmin, Fmax;

• Числом каналов N;

• Эффективно передаваемыми полосами частот каналов Fk;

• Значениями средних частот каналов оси частот Fk;

• Значениями поднесущих частот fk;

• Защитными полосами частот между каналами ∆f защ;

42. Иерархия аналоговых многоканальных систем передачи

Стандартным каналом аналоговой системы передачи является канал тональной частоты, способный обеспечивать передачу сообщений в полосе частот от 300 до 400 герц, что соответствует основному спектру телефонного сигнала. В цифровых системах передачи за основной канал, как правило, берется канал, имеющий скорость передачи 64 килобита в секунду. Многоканальные аналоговые системы передачи информации строятся посредством объединения каналов тональной частоты в группы, число каналов в которых кратно 12.

Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи. Такой канал включает в себя двухпроводное окончание и четырехпроводный тракт. Дифсистема (ДС) служит для перехода с четырехпроводного тракта к двухпроводному окончанию. Удлинители в двухпроводном окончании имеют затухание 3,5 дБ и называются транзитными. 

Нормированные (номинальные) измерительные уровни в стандартных точках канала ТЧ составляют (Рис. 6.21): на входе канала 0 дБм, на выходе транзитного удлинителя минус 3,5 дБм, на входе четырехпроводного тракта минус 13 дБм, на выходе четырехпроводного тракта 4,3 дБм, на входе транзитного удлинителя минус 3,5 дБм и на выходе канала минус 7 дБ.

43. Иерархия цифровых многоканальных систем передачи.

Цифровые системы передачи также строятся согласно определённой иерархии. При этом учитываются следующие требования:

1) возможность передачи всех видев аналоговых и дискретных сигналов

2) обеспечение как синхронного, так и асинхронного объединения, разделения и транзита цифровых потоков и сигналов в цифровом виде;

3) выбор стандартизированных скоростей передачи цифровых потоков с учетом возможности использования цифровых и аналоговых систем передачи

Плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ/PDH) определена в рекомендации G.702 ITU-T и включает в себя несколько уровней с разными скоростями передачи таблице

Структура систем передачи ПЦИ/PDH включает три уровня эталонной модели BOC/OSI: физический, канальный и сетевой:

Физический уровень описывает электрический интерфейс, а также параметры сигналов ПЦИ/PDH.

Канальный уровень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов разных уровней иерархии, цикловую структуру потоков, встроенные процедуры контроля ошибок и т.д.

Сетевой уровень описывает процедуры управления каналами, а также контроль параметров ошибок на сетевом уровне.

Общие характеристики ОЦК и сетевых трактов ПЦИ/PDH

Уровень ПЦИ	Номинальная скорость передачи, Кбит/с	Пределы отклонения скорости передачи, Кбит/c,
Е0	64
Е1	2048
Е2	8448
Е3	34368
Е4	139264

Аппаратурная цифровых плезиохронных систем передачи (ЦСП PDH) – европейский стандарт, обеспечивает создание типовых цифровых каналов передачи со следующими градациями скоростей, Кбит/с:

Основной цифровой канал (ОЦК) – 64;

Субпервичный канал (СЦК) – 480;

Первичный тракт – 2048;

Вторичный тракт – 8448;

Третичный тракт – 34368;

Четверичный тракт – 139264;

Кроме того, на базе данных цифровых каналов и трактов должны образовываться следующие типовые аналоговые каналы и тракты:

Канал ТЧ (на базе ОЦК),

Канал звукового вещания (на базе СЦК),

Вторичный групповой тракт (на базе трёх первичных цифровых групповых трактов – ЦГТ)

Уровень цифровой иерархии	Скорости передач, соответствующие различным схемам цифровой иерархии
	Американский стандарт: 1544 Кбит/с	Японский стандарт: 1544 Кбит/с	Европейский стандарт: 1544 Кбит/с
0	64	64	64
1	1544	1544	2048
2	6312	6312	8448
3	44736	32064	34368
4	---	97728	139264

Пошаговое мультиплексирование в ПЦИ

ЦСП (цифровая система передачи) с ИКМ (импульсно-кодовой модуляцией)

Первичная ЦСП ИКМ-30 предназначена для городских и сельских сетей и обеспечивает организацию 30 каналов ТЧ (тональных частот). Скорость передачи группового сигнала 2048 кбит/с. Система ИКМ-30 работает по кабелям типов Т (телефонный), ТП (телефонный с изоляцией жил) и может быть использована в качестве каналообразующей для ЦСП более высокого порядка.

Вторичная ЦСП ИКМ-120 предназначена для местных и зоновых сетей и обеспечивает организацию 120 каналов ТЧ. Предусмотрена возможность совместной передачи стандартной вторичной группы (исходный спектр 312…552 кГц) в цифровом виде и одного первичного цифрового потока. Скорость группового цифрового потока 8448 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех первичных цифровых потоков со скоростью 2048 кбит/с. Система передачи может работать по симметричным междугородным кабелям, волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.

