Наиболее распространена двухканальная частотная телеграфия (ДЧТ или 4-FSK), когда излучаются четыре частоты в зависимости от сочетания символов в каналах: при сочетании 0,0 излучается частота f1; при сочетании 1,0 - частота f2; при сочетании 0,1 -
излучается частота f3; при сочетании символов 1,1 - частота f4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Разности частот (f2 – f1) = (f3 – f2) = (f4 – f3) = |
f называют сдвигом (или разносом) |
||||||||||||||||
частот. В диапазоне 0,5…30 МГц (СВ, КВ), где осуществляется большая часть |
|||||||||||||||||
радиотелеграфных связей, сдвиги частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
составляют 125…500 Гц. |
|
|
|
|
|
|
1-й канал |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
При ЧТ с резкими скачками частоты от f1 до f2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
|
|
|
t |
||||||
|
|
|
|
|
2-й канал |
|
|
|
|
||||||||
и обратно спектр получаемого сигнала имеет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
1 |
|
|
|
t |
||
большое число составляющих, которые не |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f4 |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
попадают в полосу приёмного устройства, но |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|||
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
которые создают значительные помехи работе |
f2 |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
f1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|||
других линий радиосвязи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
21
Поэтому при ЧТ принимают меры к ограничению внеполосных спектров до уровня -60…-80 дб. Например, изменять частоту не скачком, а плавно, в течение некоторого времени
(0,1...0,15)
где Э – длительностьФР элементарнойЭ посылки.
Сформировать сигнал ЧТ можно коммутацией частот двух КАГ. Но при этом могут иметь место скачки фазы до 1800 в моменты переключения генераторов, что приведёт к расширению спектра выходного сигнала и к возрастанию внеполосных составляющих.
Этот недостаток можно устранить, применив деление частоты получаемого сигнала ЧТ в N раз (рис.).
При N ≈ 100…150 скачки фазы уменьшаются до ≈ 1,2…1,80, но одновременно понижается основная частота выходного колебания.
U |
|
|
|
|
П |
Н |
П |
t |
|
f1 |
э |
|
|
|
П |
П |
t |
||
Н |
||||
f2 |
фр |
|
|
|
|
|
|
||
фр= (0,1-0,15) э |
|
|||
КАГ1 |
f1 |
Делитель |
|
|
|
|
|
частоты |
КАГ2 |
f2 |
1:N |
|
Усилитель
Выход
22
Скачки фазы при формировании сигнала ЧТ можно устранить в следующей схеме, где частоты f1 и f2 образуются как боковые составляющие спектра АМ сигнала при модуляции несущей частоты f0 сигналом с частотой FМ = f / 2, и моменты переключения частот f1 и f2 синхронизировать с частотой FМ, так, чтобы коммутация происходила в моменты перехода сигнала FМ через нулевой уровень.
|
|
|
|
|
|
|
|
Синхронизация |
|
Манипулятор |
|
|
Вход |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
FМ = |
f / 2 |
FМ |
f0 + FМ |
f1 = (f0 + FМ) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФВБП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Балансный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходной |
f2 = (f0 -FМ) |
||||
|
|
|
КАГ |
|
|
|
|
модулятор |
|
|
f0 - FМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фильтр |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выход |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
f0 |
|
|
|
|
|
|
|
ФНБП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сдвиг f = 2FМ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сигнал несущей частоты подавляется в балансном модуляторе, на выходе которого существуют колебания верхней боковой полосы (ВБП) (f0 + FМ) и нижней
боковой полосы (НБП) (f0 – FМ) , которые разделяются фильтрами и через |
|
коммутатор, управляемый манипулятором, поступают на выход, обеспечивая |
|
частоты |
|
f1 = (f0 + FМ) и f2 = (f0 – FМ) со сдвигом f = 2FМ. |
23 |
ЧТ можно осуществить путём изменения частоты КАГ, коммутируя параллельно кварцу ёмкость в соответствии с манипулирующим сигналом. В этом случае также не будет скачков фазы колебаний, но трудно получить большой сдвиг частот.
Формирование сигналов ЧТ и ДЧТ непосредственно на рабочей частоте передатчика способствует уменьшению побочных продуктов излучения.
24
На рис. представлена структурная схема возбудителя, содержащего автогенератор Г2, управляемый напряжением (ГУН), частота которого fвых стабилизирована системой ФАПЧ, содержащей делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД). Эталонный сигнал поступает от опорного генератора (ОГ) через делитель с коэффициентом т.
При нормальной работе схемы должны выполняться условия: f1/m = fВЫХ/n,
fВЫХ = fН = f1nН/m |
при нажатии, |
fВЫХ = fП = f1nП/m |
при паузе; |
f1(nП - nН)/m = 2 f |
- сдвиг частоты; |
f1(nП + nН)/2m = f1n0/m = f0 - значение частоты без манипуляции.
