Модуляторы и демодуляторы, преобразователи частот

Использование тока высокой частоты для передачи информации возможно только при управлении им. Управление синусоидальным током i= cos( t+ ) сводится к изменению в соответствии с передаваемым сигналом одного из трех параметров: амплитуды , частоты или фазы . При воздействии управляющим сигналом на амплитуду получим амплитудную модуляцию (АМ), частоту- частотную (ЧМ) и фазу – фазовую (ФМ).

Модулятор - устройство, осуществляющее модуляцию — управление параметрами высокочастотного электромагнитного переносчика информации в соответствии с электрическими сигналами передаваемого сообщения. Является составной частью главным образом передающих устройств электросвязи и радиовещания. Переносчиком информации обычно служат гармонические колебания или волны с частотой (называемой несущей или поднесущей) ~ 104—1015 гц.

Демодулятор - электронный узел устройств, отделяющий полезный (модулирующий) сигнал от несущей составляющей. Важной функцией демодулятора цифрового сигнала является восстановление тактовой частоты передаваемого потока символов.

Преобразователь частоты — радиоэлектронное устройство для преобразования электрического (электромагнитного) сигнала путём переноса его спектра на некоторый интервал по оси частот. Функционально преобразователь частоты включает в себя три составные части — гетеродин, смеситель и выходной полосовой фильтр. Гетеродин представляет собой генератор сигнала синусоидальной формы, настраеваемый, либо с фиксированной частотой. Смеситель — основная часть преобразователя, нелинейное электронное устройство, в котором происходит образование нужного спектра. Принцип действия смесителя состоит в том, в результате нелинейных процессов образуются комбинационные гармоники, частоты которых равны разностям или суммам частот гармоник входных сигналов, либо частот кратных частотам исходных гармоник. Амплитуды полученных комбинационных гармоник пропорциональны амплитудам исходных, таким образом, каждый из наборов комбинационных гармоник эквивалентен спектру входного сигнала, сдвинутому по частоте.

Билет№71

Колебательные контуры и фильтры

Колебательные контуры, представляющие последовательно или параллельно соединенные катушки индуктивности и конденсаторы, являются основой радиоприемников, телевизоров. Основным элементом высокочастотной аппаратуры является колебательный контур. Процессы, происходящие в контуре, можно сопоставить с процессом колебаний идеального маятника. Колебательные контуры обладают свойством частотного резонанса, т. е. реагируют на частоту подводимых к ним сигналов.

Полосовые фильтры служат для формирования определенной частотной характеристики. Широкое распространение в радиоприемниках получили пьезокерамические фильтры (ПКФ). Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания. Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:

Билет№72

Логические операции и элементы.

Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме. Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

Логические элементы выполняют логическую операцию с входными сигналами (операндами, данными).

Всего возможно логических операций и соответствующих им логических элементов, где x — основание системы счисления,n — число входов (аргументов), m — число выходов, то есть бесконечное число логических элементов.

Двоичные логические операции с цифровыми сигналами:

Логические операции с одним операндом называются унарными, с двумя — бинарными, с тремя — тернарными (триарными, тринарными) и т. д.

Название и обозначение функции	Таблица истинности
НЕ (инвертор)	х У 0 1 1 0
ИЛИ (дизъюнктор)	Х1 Х2 У 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
ИЛИ-НЕ (элемент Пирса)	Х1 Х2 У 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1
И (конъюнктор)	Х1 Х2 У 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
И-НЕ (элемент Шеффера)	Х1 Х2 У 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Билет№73

Элементы волоконно-оптических линий связи.

ВОЛС – это волоконно-оптическая линия связи, которая состоит из пассивных и активных элементов, предназначенных для передачи оптического (светового) сигнала по оптоволоконному кабелю.

Оптоволоконные сети имеют огромные преимущества перед обычными линиями (коаксиальный кабель), которые восприимчивы к электромагнитным полям, что сказывается на качестве передачи сигнала.

С физической точки зрения волоконно-оптический канал является таким же каналом связи как и любой другой. Он содержит основные элементы: приемник, передатчик и непосредственно канал связи (оптоволокно). В передатчике сообщение преобразуется в форму, пригодную для передачи по оптическому каналу ВОЛС. В приемнике информация извлекается и преобразуется в обычную для цифровых каналов форму.Как правило, оптические волокна в кабеле сгруппированы. Кабели могут содержать до 100 волокон. Таким образом, с помощью одного волоконно-оптическому кабелю можно организовать ВОЛС с сотнями каналов. Однако для этого понадобится большое количество коммутаторов и другого активного оборудования. Несмотря на то, что оптоволоконная система ВОЛС является более сложной, чем медь, три основных компонента линий связи остаются неизменными.важным элементов ВОЛС является сам канал. В своей простейшей форме канал – это участок оптоволокна между приемником и передатчиком. Сигналы линии ВОЛС, поступающие на приемник направляются на демультиплексор, который производит разделение каналов в обратном порядке. Затем сигналы преобразуются в электрические, которые может обрабатывать компьютер или телефон. Так заканчивается типичный канал ВОЛС.

Билет№74

Оптический рефлектометр

Оптический рефлектометр- прибор для измерения параметров волоконно-оптических линий (ВОЛП).