Третичная ЦСП ИКМ-480 предназначена для работы на зоновых и магистральных сетях связи и обеспечивает организацию 480 каналов ТЧ. Скорость группового цифрового потока 34368 кбит/с. Цифровой поток организуется путем объединения четырех вторичных цифровых потоков со скоростью 8448 кбит/с. Система передачи может работать по кабелю, волоконно-оптическим, радиорелейным и спутниковым линиям.

44. Объединение цифровых потоков

Объединение цифровых потоков происходит при формировании группового цифрового сигнала из цифровых потоков систем более низкого порядка, а также при объединении различных сигналов, передаваемых в цифровом виде, в единый цифровой поток.

При формировании группового цифрового сигнала возможны следующие способы объединения цифровых потоков: посимвольный (поразрядный), поканальный (по кодовым группам каналов) и посистемный (по циклам потоков объединяемых систем).

При посимвольном объединении импульсы цифровых сигналов объединяемых систем укорачиваются и распределяются во времени так, чтобы в освободившихся интервалах могли разместиться вводимые импульсы других систем. При по канальном объединении цифровых потоков сужаются и распределяются во времени интервалы, отводимые для кодовых групп.

Формирование группового сигнала цифровых систем передачи (посимвольный способ)

Формирование группового сигнала цифровых систем передачи (поканальный способ)

Сигналы цифровой синхронизации необходимы для правильного распределения цифровых потоков на приёмном конце. Объединение цифровых потоков по циклам аналогично по канальному объединению, только обрабатывается (сжимается) во времени и передаётся целиком цикл одного цифрового потока, а потом следующих. Наиболее простым и широко применяемым способом является способ посимвольного объединения.

Объединение цифровых потоков осуществляется в оборудовании временного группообразования.

В состав оборудования входят:

блоки цифрового сопряжения тракта передачи и приема (БЦС_пер), (БЦС_пр), устройства объединения (УО) в тракте передачи и разделения (УP) в тракте приема потоков;

передатчик и приемник синхросигнала (Пер. СС), (Пр. СС);

выделитель тактовой частоты (ВТЧ) линейного цифрового сигнала;

генераторное оборудование (ГО) передающей и приемной станции

Сигналы с выходов БЦС_пер совместно с сигналами цикловой синхронизации поступают на вход схемы объединения. Временной сдвиг между импульсными последовательностями на выходах БЦС_пер обеспечивается управляющими импульсами с ГО. На приеме УР распределяет импульсы группового сигнала по своим БЦС_пр, а также сигналы Пр. СС.

Генераторное оборудование систем передачи более низкого порядка может работать либо независимо от оборудования объединения и разделения цифровых потоков, либо должна обеспечиваться синхронизация общим задающим генератором. В зависимости от этого объединение цифровых потоков будет асинхронным или синхронным.

45. Приемник прямого усиления. Виды избирательности

Радиоприёмник прямого усиления — радиоприёмник, в котором отсутствуют промежуточные преобразования несущей частоты, а усиленный и отфильтрованный от соседних каналов сигнал принимаемой радиостанции поступает непосредственно на детектор

Радиоприёмник прямого усиления состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.

Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.

Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. С УВЧ сигнал подаётся на детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на громкоговоритель или наушники.

Приемник прямого усиления содержит следующие основные элементы (рис. 26.):

- входную цепь для обеспечения частотной избирательности. Наличие контуров в этой цепи позволяет настраивать приемник на различные станции в пределах заданного диапазона частот;

- усилитель высокой частоты (УВЧ) для усиления принятых сигналов по напряжению. УВЧ содержит резонансные настраивающиеся контуры и, следовательно, повышает частотную избирательность приемника;

- детектор для преобразования высокочастотных модулированных колебаний в переменный ток низкой частоты;

- усилитель низкой частоты (УНЧ) для усиления сигналов низкой частоты как по напряжению, так и по току, для обеспечения нормальной работы воспроизводящего устройства (телефона, громкоговорителя и т. д.).

46. Супергетеродинный приемник. Виды избирательности.

Упрощённая структурная схема супергетеродина с однократным преобразованием частоты показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЕ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометромом, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в усилителе ПЧ, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты.

47. Обобщенная структурная схема объединения и разделения ортогональных сигналов Функции Радемахера и Уолша.

48. Кодовое разделение сигналов

При кодовом разделении каналов на одной фиксированной частоте все абоненты передают информацию одновременно.

как формируется сигнал для кодового разделения каналов на примере 2-ФМн сигнала и кодах Уолша.

На осциллограмме (1) присутствует информационный сигнал, т.е. полезная информация. Информационный сигнал (1) перемножаем с кодовой последовательностью Уолша (2). У последовательности Уолша есть длина, у нее 8 импульсов на последовательности. Вся длина последовательности должна уложиться в длину символа. Длительность последовательности = длительности символа. 

Когда начинает передаваться следующий символ, кодовая последовательность начинает опять циклически повторяться от символа к символу. Когда символы “1” и “2” перемножаем с кодовой последовательностью Уолша получаем модулирующую последовательность (3). 

