книги из ГПНТБ / Константинов П.А. Авиационная радиосвязь

Тогда из (3.20) имеем

*0 опт U 2

^т т

2 - Umkoопт е 2о"

1

Логарифмируя обе части последнего равенства, получим

к нулю, поэтому вторым слагаемым в правой части равенства (3.22) можно пренебречь. Таким образом, при больших 'отноше­ ниях сигнала к помехе оптимальное значение порога равно по­

Выражения (3.20), (3.21) и (3.23) дают возможность по­ дстроить зависимость относительной величины оптимального по-

Рис. 3.5. Зависимость относительной вели­ чины оптимального порога от отношения сигнала к помехе

рога от отношения сигнала к помехе. Такая зависимость приве­ дена на рис. 3.5, откуда видно, что при различных отношениях Umja оптимальный порог составляет различную долю от ампли­ туды сигнала Uт.

70

слуховом приеме используется неравномерный код Морзе. В этом случае оператор должен различать посылки различной длительности, что достигается наблюдением за сигналом в те­ чение всей длительности посылки. Таким образом, оператор как бы производит интегрирование и, в отличие от метода про­ бы, здесь имеет место своего рода интегральный прием. Больше тою, при слуховом приеме своеобразное интегрирование рас­ пространяется на всю кодовую комбинацию, соответствующую данному знаку (букве). При использовании кода Морзе иска­ жение одной или даже двух посылок обычно не приводит к по­ явлению нового знака и опытный оператор может скорректиро­

обычно не устанавливается порога срабатывания. Порог авто­ матически устанавливается самим радистом, который анализи­ рует принятый сигнал и, в зависимости от громкости, регистри­ рует посылку или паузу. У опытных радистов этот процесс ана­ лиза приобретает характер условного рефлекса. При сильных сигналах оператор будет считать посылкой сильные, отчетливо слышимые колебания; при слабых сигналах оператор будет вы­ делять и более слабые колебания на фоне помех. Таким обра­ зом, при слуховом приеме .имеет место своеобразная регули­ ровка порога на оптимальное значение применительно к различ­ ной силе принимаемых сигналов.

Перечисленными особенностями слухового приема телеграф­ ных сигналов объясняется его более высокая помехоустойчи­ вость по сравнению с автоматическим телеграфным приемом-. Удовлетворительный слуховой прием обеспечивается при отно­ шении сигнала к помехе

—— = 0,5 — 1,5.

Код М'Орзе применяется также при автоматическом приеме на ондулятор. В этом случае производится регистрация на про­ тяжении всей длительности посылки. Здесь тоже имеет место своего рода интегрирование, так как при чтении текста решение о регистрации того или иного значения сигнала оператор при­ нимает в результате анализа колебания в течение всей посылки, а также в результате сопоставления принятой комбинации с ближайшей возможной, наиболее подходящей по смыслу сооб­ щения.

При приеме на ондулятор обеспечивается более высокая помехоустойчивость по сравнению с приемом по методу пробы в буквопечатающих системах связи. Для удовлетворительного приема необходимо иметь отношение сигнала к помехе

= 2 - 3.

72

Сигнал со случайными амплитудой и фазой

Анализ помехоустойчивости системы с амплитудной мани­ пуляцией при случайной фазе сигнала проведен в предположе­ нии, что амплитуда сигнала Umявляется постоянной величиной. ■Однако в ряде случаев это предположение является сильной идеализацией условий связи. Так, при многолучевом распростра­ нении коротких волн (гл. II, § 2) плотность вероятности ампли­ туды сигнала Uc выражается законом Релея

где ос2 —.дисперсия сигнала. Такому же закону подчинено рас­ пределение огибающей нормального шума [см. формулу (3.17)]. Распределение опирающей суммы сигнала и нормального шума также будет выражаться законом Релея

_ и*

причем дисперсия о / равна сумме дисперсий сигнала и высо­ кочастотного нормального шума

as = Ос2 + °2-

Выражение (3.25) определяет распределение амплитуды ко­ лебания при посылке. Распределение амплитуды колебания-при паузе будет определяться выра­ жением (3.17):

IP

и- ы

W 2(U) = ^ - e

73

Таким образом, суммарная вероятность ошибки равна

Величина вероятности ошибки Р и в данном случае зависит от порога ho. Оптимальный порог ограничения, при котором Р

1п ( 1 + а 2)= а 2 - - ^ 1 +

поэтому

са

75

Так как Я-С 1, In (1 — 2Р )~ —2Р, поэтому вероятность ошибки равна

Чтобы сравнить помехоустойчивость системы связи с ампли­ тудной манипуляцией при случайной и неслучайной амплитудах

= — Кроме того, будем считать, что дисперсия помехи так-

V 2

же одинакова. При этом предположении зависимость (3.28) мо­ жет быть изображена на том же рис. 3.3 в функции отношения

——.Величина Umозначает в данном случае эквивалентную не-

о

случайную амплитуду сигнала, дающую то же действующее значение, что и случайная амплитуда. На рис. 3.3 выражению (3.28) соответствует кривая 3. Из сравнения кривых 3 и 2 вид­ но, что при случайной амплитуде помехоустойчивость системы связи будет значительно ниже, чем при постоянной амплитуде сигнала.

