dsd11-12 / dsd-11=ТКС / full

Введение

К телекоммуникационным системам относятся системы радио, телевещания и телефонная связь. Передача информации в этих системах первоначально начиналась с обработки аналоговых сигналов от микрофонов и телекамер. В настоящее время вещательные и телефонные системы стали все больше обращаться к цифровым преобразованиям аналоговых сигналов.

Развитие технологии и схемотехники кремниевых ИМС привело к существенному улучшению, как параметров отдельных компонентов, так и характеристик интегральных схем в целом. Это явилось основой значительного прогресса в области создания систем связи и телекоммуникации.

Подготовка специалистов в области проектирования ИМС для систем связи связана с большими трудностями, обусловленными отсутствием соответствующей учебной литературы, учитывающей специфику интегрального изготовления компонентов.

Цель данного учебного пособия – показать взаимосвязь между способами спектрального преобразования электрических сигналов, электрическими схемами устройств, а также электрофизическими параметрами активных компонентов ИМС.

Пособие состоит из восьми разделов.

В первом разделе рассматривается классификация сигналов и систем связи. Вводится понятие идеальной системы связи.

Второй раздел пособия посвящен представлению сигналов в спектральном виде. Приведены конкретные примеры преобразования сигналов из временной области в частотную.

1

Втретьем разделе рассмотрены шумовые характеристики активных и пассивных компонентов кремниевых интегральных схем. Предложены эквивалентные схемы и методики расчета шумов.

Четвертый раздел пособия посвящен преобразованию сигналов в нелинейных радиотехнических цепях. Рассматриваются виды аппроксимации нелинейных элементов, а также простейшие способы спектрального преобразования сигналов. Приводятся структурные и электрические схемы, обеспечивающие данное преобразование.

Впятом разделе обсуждается схемотехника создания активных фильтров и гираторов на основе операционных усилителей. Приведены соотношения, позволяющие осуществить быстрый, инженерный расчет компонентов фильтра.

Вшестом разделе приводится схемотехника балансных смесителей. Рассматриваются схемы аналогового умножителя, модулятора и детектора, реализованные на ячейке Гильберта, и его способы линеаризации. Также приводятся потенциометрические и пассивные балансные смесители.

Вседьмом разделе рассматриваются схемы с фазовой автоподстройкой частоты. Приведены некоторые схемотехнические варианты реализации фазового детектора и генератора управляемого напряжением. Предложена классификация схем фазовой автоподстройки частоты.

Последний, восьмой раздел дел посвящен применению схем с фазовой автоподстройкой частоты. Рассмотрены синтезатор частот, детекторы частотно-модулированных и амплитудномодулированных сигналов, синхронизация и восстановление сигналов тактовых импульсов. Приведены примеры реализаций.

2

1.Телекоммуникационные системы

1.1.Классификация сигналов и телекоммуникационных систем

Получение информации с использованием систем связи (телекоммуникационных систем) связано с передачей сигналов. Применительно к сигналам можно говорить об их классификации.

1. По способу представления сигналы можно описывать с помо-

щью формульной одномерной модели (например: U(t)=U0cos(ωt)) или с помощью многомерной векторной модели (например: система напряжений на клеммах многополюсника U(t)={U1(t), U2(t)… Un(t)}).

2. По возможности точного предсказания в любой момент времени электрические сигналы можно разделить на детерменированные (определенные) и случайные. Детерменированные сигналы можно точно определить в любой момент времени и следовательно их можно задать формулой, алгоритмом или таблицей. Случайные сигналы не могут быть точно описаны в любой момент времени. К ним относятся помехи и шумы. Такие сигналы описываются с помощью математического аппарата теории вероятности.

2.1. В рамках детерминированных сигналов вводят понятие импульсных сигналов или импульсов, – т.е. колебаний, которые существуют в пределах конечного отрезка времени.

Различают видеоимпульсы и радиоимпульсы. Примеры видео и радиоимпульсов показаны на рис.1.1. Если U0(t) – видеоимпульс, то со-

ответствующий ему радиоимпульс имеет вид: U(t)= U0(t)cos(ωt+ϕ), где ω и ϕ произвольны.

5

2.2. По способу представления в детерминированном виде различают сигналы аналоговые, дискретные и цифровые. Аналоговый сигнал можно представить в виде непрерывной функции. Дискретный сигнал отличается от аналогового тем, что является частью (счетным множеством) аналогового сигнала. Примеры аналогового и дискретного сигналов показаны на рис. 1.2.

а) – U0(t)-видеоимпульс б) – U(t)- радиоимпульс

Рис.1.1. Примеры видео и радиоимпульсов

а)- аналоговый б)- дискретный Рис.1.2 Примеры сигналов

6

Квантование, т.е. дискретизация аналоговых сигналов реализуется электронными устройствами по времени при переменной амплитуде и по амплитуде при переменной длительности рис.1.3.

Рис.1.3 Квантование аналогового сигнала а)- аналоговый; б)- по времени; в)-по амплитуде

Таким образом, любая телекоммуникационная система обрабатывает цифровые, аналоговые, смешанные (цифровые и аналоговые) или дискретные сигналы.

Всякая телекоммуникационная система содержит приемник, передатчик и устройства обработки сигнала рис.1.4.

Рис.1.4. Структурная схема телекоммуникационной системы

7