Системы передачи с временным разделением каналов .
Построение систем передачи с временным разделением каналов (ВРК).Сущность временного разделения каналов, структурная схема СП с ВРК. Теорема Котельникова. Виды импульсной модуляции. Сравнительный анализ видов импульсной модуляции и область их применения.
Идея временного разделения каналов заключается в том , что элементы первичного сигнала принадлежащему i-му каналу, передаются в неперекрывающихся интервалах времени свободных от сигналов других каналов по общей линии.
В большинстве своем первичные сигналы являются аналоговыми (непрерывными) и идея ВРК определяет необходимость проведения операции дискретизации.
Эта операция выполняется в соответствии с теоремой Котельникова. Она формулируется так: всякий непрерывный во времени сигнал со спектром ограниченным по частоте может быть представлен последовательностью его отсчетов (мгновенных значений ), в взятых через интервал времени:
ТД = 1/FД, FД ≥ 2FB.
Каждому сигналу предоставляется свой канальный интервал.
Операция дискретизации осуществляется с помощью канальных электронных ключей
Рис. 8.1. Структурная схема системы передачи с временным разделением каналов
Интервал времени между ближайшими импульсами группового сигнала ТK называется канальным интервалом или тайм-слотом (Time Slot). Из принципа временного объединения сигналов следует, что передача в таких системах осуществляется циклами, то есть периодически в виде групп из Nгр = N + n импульсов, где N – количество информационных сигналов, n – количество служебных сигналов (импульсов синхронизации – ИС, служебной связи, управления и вызовов). Тогда величина канального интервала:
ΔtK = ТД/Nгр.
Рис.8.2. К пояснению метода временного разделения каналов.
При временном разделении каналов возможны следующие виды модуляции :
1.АИМ -амплитудно-импульсная модуляция;
2.ШИМ - широтно-импульсная модуляция;
3.ФИМ –фазоимпульсная модуляция;
4.ЧИМ – частотно-импульсная модуляция.
АИМ .
При АИМ периодическая последовательность импульсов изменяется в соответствии с изменением модулирующего сигнала.Различают (АИМ -1) амплитудно-импульсную модуляцию первого рода (при ней вершины импульсов изменяются в соответствии с модулирующим сигналом) При ( АИМ -2) амплитудной модуляции второго рода вершина импульсов плоская и равна амплитуде импульса в момнент дискритизации . При скаважности импульсов больше десяти различия между АИМ-1 и АИМ-2 исчезают. АИМ модуляция проста в реализации, но имеет низкую помехоустойчивость, так как любая помеха изменяет амплитуду импульса и искажает форму восстанавливаемого сигнала.АИМ обычно используется как промежуточный вид модуляции при реобразовании аналогового сигнала в цифровой.
ШИМ .
При ШИМ спектр сигнала меняется взависимости от длительности сигнала.Минимальному уровню сигнала соответствует минимальная длительность импульса и, соответственно, максимальный спектр сигнала.
При этом амплитуда импульсов остается неизменной. При односторонней ШИМ (ОШИМ) изменение длительности происходит только за счет перемещения
одного из фронтов заднего или переднего. При двухсторонней ШИМ изменения длительности происходит относительно тактовой точки. Более помехоустойчивый способ передачи в сравнении с АИМ. Для избавления от амплитудных искажений применяется ограничитель амплитуд. ШИМ используется в МСП импульсной радиосвязи, а так же в некоторых радиотелеметрических системах , системах телеконтроля и телемеханики.
ФИМ .
ФИМ представляет собой разновидность временной импульсной модуляции.
Существует несколько разновидностей ФИМ
ФИМ 1-го рода ПРИ ней временной сдвиг импульсов пропорционален значению модулирующего сигнала в момент появления импульса . ФИМ-2 импульсная модуляция при которой временной сдвиг пропорционален значению модулирующего сигнала в тактовых точках. Обычно применяется ФИМ-2 .При отрицательных значениях модулирующего сигнала импульсы смещаются влево, а при положительных вправо.
В аппаратуре с ВРК и аналоговыми методами модуляции наибольшее применение получила ФИМ, так как при её использовании можно уменьшить мешающее действие аддитивных шумов и помех путём двухстороннего ограничения импульсов по амплитуде, а также оптимальным образом согласовать неизменную длительность импульсов с полосой пропускания канала. Именно в системах передачи с ВРК используется, в основном, ФИМ.
ЧИМ .
При ЧИМ изменяется частота следования импульсов в зависимости от амплитуды модулирующего сигнала.
Вопросы для самоконтроля.
1.Как звучит теорема Котельникова?
2.Почемк теорема Котельникова применима только к непрерывным сигналам с ограниченным спектром?
3.Что такое АИМ-1 и АИМ-2, в чем их отличие?
4.ШИМ –модуляция ,способы реализации преимущества и недостатки?
5.ФИМ- модуляция , способы реализации преимущества и недостатки?
6.Назначение фильтров нижних частот, включаемых на входе канальных амплитудно-импульсных модуляторов.
7.Назначение фильтров нижних частот , включаемых на выходе канальных селекторов.
8.Необходимость синхронной работы канальных амплитудно- импульсных модуляторов и канальных селекторов.