§ 2. ЧАСТОТНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ

Общие сведения

Методы частотной манипуляции были известны сравнитель­ но давно и применялись еще в дуговых передатчиках. Примене­ ние амплитудной манипуляции в таких передатчиках осложня­ лось трудностью управления колебаниями. В то время, как ■сорвать колебания дугового генератора можно достаточно про­ сто снятием с дуги напряжения, осуществить его возбуждение значительно труднее. Для этого необходимо снова подать на ду­ гу напряжение, сблизить электроды дуги до контакта и затем раздвинуть их до нормальногорасстояния. Ясно, что манипу­ ляционное устройство, выполняющее подобные операции, было бы громоздким, практически неприемлемым.

76

При частотной манипуляции дугового генератора колебания излучаются непрерывно, а изменение частоты колебаний дости­ гается путем изменения параметров колебательного контура, например, замыканием части витков контура. Практическое вы­ полнение подобных операций несложно.

Таким образом основное преимущество, которое обусловило, применение частотной манипуляции дуговых генераторов, заклю­ чалось в простоте ее практического получения. Более высокая помехоустойчивость такого вида манипуляции не использова­ лась. Прием сигналов осуществлялся с помощью обычного приемника амплитудной манипуляции, который настраивался на частоту позитивной посылки. Негативная посылка на другой час­ тоте не использовалась и представляла собой паразитное излу­ чение. Когда дуговые генераторы были заменены ламповыми,, позволявшими легко осуществлять амплитудную манипуляцию,, частотная манипуляция была оставлена.

В настоящее время выяснено, что частотная манипуляция обладает более высокой помехоустойчивостью по сравнению с амплитудной манипуляцией. Благодаря этому качеству частот­ ная манипуляция сейчас снова находит все более широкое при­ менение.

Система с частотной манипуляцией является системой с ак­ тивной паузой. При позитивнойшосылке передатчик излучает ко­ лебания частоты / 1, при негативной — колебания частоты fo. Два различных значения сигнала отличаются частотой коле­ баний

и, (t) = Umcos (a)j t — tpj);

«2 (0 = Umeos(w21— cp2).

Фазы сигналов <?2в общем случае будут случайными. Средняя частота передачи равна

Разность U—/2 называется сдвигом частоты, а половина этой разности, т. е. отклонение частоты от среднего значения, назы­ вается девиацией частоты

(3.29)-

Отношение девиации к основной частоте манипуляции

называется индексом частотной манипуляции.

7Т

указанных недостатков способ частотной манипуляции с разры­ вом фазы не .находит практического применения.

Практическое применение нашел другой способ частотной манипуляции. В этом случае манипуляция частоты осущест­ вляется путем изменения параметров колебательной системы автогенератора, например, с помощью дополнительной емкости, подключенной к колебательному контуру (рис. 3.7, б) . В мо­ мент перехода с одной частоты на другую фазы колебаний по­ зитивной и негативной посылок будут одинаковыми, поэтому та­ кой способ называют способом частотной манипуляции без разрыва фазы.

На практике применяются различные схемы частотной мани­ пуляции без разрыва фазы. На рис. 3.8, а приведена схема час­ тотной манипуляции при непосредственном изменении частоты автогенератора с кварцевой стабилизацией. Изменение частоты

а)

Манипуляционный сигнал танипуля-а—га д

. ционныи сигнал °

Рис. 3.8. Схема частотной манипуляции при непосредственном изменении частоты автогенератора:

а — блок-схема передатчика; б — способ изменения частоты автогенератора с квар­ цевой стабилизацией

автогенератора можно осуществлять с помощью подключаемой к кварцу дополнительной реактивности, например, с помощью индуктивности, включенной последовательно с кварцем (рис. 3.8,6). Роль дополнительной реактивности может играть также реактивная лампа. Изменением напряжения на ее сетке можно обеспечить изменение эквивалентной реактивности, а следова­ тельно, и частоты автогенератора.

Связные радиостанции, как правило, предназначаются для работы в диапазоне частот. В рассмотренной схеме частотной манипуляции смена частоты связи может быть обеспечена сме­ ной кварца и перестройкой колебательных систем всех ступе­ ней передатчика. Для использования всего диапазона частот радиостанции потребуется большое количество сменных кварцев. Это является существенным недостатком схемы непосредствен­ ного управления частотой автогенератора с. кварцевой стабили­ зацией. Достоинство такой' схемы заключается в возможности получения высокой стабильности частоты, в простоте схемь!.

79