Модуляция и демодуляция радиосигнала

Назначение и особенности систем передачи информации

Передача информации с помощью РТС имеет особенности в зависимости от типа сообщений, типа обмена и дальности действия и др., которые необходимо учитывать при проектировании.

Типы сообщений: телеграфные, речь, телевидение, факсимильная, цифровые.

Дальность: от 1 км (местная связь) до 1000 млн. км (космическая связь).

Открытость. Использование радиосигналов в свободном пространстве (затухание сигнала, наличие помех, возможность перехвата сообщений).

Классификация РТС:

1) По количеству каналов - одноканальная, многоканальная.

2) По режиму использования каналов - односторонняя (радиовещание, ТВ); двухсторонняя - симплексная (поочередная), дуплексная (одновременная, телефон), полудуплексная.

3) По типу каналов - спутниковая, наземная радиосвязь, радиорелейная.

4) По виду информации - непрерывная, дискретная, импульсная, цифровая.

5) По виду модуляции – амплитудная, частотная, фазовая.

6) По используемой рабочей частоте (длине волны) – длинноволновая, коротковолновая, сантиметровая, НЧ, ВЧ, СВЧ, УКВ и т.д.

7) По дальности действия – космическая связь, глобальные, магистральные, зоновые, местные.

8) По назначению системы - служебная, морская (торговый флот, рыболовецкая, военно-морская), авиации (гражданский воздушный флот, военная авиация) и т.д.

9) По типу связи - проводные системы передачи информации, кабельная (коаксиальная, волоконно-оптическая), радиорелейная.

10) По требованиям к точности и помехоустойчивости.

11) По мобильности (стационарные, автомобильные, переносные).

12) По виду питания (сетевое питание, батарейные, с автономным генератором).

Общий вид радиосигнала:

,

где А(t) -амплитуда, w _S0 - несущая частота, j _S0 - фаза сигнала.

При передаче сообщений используется амплитудная (АМ), фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ) модуляция.

1. Амплитудная модуляция

Изменяется амплитуда А(t). Предельное изменение амплитуды D А. Величина, характеризующая изменение амплитуды D А/А называется глубиной модуляции.

При амплитудной модуляции спектр сигнала имеет дополнительные составляющие w_S0 ± W (W - боковые частоты).

Выделение информационного сигнала А(t) из радиосигнала на несущей частоте называется демодуляцией или детектированием (выделение огибающей радиосигнала).

Использование- радиовещание, телевидение.

3. Частотная модуляция.

,

где Dw_S – девиация частоты.

Величина Dw_S/w_S0 называется глубиной модуляции. Обычно она <<1.

Спектр сигнала как при амплитудной модуляции: w_S0 ± W.

Выделение информационного сигнала w (t) из радиосигнала на несущей частоте осуществляют частотным детектированием. В частотном детекторе используется левый пологий склон АЧХ усилителя с колоколообразной формой АЧХ. На выходе усилителя получают информационный сигнал в виде изменения амплитуды А(t).

2. Фазовая модуляция.

j_s(t) =j_s0 + Dj_s(t)

Фазовая модуляция используется редко, в основном в системах специального назначения. Эффективна в телеграфных и цифровых сообщениях при наличии помех. Для фильтрации используются узкополосные фильтры и фильтры на поверхностных ультразвуковых волнах.

Обычно спектр радиосигнала имеет нормальное распределение, а ширину спектральной полосы Dw_S0 определяют по уровню 0,5 от максимального значения w_S0 спектральной кривой S(w).

Оптимальный (квазисогласованный) фильтр для таких сигналов должен иметь полосу пропускания w_S0±0,5Dw_S0.

Частота наименее подвержена искажениям атмосферных помех. По этому сигналы при частотной модуляции наиболее помехоустойчивы.

Помехоустойчивость и качество приема определяется отношением «сигнал/шум» на выходе фильтра. Для согласованных фильтров отношением «сигнал/шум» на выходе на выходе фильтра можно оценить по формуле:

,

где P_{s вх} и P_{s вых} - мощности сигнала на входе и выходе фильтра, P_{п вх} и P_{п вых} - мощности помехи на входе и выходе фильтра, f_s и D f_s - несущая частота и спектральная полоса сигнала.

4. Импульсная модуляция

Импульсная модуляция может быть амплитудная (АИМ), частотная (ЧИМ) и фазовая (ФИМ) модуляция. Информация заложена в амплитудах импульсов, их временном положении, или ширине. Она применяется в дискретных системах передачи информации (телеграф, факс, факсимиле). