9.7.3 Прием сигналов с частотной манипуляцией

Состоянию телеграфного ключа “нажато” соответствует излучение на частоте , состоянию “отжато” – на частоте . Для детектирования применяется разделение сигналов с помощью канальных фильтров и последующим детектированием амплитудными детекторами (рис.9.84).

Рис.9.84

По линии связи можно с помощью одного передатчика можно передавать телеграфные сообщения от n аппаратов. Каждой комбинации передаваемых посылок от n источников сообщений соответствует излучение колебаний на одной фиксированной частоте. Общее число фиксированных частот равно 2ⁿ. Наибольшее распространение получила система двойного частотного телеграфирования (ДЧТ). Структурная схема приемника сигналов с с ДЧТ приведена на рис.9.85.

Рис.9.85

Возможные сочетания посылок и соответствующие им частоты сигналов приведены в табл.1

Таблица 1

Знак посылки аппарата 1	“0”	“1”	“0”	“1”
Знак посылки аппарата 2	“0”	“0”	“1”	“1”
Частота излучения	f1	f2	f3	f4

Состояния “нажато” фиксируются при подаче напряжений положительной полярности на входы Н1 и Н2, “отжато” – на входы О1 и О2.

Специфические искажения:

1) при асинхронной работе появляются импульсы с длительностью меньше длительности элементарной посылки;

2) при переходе от f₄ к f₁ возможно появление промежуточных частот и, следовательно, ложное срабатывание.

Основные структуры супергетеродинных связных приемников с АЦП до детекторов:

а) с квадратурными АЦП на промежуточной частоте;

б) с неквадратурными АЦП на промежуточной частоте;

в) с квадратурными АЦП на нулевой или очень низкой промежуточной частоте.

В первых двух структурах пассивные полосовые фильтры (обычно на ПАВ) вносят большое затухание, что снижает требования к линейности и динамическому диапазону последующих усилительных ступеней. Но такие фильтры плохо поддаются интегрализации и относительно дороги.

Третья структура позволяет ввести активную или цифровую фильтрацию. Требования к линейности компонентов высокие, так как они чувствительны к нелинейностям четных порядков (изменение постоянной составляющей).

Проблемы в приемниках с нулевой ПЧ:

а) излучение гетеродина в эфир вызывает интерференцию с другими сигналами и их совместное преобразование в нулевую частоту, что приводит к нежелательному искажению полезного сигнала;

б) изменение режима по постоянному току и шумовые процессы также искажают полезный сигнал.

В приемниках с почти нулевой ПЧ нет проблемы смещения по постоянному току и они менее чувствительны к шумам. Но возникает проблема согласования усиления и фаз квадратурных составляющих из-за влияния зеркального канала. Однако практически все проблемы решаются при цифровой обработке сигнала.

9.8 Прием сигналов в оптическом диапазоне

Рис.9.86

Приемники оптического диапазона выполняются по схеме приемника прямого усиления (рис.9.86,а), а также супергетеродинного типа (рис.9.86,б).

В качестве антенн обычно используются телескопы. На входе приемника включены оптические фильтры ОФ, представляющие собой линзовые системы. Усилители оптического сигнала (УОС) – это обычно квантово-механические усилители или недовозбужденные лазеры. В качестве детекторов используются фотоэлектрические преобразователи: фотосопротивления, фотодиоды и т.д. В приемнике супергетеродинного типа первый гетеродин представляет собой генератор оптических колебаний ГОК, а смеситель является фотосмесителем. Первая ПЧ принадлежит диапазону сантиметровых волн.

Найдем предельное значение чувствительности приемника оптического диапазона .

Понятие коэффициента шума в данном случае неприменимо, так как с ростом сигнала растет и шум, определяемый дискретность кванта.

Фотодетектор характеризуется квантовая эффективность : , (9.198)

где – число фотоэлектронов на выходе фотодетектора,

- число фотонов действующих на фотодетектор.

Типовые значение .

Пусть мощность оптического сигнала равна Р_с, тогда число фотонов в одну секунду равно

, (9.199)

где - энергия кванта,

- постоянная Планка,

- частота оптического колебания.

Выходной ток фотодетектора равен заряду электрона, умноженному на число электронов

. (9.200)

Тогда, учитывая (9.198) и (9.199), получаем

. (9.201)

Но этот же ток определяет и шумовой ток

. (9.202)

Таким образом, отношение сигнал-шум можно записать в следующем виде

. (9.203)

После подстановки (9.201) получаем, что реальная чувствительность равна

. (9.204)

Вследствие сильного влияния метеоусловий на работу открытых линий оптической связи наибольшее распространение получили световодные и волоконно-оптические линии связи. Эти линии защищены от фоновых засветок и обладают стабильными характеристиками. На линиях световодной связи широко используются импульсные и цифровые методы модуляции.