41. Формирование и передача сигналов частотной телеграфии.

С игналы подразделяют на непрерывные и дискретные. Дискретные сигналы имеют ограниченное число значений. К таким сигналам прежде всего можно отнести двоичные (бинарные) сигналы. Бинарные сигналы могут принимать одно из двух значений: нуль или единицу, быть отрицательными или положительными. В пер­вом случае эти сигналы имеют вид однополярных, а во втором— двух-полярных импульсов. На рис. 14.1,(а) показан возможный вид бинар­ных сигналов, представляющих собой последовательность импульсов положительной и отрицательной полярностей.

Передача дискретных сигналов реализуется с помощью радиоте­леграфной связи, отличительной особенностью которой является ко­дирование сообщения. Каждый отдельный передаваемый символ (бук­ва алфавита, цифра или знак) имеет свою кодовую комбинацию эле­ментарных сигналов. Элементарный сигнал может принимать различ­ное число значений, определяющее основание кода, например поло­жительное или отрицательное, характеризоваться посылкой или пау­зой и т. д. Если элементарный сигнал принимает два значения, то код имеет основание, равное двум. Длительность элементарного сигнала — фиксированная. Системы радиотелеграфной связи с основанием кода, равным двум, нашли широкое применение.

Каждая кодовая комбинация, характеризующая передаваемый сим­вол, может иметь одинаковое или различное число элементарных сигналов (длину кодовой комбинации). Коды с различной длиной ко­довых комбинаций называют неравномерными, а с одинаковой дли­ной — равномерными. Примером неравномерного кода является код Морзе, в котором каждому передаваемому символу соответствует оп­ределенная комбинация коротких и длинных посылок, разделенные паузами. Длительность короткой посылки равна длительности эле­ментарного сигнала, длительность длинной посылки — длительности трех элементарных сигналов, длительность паузы между посылками одного слова — длительности трех, а между словами — длительности пяти элементарных сигналов. Код Морзе в настоящее время применя­ют лишь в низовой радиосвязи с ручной передачей и слуховым при­емом. Это объясняется тем, что использование кода Морзе для букво­печатающей связи не дает возможности реализовать высокую скорое ю передачи и приводит к созданию сложной оконечной аппаратуры.

При автоматической телеграфии с буквопечатанием применяют пя­тизначный код, все кодовые комбинации которого состоят из пяти эле­ментарных сигналов.

Таким образом, закодированное сообщение представляет собой по­следовательность определенного числа элементарных сигналов (на­пример, плюсов и минусов). В реальных условиях эти последователь­ности могут состоять из различных комбинаций посылок: от комбина­ции одних посылок (рис. 14.1 б) до непрерывной последовательности чередующихся посылок и пауз равной длительности (рис. 14.1, в).

При расчете радиотелеграфных систем модель телеграфного сигна­ла представляют в виде непрерывно чередующихся плюсов и минусов. Длительность одной посылки (паузы) равча т. Под скоростью телеграфной передачи понимают число элементарных сигналов, передаваемых в секунду, т. е. . За единицу скорости принят бод, соответствующий переда­че одного элементарного сигнала в секунду.

Проектирование радиотелеграф­ной линии связи гребует знания ши­рины спектра модулирующих теле­графах сигналов. Передаваемые те­леграфные сигналы (рис. 14.1, а—в) имеют прямоугольную форму, и их спектр содержит бесконечное число гармоник Первая гармоника прямоугольных импульсов, называемая ос­новной частотой телеграфной мани­пуляции,

Если спектр телеграфных сигналов ограничить только значением частоты F_M, то форма телеграфных импульсов будет резко отличаться от прямоугольной (пунктирная кривая на рис. 14.1, в). Чем более вы­сокие гармоники учтены в спектре после его ограничения, тем ближе форма телеграфных импульсов к прямоугольной.

Д ля передачи по каналу связи закодированное сообщение преоб­разуется в ВЧ-сигнал путем манипуляции колебания передатчика. В отличие от передачи непрерывных сигналов модуляцию при переда­че дискретной информации называют манипуляцией. В за­висимости от параметра, который подвергается манипуляции, разли­чают амплитудную, частотную и фазовую манипуляции.

При частотной манипуляции — частотой телеграфии (ЧТ) — пере­датчик все время излучает одну и ту же энергию, но каждому элемен­тарному сигналу кода соответствует колебание своей частоты. Принято считать, что колебанию с более высокой частотой соответствует пе­редача позитивной посылки (нажатие), а колебанию с нижней часто­той — передача негативной посылки (отжатие). Характер изменения напряжения на выходе передатчика при частотной манипуляции пока­зан на рис. 14.2, б.

