книги из ГПНТБ / Гойхман Э.Ш. Основы теории передачи информации в автоматизированных системах управления

частот, что приводит к увеличению объема сигнала и уровня помех. Оптималь­ ной с точки зрения использования объема сигнала является система, в которой для передачи одного и того же объема информации с заданной достоверностью требуется минимальный объем сигнала. Можно показать, что при наличии флюктуационных помех оптимальной в этом смысле является система с т —6. Она обеспечивает передачу информации сигналами с объемом в 2—2,5 раза мень­ шим объема сигнала в бинарной (двухпозицнонной) системе.

4.10.3. Двукратная фазовая манипуляция (ДФМ)

Принцип ДФМ заключается в том, что каждому сочетанию по­ сылок «1» и «0» обоих каналов соответствует одно из четырех

фазы передаваемого сигнала (рис- 4.54). На передающей стороне

Рис. 4.54

результирующий сигнал образуется путем сложения находящихся между собой в квадратуре сигналов обоих каналов, каждый из которых манипулируется по фазе на 180° (сплошной или пунктир­ ный векторы на рис. 4.54) в соответствии с передаваемым сообще­ нием. Блок-схема системы и положения соответствующих векторов сигнала для случая передачи по обоим каналам посылок «1» при­ ведены на рис. 4.55.

На приемной стороне принятый сигнал сравнивается в двух фазовых детекторах по фазе с двумя находящимися между собой в квадратуре опорными напряжениями первого (Uоп ) и второго

{Уоп,) каналов.

Если принятый сигнал имеет составляющую, синфазную с опор­ ным напряжением одного из каналов, то на выходе фазового де­ тектора этого канала образуется посылка «1»; при наличии про­ тивофазной составляющей — посылка «0». Составляющие сигнала, находящиеся в квадратуре с опорными напряжениями, эффекта на выходах фазовых детекторов не создают.

Сигнал при ДФМ обладает такой же шириной частотного спектра, как и при ФМ. В то же время пропускная способность оказывается вдвое больше.

190

Рис. 4.55

Вместе с тем ДФМ обладает несколько меньшей помехоустой­ чивостью, чем ФМ. Это объясняется тем, что при ДФМ расстоя­ ние между концами векторов соседних сигналов Ai и А 2 (рис.4.56)

в У 2 раз меньше, чем при ФМ; для возникновения ошибки при приеме достаточно, чтобы под воздействием помехи фаза резуль­ тирующего колебания сигнала и помехи изменилась на 90° (а не на 180°, как в случае однократной ФМ).

вг'

Рис. 4.56

В соответствии с этим двукратную систему ДФМ можно

Необходимо подчеркнуть, что ДФМ еще в большей степени, чем ФМ, свойственно явление обратной работы.

Вслучае применения фазочувствитёльной схемы Пистолькорса

сделением на 4 и последующим умножением частоты здесь воз­ можны четыре устойчивых состояния делителя, из которых лишь одно соответствует нормальной работе дешифратораПоэтому си­ стема ДФМ в чистом виде практического применения не нашла.

i4.10.4. Двукратная относительная фазовая манипуляция (ДОФМ)

Достоинства ДФМ в значительной мере реализуются в системе ДОФМ, которая практически свободна от явления обратной ра­ боты.

Здесь, как и при ДФМ, передаваемый сигнал имеет четыре воз­ можных значения фазы. Однако, как и в случае ОФМ, информа­ ция содержится в соотношении фаз несущих колебаний п-й и '(п—1)-й посылок Д<р=?н—фл-1 . В зависимости от сочетания зна­ ков двоичных посылок в обоих каналах величина Дф может, на­ пример, принимать значения', указанные в таблице (стр. J94).

Соответствующее приведенной таблице правило кодирования показано на векторной диаграмме рис. 4.57, где в качестве опор­ ного следует рассматривать вектор колебания предыдущей по­ сылки. •

192

Рис. 4.57

Принцип формирования фазово-манипулированиого сигнала в соответствии с этим правилом иллюстрируется также приведенны­ ми на рис. 4.58 временными и векторными диаграммами сигнала при одновременной передаче методом ДОФМ кодовой комбинации 1110010 по первому каналу и комбинации 1111001 — по второму. Как и при ОФМ, первая посылка информации не несет.

Принцип ДОФМ в сочетании с иутегральиым приемом реали­ зуется в 40-канальной телеграфной аппаратуре «Кинеплекс» 117]. В аппаратуре имеется 20 частотных каналов,.в каждом из кото­ рых осуществляется двукратная относительная фазовая манипу­ ляция колебаний поднесущей частоты данного капала по правилу,' приведенному на рис. 4.57.

Манипулированные по фазе посылки каждого из 20-частотных каналов и формируемое на передающей стороне синусоидальное напряжение синхронизации с'частотой 2915 гц поступают в линию связи и далее па приемное устройство.