Осциллограмму (3) и будем подавать на модулятор. Если символ “1”, тогда кодовая последовательность какая была, такая и осталась. Если символ “0”, тогда последовательность перевернулась.

Когда осциллограмму (3) подаем на модулятор формируется сигнал с двоичной фазовой модуляцией (2-ФМн), но фаза здесь меняется не каждый информационный символ, а будет определяться частотой следования импульсов кодовой последовательности. Скорость манипуляции — как часто меняется параметра гармонического сигнала. В даннам случае фаза. Здесь скорость манипуляции в 8 раз больше, чем символьная скорость. 

Структура модулятора CDMA

49. Тропосферные, ионосферные и метеорные линии связи. Атмосферные оптические линии связи

Тропосферные, ионосферные и метеорные системы связи.

Тропосферные. Высота Н=8-10 км – тропосферный слой. При высоте H длина линии связи может быть от 150 до 600 км. Для того чтобы решить проблему необходимо обеспечивать высокий энергетический потенциал системы.

Энергетический потенциал - отношение мощности излучения минимальной мощности приема, при которой обеспечивается нормальное функционирование системы связи

Это достигается:

1) использованием остронаправленных антенн;

2) высокая мощность передатчика;

3) использованием малошумящих приёмников Т_шэкв=50-70^о К.

0,3-5 ГГц диапазон тропосферных систем связи.

Можно обеспечить передачу 120 телефонных каналов. Широкое применение в военных войсках

Ионосферные. Они основаны на принципе рассеивания сигналов от неоднородности ионосферы. Н=75-95 км-ионосфера.

Обеспечивается дальность: L = 960-2000 км.

Частота низкая: f = 30-60 МГц.

Метеорные. Они основаны на принципе отражения радиоволн метровое диапазона от использования следов микрометеоритов. Н=80-120 км. Особенность: прерывистость режима работы и передача во время вспышек уровня сигнала 40-70 МГц (любительский диапазон 144 МГц). L=1000-1500 км

Метеорные мирового

В течение суток в земную атмосферу из мирового пространства вторгается около 10¹⁰ твёрдых частиц, суммарная масса которых достигает одной тонны. Врезаясь в верхние слои атмосферы со скоростью 12—75 км/с, эти частицы вследствие трения накаляются, плавятся и в большинстве случаев испаряются, образуя на высоте 80—120 км световые вспышки, названные метеорами (метеор по-гречески — парящий в воздухе). Наибольшее число метеоров имеет место в утренние часы, наименьшее — в вечерние, причем осенью метеоров значительно больше, чем весной. Годичные изменения числа метеоров более выражены в полярных широтах, а суточные - в экваториальной области.

При прохождении радиоволн через ионизированный метеорный след электроны последнего начинают совершать колебания с частотой падающих радиоволн и создают вторичное излучение. Это излучение носит зеркальный, а не рассеянный характер, вследствие чего уровень сигнала в точке приёма оказывается значительно выше, чем в случае ионосферного распространения радиоволн. Следовательно, метеорная радиосвязь на те же максимальные расстояния, что и ионосферная, возможна при использовании сравнительно маломощных передатчиков и простых антенн. В отличие от ионосферных станций станции метеорной связи могут быть не только стационарными, но и подвижными.

Атмосферные оптические линии связи. Оборудование АОЛС (или FSO – Free Space Optics) предназначено для построения беспроводных высокоскоростных защищённых каналов связи, передающих сигнал на расстояние от 50 до 8000 м, на скоростях от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с.

В отличае от радиорелейного оборудования беспроводной связи РРЛ (за исключением E-Band) не требуется получение лицензий и частот, в следствии этого возможно быстрое развертывание сети передачи данных IP, SDH, PDH G.703/E1...E4, Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, STM-1, STM-4. При этом обеспечивается надежная передача большого количества информации на расстояния до 8 км, при скоростях до 10 Гбит/с.

Считается что узконаправленный инфракрасный сигнал сложно перехватить, а сделать это скрытно — еще сложнее. Это позволяет производителям заявлять о повышенной степени безопасности. АОЛС устойчивы к электромагнитным помехам и сами не создают их. 

К сожалению, есть и весомые недостатки. Главным источником недоверия к АОЛС является их зависимость от погодных условий. При дистанции видимости менее 100 метров из-за сильного тумана, снега, дождя, задымления большинство устройств не смогут установить соединение. Поэтому коэффициент доступности канала обычно близок к 0.997. Необходимость прямой видимости между приемопередающими модулями также ограничивает сферу применения АОЛС.

50. Кабельные системы связи, достоинства и недостатки

Достоинства оптоволоконных линий связи:

• низкие потери сигнала;

• высокая пропускная способность;

• мультиканальность;

• нечувствительность к электромагнитным помехам;

• высокая защищенность от помех;

• повышенный уровень безопасности.

Недостатки:

• высокая стоимость кабеля;

• сложность укладки по территории АП, ТС, ВС

51. Импульсные помехи 1 и 2 рода. Причины возникновения. Глазковая диаграмма.