Позитивной посылке соответствует частота нажатия f1 а негатив­ной— частота отжатия f2 Разность частот нажатия и отжатия на­зывают разносом частот . Девиация частоты т. е. максимальное отклонение частоты от среднего значения /₀ — = 0,5 (f_x + f₂)> равна половине разноса частот: . В на­стоящее время в декаметровом диапазоне частот используют следующие значения разноса частот: 125, 250, 500 и 1000 Гц. Частотную ма­нипуляцию можно осуществить, например, скачкообразным измене­нием емкости контура задающего генератора по закону передаваемого телеграфного сообщения.

С пектр ВЧ частотно-манипулированного колебания зависит как от частоты F_M так и от девиации частоты . Обычно . Воспроизведение телеграфных сигналов без существенных искажений можно осуществить при ширине полосы про­пускания ВЧ-трактов линии связи: . При небольшом разносе частот ( ) для ВЧ-тракта приемника ЧТ нужна меньшая ширина полосы пропускания, чем для приемника AT. Подобный вывод можно сделать, сравнивая спектр частотно-ма- нипулированного колебания на рис. 14.3, б со спектром амплитудно-манипулированного колебания на рис. 14.3, а. При ЧТ амплитуды составляющих спектра боковых колебаний с большими номерами убы­вают быстрее, чем при AT, что свидетельствует о более узкой ширине спектра и позволяет сузить полосу частот, занимаемую передатчиком ЧТ, и соответственно полосу пропускания приемника. Последнее оп­ределяет одно из важнейших преимуществ ЧТ по сравнению с AT. ЧТ позволяет реализовать с меньшим числом ошибок прием замирающих сигналов в присутствии помех, т. е. обеспечить более высокую поме­хоустойчивость приема.

1 . Сформировать ЧТ сигнал можно переключением частот 2-х независимых кварцевых генераторов Г1 и Г2. Но при этом будут иметь место скачки фазы на 180° в моменты коммутации, что приведет к возрастанию внеполосных составляющих. Этот недостаток можно устранить, применив деление сигнала в N раз. При достаточно большом N =100…150 скачки уменьшаются до 1,2..1,8°, но одновременно понижается и частота несущей. Дополнительно внеполосные составляющие ослабляются фильтром (Ф). Скачки фазы можно устранить применив схему рис.5,б, где частоты нажатия f1 и паузы f2 образуются как боковые составляющие спектра АМ сигнала при модуляции колебания несущей частотой f0 сигналом частоты f=∆f, причем преключения частоты синхронизированы с частотой f, так что коммутация происходит в моменты прохождения сигналов через 0.

2. Более совершен-ным оказывается форми-рователь ЧТ сигнала рис. 6, где применен манипу-лятор, выполняющий более сложные функции, чем в предыдущих вари-антах, - так называемый блок-формирователь фронта (БФФ). Изменение выходной частоты происходит за счет изменения коэф. деления ДПКД с N1 на N2 под действием сигнала с выхода 2 БФФ. При этом на некотрое время могут устанавливаться одно или несколько промежу-точных значений N_пр (N1<N_пр< N2), что сглаживает резкие скачки частоты, либо в этой же схеме по выходу 1 от БФФ подается сигнал, размыкающий ключ К, т.е. отключающий на некоторое время систему АПЧ, а по выходу 3 поступает импульс, уп-равляющий частотой ГУН в нужном направлении, чем и обеспечивается необходимая скорость изменения частоты. За это же время коэф. деления частоты ДПКД доводится до нужного значения N2, и затем ключ К замыкается. Благодаря отсутствию скачков фазы и плавному изменению частоты резко снижаются уровни внеполосных излучений.

При небольшом усложнении БФФ рассмотренное устройство может формировать и сигналы двоичного частотного телеграфирования (ДЧТ). В данной схеме сложно менять выходную частоту f_вых и сдвиги частоты ∆f. Формирование сигналов ЧТ и ДЧТ непосредственно на рабочей частоте передатчика спрособствует уменьшению побочных продуктов излучения.

На рис.7 представлена структурная схема возбудителя, содержащего автогенератор Г2, управляемый напряжением (ГУН), частота которого f_вых стабилизирована системой ФАПЧ, содержащей делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД). Эталонный сигнал поступает от стабильного опорного генератора (ОГ) через делитель с коэффициентом деления m. При нормальной работе схемы должны выполнять условия:

f1/m=f_вых/n,

f_вых=f_H=f1*n_Н/m при нажатии,

f_вых= f_П=f1*n_П/m при паузе;

f1*(n_П- n_Н)/m=2∆f – сдвиг частоты;

f1*(n_П+ n_Н)/2m=f1*n₀/m=f0 – значение частоты без манипуляции.

Так как выходной сигнал обеспечивает ГУН, то имеет место ЧТ без разрыва фазы, а необходимый сдвиг частоты обеспечивается изменением коэффициента деления ДПКД с n_П на n_Н.