Блок-схема приемного устройства одного из частотных каналов приведена на рис- 4.59. В нем реализуется вариант ДОФМ со сравнением фаз соседних посылок. Из принятого синусоидального напряжения с частотой 2915 гц формируются синхронизирующие импульсы с частотой следования, равной частоте следования по­ сылок. С помощью коммутатора, управляемого синхронизирующи­ ми импульсами, нечетные посылки поступают на первый элемент памяти, а четные — на второй.

В качестве элементов памяти ( t3—Tc =9,1 мсек), являющихся одновременно интеграторами в схеме интегрального приема, ис­ пользуются электромеханические резонаторы с высокой доброт­ ностью (Q=1000). Для выявления знаков посылок на выходах обоих каналов приемного устройства, как и в случае ДФМ, здесь имеется два фазовых детектора. Поскольку принятый сугнал обра­ зован двумя сдвинутыми между собой на 90° составляющими, то на один из детекторов задержанная посылка поступает для сравнения непосредственно, а на другой через фазовращатель со сдвигом фаз в 90°.

Каждый из интеграторов за время посылки накапливает энер­ гию (рис. 4.60) и затем запоминает ее на интервал времени (рав­ ный также Тс), в течение которого ее колебания играют роль опорного напряжения фазового детектора.

194

примерная временная диаграмма фозоЗых соотношений между соседними посылками

Рис. 4.58

СО

а

5лок-схема приемное/ vac/пи аппаротррб/„ Нинеплеке'

Рис. 4.59

Зпюры напряжении набь/xode а бь/xode резонаторов

Входное/

ФМ сигнал

to

Рис. 4.60

Так, например, во время нечетных посылок первый фильтр на­ капливает энергию. В это время па обоих фазовых детекторах происходит сравнение фаз этой посылки и предыдущей (фаза ко­ торой «запоминается» вторым интегратором).

В момент окончания нечетной посылки колебания во втором интеграторе мгновенно гасятся с помощью схемы, управляемой синхронизирующими импульсами; тем самым этот фильтр подго­ товляется к приему очередной четной посылки. Благодаря высокой добротности резонатора напряжение па выходе первого элемента памяти сохраняется'. За время четной посылки второй -интегратор накапливает энергию неодновременно на обоих фазовых детекто­ рах фаза колебаний его посылки сравнивается с фазой предыду­ щей посылки. Далее процесс продолжается аналогично. Примене­ ние в качестве интеграторов коммутируемых узкополосных фильт­

ствить частотное уплотнение с малым разносом между поднесущими соседних каналов без заметных взаимных помех. Для этой цели каждая из поднесущих частот совмещена с ближайшим ну­ лем резонансной характеристики соседнего капала, т- е. поднесу­

щие размещены между собой па интервалах, равных — (рис. 4.61), ' /?

Рис. 4.61

Это позволило в системе «Кинеплекс» разместить в полосе час­ тот 3000 гц без заметных взаимных помех 20 двукратных (ДОФА1) каналов с интервалами между подпесущими в ПО гц, при длительностях элементарных посылок в 9,1 мсек (рис. 4.61). При этом эффективность использования полосы составляет около одного бода на герц.

Спектр сигнала при ДОФМ занимает примерно такую же по­ лосу, как и при ОФМ(АМ).

Существенным достоинством ДОФМ является то, что при оди­ наковой полосе пропускная способность при ее использовании оказывается вдвое большей, чем при ОФМ и AM.

198

Рассматривая ДОФМ как эквивалентную ОФМ со значением /а= можно показать, что вероятность ошибки при воздействии

флюктуационных помех характеризуется выражением

т. е. несколько ниже, чем при ОФМ. Однако при больших значе­ ниях / эта разница невелика (prtc. 4.42).

§ 4.11. Сравнительная оценка систем передали двоичных сигналов

4.11.1. Сравнительная качественная оценка систем передачи двоичных сигналов

Наибольший практический интерес представляет сравнительная оценка методов ЧМ, ОФМ и ДОФМ.

Для объективной'сравнительной оценки различных методов пе­ редачи двоичных сигналов наряду с помехоустойчивостью (харак­ теризуемой вероятностью ошибки) необходимо учитывать и такие факторы, как пропускная способность капала и полоса частот, за­ нимаемая сигналом- В настоящее .время отсутствует единый кри­ терий сравнительной оценки качества канала. В качестве подобно­ го критерия может быть в первом приближении принят 118] коэф­ фициент

где

С— пропускная способность канала в двоичных единицах на" секунду;

ный прием), ОФМ и ДОФМ полученными ранее выражениями

(4.75), (4.84J, (4.86);

±F — минимальные значения полосы частот, необходимые для реализации этих значений Рош.

При сравнительной оценке качества различных каналов с по­ мощью выражения (4.87) следует учитывать, что:

1) для всех рассматриваемых систем (кроме ЧМ) ДF— ~ ,

* С

где Тс— длительность элементарной посылки. Для системы с уз­ кополосной ЧМ требуется примерно вдвое большая полоса;

2) при равных длительностях посылок система ДОФМ обеспе­ чивает вдвое большую пропускную способность, чем однократные. Учитывая это, получим

1 99