Структурная схема формирователя сигналов ЧТ на рабочей частоте
Так как выходной сигнал обеспечивает ГУН, то имеет место ЧТ без «разрыва»
фазы, а необходимый сдвиг частоты обеспечивается изменением коэффициента |
|
деления ДПКД с nП на nН. |
25 |
Основные достоинства частотных видов модуляции (манипуляции):
-постоянство амплитуды огибающей модулированного сигнала (небольшие ее изменения при использовании фильтра для ограничения спектра). Это дает возможность использовать высокоэффективные нелинейные режимы усиления (B,C) ;
-малый уровень побочного излучения (боковых лепестков в спектре), что приводит малой паразитной АМ при ограничении спектра;
-возможность использования некогерентной демодуляции сигнала. В приемнике можно не использовать схему восстановления несущей частоты, что ведет к существенному упрощению структуры приемника.
Фазовая телеграфия
В настоящее время в системах передачи дискретной информации (многоканальные и космические системы связи, телеметрические системы) широко используют фазовую манипуляцию, называемую по аналогии с АТ и ЧТ фазовой телеграфией (ФТ или PSK - Phase Shift Keying ).
При ФТ передатчик излучает колебание одной частоты, начальная фаза которого может принимать два или более дискретных значения в зависимости от сообщения.
Работа на одной частоте обеспечивает лучшую помехоустойчивость и даёт энергетический выигрыш.
При передаче одноканального сигнала, (однократной телеграфии или BPSK – Binary Phase Shift Keying ), при ФТ символам 0 и 1 соответствуют фазы излучаемого колебания 00 и 1800. Такой
режим носит название π-манипуляции. Рис. Временная форма сигнала BPSK:
а – цифровое сообщение; б – модулирующий сигнал; в – модулированное ВЧ-колебание
27
|
VT1 |
VT2 |
|
VT |
|
|
Выход |
|
|
ФТ |
|
С1 |
С2 |
|
|
Uω |
|
|
|
|
|
–ЕИ |
|
|
R |
R / |
|
|
2 |
1 |
|
|
R |
R |
+ЕК |
|
/ |
||
|
1 |
2 |
|
|
VT3 |
VT4 |
|
VT3, VT4 коммутируют поочередно VT1, VT2
Рис.Схема осуществления π-манипуляции
Простейший фазовый манипулятор м.б. выполнен по принципу коммутации фазовращателей, обеспечивающих нужные сдвиги фазы несущей частоты. При этом моменты коммутации фазы нужно синхронизировать с несущим колебанием.
Наибольшую экономию спектра и лучшую помехоустойчивость обеспечивает относительная фазовая телеграфия (ОФТ), или фазоразностная манипуляция (ФРМ),
при которой смена фазы производится только при переходе сигнала от 1 к 0 или |
|
наоборот (уменьшается частота манипуляций – сужается спектр). |
28 |
|
При демодуляции фаза ФМ радиосигнала сравнивается с фазой восстановленного на приемном конце опорного колебания (несущей).
Из-за случайных искажений радиосигнала может иметь место неопределенность фазы восстановленной несущей, что является причиной так называемой обратной работы, при которой двоичные посылки принимаются за "негатив". Для устранения этого явления применяется разностное кодирование фазы передаваемых радиоимпульсов. Такую манипуляцию фазы называют дифференциальной, фазоразностной или относительной фазовой манипуляцией (ОФМ).
В цифровых РРЛ с ОФМ при передаче информации кодируется не сама фаза радиосигнала, а разность фаз (фазовый сдвиг) двух соседних радиоимпульсов. Правило кодирования при ОФМ приведено на рис.
переход 1→1 - скачек фазы 1→0 - нет скачка фазы 0→0 - нет скачка фазы 0→1 - скачек фазы.
Алгоритм кодирования - логическая операция неравнозначности над входной последовательностью m(k) и преобразованной выходной d(k) последовательностью, задержанной на один бит (смещенной по времени).
29
Математически это записывается в виде формулы: ,
где mk - исходная последовательность, dk - преобразованная последовательность
(при расчетах предполагается, что первый бит преобразованной последовательности равен 1).
Аналогично производится преобразование входящей последовательности для получения относительной фазовой модуляции и во втором случае, то есть когда требуется, чтобы фаза сигнала менялась каждый раз при появлении на входе логической единицы. В этом случае формула не содержит инверсии.
30
Если M = 2, то фазовая манипуляция называется двоичной фазовой манипуляцией ((BPSK, B-Binary — 1 бит на 1 смену фазы), если M = 4 — квадратурной фазовой манипуляцией (QPSK, Q-Quadro — 2 бита на 1 смену фазы), M = 8 (8-PSK — 3 бита на 1 смену фазы) и т. д.
Двоичная фазовая манипуляция (BPSK)
Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)
Восьмеричная фазовая манипуляция (8-PSK)
31