1.2.4. Цифровые методы передачи информации
Цифровые методы передачи сигналов в принципе те же, что и методы передачи аналоговых сигналов, то есть основаны на изменении одного или нескольких параметров несущего ВЧ колебания под воздействием управляющего сигнала. В то же время цифровые методы передачи отличаются от аналоговых тем, что управляющий сигнал является импульсным, а изменения параметра несущего колебания происходят дискретно, скачком. Цифровые методы передачи информации в авиации широко применяются для передачи дискретных сигналов (данные о параметрах работы двигателей, бортового оборудования и т.п.), в то же время их всё более используют и для передачи аналоговых сигналов, в интересах телефонной радиосвязи. Телефонные сигналы, в качестве управляющих, для цифровых методов передачи не пригодны, поэтому их предварительно преобразуют в дискретные (цифровые), с помощью аналогово-цифровых преобразователей (АЦП).
В АЦП аналоговый телефонный сигнал в цифровой преобразуется в два этапа.
На первом этапе аналоговый сигнал дискретизируется по времени, т.е. берутся его мгновенные значения через равные промежутки времени. В результате дискретизации аналоговый сигнал преобразуется в последовательность импульсов с различной амплитудой.
Максимальное значение временного интервала дискретизации определяется согласно теоремы Котельникова Тд = 1/2Fm, гдеFmмаксимальное значение верхней частоты передаваемого аналогового сигнала. Для телефонного канала берётсяF= 4 кГц.
Тогда Тд=1/2x4x103 =125 мкс
На втором этапе, последовательность импульсов различной амплитуды, квантуется по уровням и каждому импульсу в соответствии с уровнем его амплитуды присваивается в двоичном коде её значение. В зависимости от количества уровней квантования 16, 32, 64, 128 и т. д. выбирается значность двоичного кода: четырёхзначный, пятизначный, шестизначный, семизначный и т. д.
A(t)
Рис.1.14. Временная дискретизация и квантование аналогового сигнала
Например мгновенное значение аналогового сигнала равное первому уровню квантования, при четырёхзначном коде будет передано, как три нуля и единица, т.е. 0001, второму 0010, третьему 0011, четвёртому 0100, пятому 0101, шестому 0110, седьмому 0111, восьмому 1000 и т. д..
Аналоговый сигнал, приведённый на рис. 1.14., после дискретизации и квантования в цифровом виде от t1 до t7 будет выглядеть как 0010 0011 0101 0110 0110 0110 0101 (рис.1.15.).
Рис.1.15. Цифровая форма аналогового сигнала
Цифровой сигнал полученный после квантования не может бвть передан по радиоканалу. Для передачи его по радиоканалу он должен быть приведён к виду, обеспечивающему соответствующую манипуляцию несущего колебания. В цифровых системах передачи сигналов находят применение такие методы манипуляции как АМн, ЧМн и ФМн.
Рис.1.16. Вид низкочастотного АИМ сигнала полученного из цифрового сигнала на приёме.
На приёмной стороне после демодуляции радиосигнала вновь получают исходный цифровой сигнал, но он не пригоден для слухового восприятия. Для восстановления исходного аналогового телефонного сигнала необходимо произвести обратные преобразования, т.е. с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) преобразовать цифровой сигнал в дискретный квантованный сигнал (рис. 1.16).
Рис.1.17. Аналоговый сигнал восстановленный на приёме из цифровой последовательности
В ЦАП каждой принятой четырёхзначной цифровой кодовой комбинации на её временном участке, ставится в соответствие определённый уровень квантования. В результате такой обработки цифрового сигнала формируется амплитудно – импульсно манипулированный (АИМ) сигнал, подобный сигналу получаемому после квантования аналогового сигнала в тракте передачи (рис. 1.16). После прохождения АИМ сигнала через фильтр нижних частот (ФНЧ) он достаточно точно повторяет исходную форму аналогового телефонного сигнала (рис. 1.17).