Принцип работы прибора основан на анализе отражённых оптических импульсов, излучаемых рефлектометром в оптическое волокно. Измерения с помощью оптического рефлектометра основано на явлении обратного рассеяния света в волокне и на отражении света от скачков показателя преломления. Импульсы света, распространяясь по линии, испытывают отражения и затухания на неоднородностях линии и вследствие поглощения в среде.

Оптический импульс вводится в волокно через направленный ответвитель. Этот импульс распространяется по волокну и ослабляется в соответствии с коэффициентом затухания волокна. Незначительна часть оптической мощности рассеивается, и в результате обратно рассеянное излучение через направленный ответвитель попадает на фотодетектор, преобразуется в электрический сигнал, усиливается, обрабатывается и результат выводится на дисплей. По полученным данным формируется характеристика, именуемая рефлектограммой.

Оптический рефлектометр обеспечивает:

1. проведение тестирования ВОЛП в автоматическом режиме (рефлектометр самостоятельно определяет оптимальные параметры для проведения измерений, анализирует полученные результаты и представляет информацию в виде рефлектограммы и подробной таблицы).

2. определение длины оптической линии и расстояний до точек неоднородностей оптического волокна (сростки, точки коммутации и т. п.)

3. расчёт затухания в линии, величины возвратных потерь и величины отражённого сигнала.

4. визуальное определение повреждений ВОЛП.

5. динамический диапазон 35-45 дБ (дальность действия рефлектометра до ~ 300 км.)

6. вывод на экран, хранение во внутренней памяти и передачу на внешний носитель результатов измерения и тестирования для дальнейшего анализа.

7. формирование в электронном виде акта приёмосдаточных испытаний оптического кабеля.

Билет№75

Принцип распространения радиоволн. Антенны

В однородной среде электромагнитные волны распространяются прямолинейно. При проходе из одной среды в другую радиоволны испытывают отражение и преломление. Если на пути волны встречается препятствие, то волна стремится его обогнуть. Процесс огибания называют дифракцией. В неоднородной среде волны распространяются по криволинейным траекториям. Это явление называют рефракцией.

Радиоволны, распространяющиеся вдоль поверхности Земли, называют земными или поверхностными. С ростом высоты в тропосфере снижается относительная диэлектрическая проницаемость , поэтому уменьшается коэффициент преломления , благодаря чему возникает рефракция. В верхних слоях атмосферы (ионосфере) под влиянием ультрафиолетового и рентгеновского излучений солнца, а также корпускулярного излучения происходит ионизация атомов газа. Волны, отраженные от ионосферы, называют ионосферными, или пространственными.

Ультракороткие волны пронизывают ионосферу и не могут быть использованы для связи ионосферной волной между наземными станциями. На расстоянии свыше 2-3 тыс. км километровые волны распространяются только ионосферной волной, на линиях радиосвязи длиной 700-1000 км интенсивность земной и ионосферной волн примерно одинаковая. В гектометровом диапазоне земная волна распространяется на расстояния, превышающие 500 и 700 км, при организации связи на большие расстояния используют ионосферные волны. В декаметровом диапазоне земная волна распространяется на расстояния, превышающие 500 и 700 км, при организации связи на большие расстояния используют ионосферные волны. В декаметровом диапазоне земная волна имеет слабую способность к дифракции и затухает на расстоянии в несколько десятков километров, поэтому основным способом распространения радиоволн является ионосферная волна; УКВ практически не отражаются от ионосферы, дифракция земной волны слаба, поэтому распространение радиоволн в основном происходит в пределах прямой видимости.

Передающая антенна является преобразователем энергии тока высокой частоты, поступающего от передатчика, в энергию электромагнитных волн, излучаемых в заданных направлениях. Приемная антенна является обратным преобразователем.

В реальных линейных антеннах ток вдоль антенны распределен неравномерно. Антенну, получающую питание в основном от передатчика, совместно с ее зеркальным изображением можно рассматривать как отрезок развернутой линии, разомкнутой на конце.

Не вся мощность, подведенная к антенне, расходуется на излучение. Часть ее теряется в активном сопротивлении проводов, изоляторах и т. д.

Простейшей антенной для диапазонов километровых и гектометровых волн является вертикальный подвод с горизонтальной частью, нижний конец которой связан с передатчиком. Направленной приемной антенной в этом диапазоне волн является рамка, представляющая собой виток провода и поворачивающаяся вокруг оси.

На декаметровых волнах вертикальные антенны, имеющие сильное излучение вдоль земли, как правило, не применяют, так как земная волна быстро затухает и для связи на большие расстояния не может быть использована. Поэтому применяют горизонтальные антенны, не излучающие вдоль земли. Антенны декаметровых волн разделяют на настроенные и диапазонные. К настроенным относят симметричный горизонтальный вибратор и сложные антенны, составленные из горизонтальных выбраторов.

Для повышения направленности подвешивают провода сзади (рефлектор) и спереди (директор) вибратора. К диапазонным антеннам относят ромбическую антенну. В диапазоне УКВ применяют следующие основные типы антенн: вибраторные, рупорные, с зеркалами, линзовые, щелевые, диэлектрические, спиральные, поверхностных волн.

Билет№76