1.2. Сигналы и каналы связи в радиоэлектронных системах.

Сигналы – это электрические колебания, используемые в радиоэлектронных системах (РЭС) для передачи информации на расстояния.

Источником информации в системе является специальное электронное устройство – датчик информации (ДИ), преобразующий какой-либо физический процесс, описываемый временной функцией y(t), в переменное напряжение или ток, медленно изменяющиеся во времени с частотой модуляции F и называемые первичным информационным сигналом (ПИС) [1]:

(1.1)

Источник и получатель информации, соединенные линией связи, образуют канал связи. Передаваемая в канале информация-сообщение определяется мгновенным значением ПИС в определенный момент времени . Передача информации на расстояние осуществляется при помощи радиосигнала U_f(t), который формируется передатчиком РЭС и представляет собой модулированное колебание напряжения (или тока), быстро изменяющееся во времени с несущей частотой f >>F, параметры которого: амплитуда А, частота , фаза φ – медленно изменяются во времени с частотой модуляции F пропорционально модулирующему напряжению:

(1.2)

где – оператор преобразования – система уравнений, преобразующих параметры в параметры .

Обобщенное уравнение радиосигнала может быть представлено уравнением приближенно гармонического колебания:

(1.3)

где (1.4)

– огибающая

– начальная (в момент времени t=0) фаза колебания,

а обобщенная схема преобразования информационных сигналов в радиопередатчике [1] как:

, (1.5)

где – первичный информационный сигнал (ПИС),

– низкочастотный информационный сигнал (НИС),

– модулирующий сигнал (МС),

– высокочастотный информационный сигнал – радиосигнал (РС)

Виды сигналов определяются временной функцией a(t), u(t), по характеру которой различают аналоговые (непрерывные) и дискретные (импульсные) сигналы [1]. Дополнительно низкочастотные информационные сигналы разделяются по назначению РЭС на телефонные (ТЛФ), телеграфные (ТЛГ), цифровые (Ц), кодо-импульсно-модулированные (КИМ) и др., радиосигналы – по виду модуляции: амплитудно-модулированные (АМ), частотно-модулированные (ЧМ), фазомодулированные (ФМ). Временные и спектральные параметры сигналов приведены в [1, 2]. В многоканальных РЭС групповые сигналы, объединяющие информацию от нескольких источников, передаваемые по одной линии связи, разделяются по принципу разделения каналов: с частотным разделением каналов, с временным разделением каналов, с кодовым разделением каналов [1].

1.3. Радиопередающие устройства в каналах связи радиоэлектронных систем

Источником радиосигнала в канале связи РЭС является радиопередающее устройство (РПУ), или радиопередатчик (РПД), обобщенная функциональная схема которого показана на рис.1.2.

Рис. 1.2. Обобщенная функциональная схема РПУ.

Основными элементами этой схемы являются: 1) генератор модулирующего сигнала (ГМС), осуществляющий преобразование и формирующий модулирующее напряжение ; 2) – генератор радиосигнала (ГРС), осуществляющий преобразование и формирующий радиосигнал (РС).

Формирование РС сводится к генерации гармонического (или иной формы) несущего колебания высокой частоты f₀>>F и модуляции этого колебания по закону первичного информационного сигнала (1,2). Эти функции реализуются возбудителем ГРС, который таким образом синтезирует временные и спектральные характеристики РС. Усилитель мощности (УМ) обеспечивает заданный уровень выходной мощности РС.

Модулирующее напряжение формируется ГМС путем синтеза временных и спектральных характеристик при помощи устройства формирования НЧ информационного сигнала (УФИС) и усиления его до необходимого уровня в усилителе (УС). Для аналоговых сигналов УФИС и М представляют собой усилители низкой частоты (УНЧ), для дискретных импульсных сигналов УФИС представляет собой преобразователь аналогового сигнала датчика информации в импульсный НИС, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и кодер, преобразующий этот сигнал в импульсную последовательность определенной формы .

Устройство управления, контроля, сигнализации, защиты и блокировки (УУКСЗБ) осуществляет общее управление работой РПУ при помощи управляющих сигналов U_у, формируемых либо отдельным функциональным модулем, выполненным в виде ЭВМ, процессора, контроллера, радиоприемника, либо при помощи отдельных управляющих элементов, включаемых в схему отдельных устройств (варикапов, сигнальных ламп, реле и т.п.).

В современных РПД устройства управления приобретают большое значение, т.к. большинство современных передатчиков являются широкодиапазонными, многоканальными и дуплексными, что приводит к необходимости использования нескольких режимов работы, их переключения и управления.

Источник питания вырабатывает постоянное напряжение питания U₀ для всех функциональных элементов РПУ.

Проектирование РПУ для конкретной РЭС заданного назначения заключается в разработке функциональной, структурной и принципиальной схемы и конструкции. Примеры функциональных, структурных и принципиальных схем некоторых образцов-прототипов приведены в главе 2 на рис. 2.20, 3.16, где представлены обобщенные функциональные схемы РЭС и их элементов, составленные путем компиляции фрагментов схем, приведенных в литературных источниках.

Основной тенденцией развития техники РПУ является стремление выполнить их полностью на полупроводниковых приборах и интегральных схемах, что позволяет уменьшить массогабаритные параметры, энергозатраты и стоимость. Поэтому большинство рассмотренных схем основано на элементной базе интегральных схем.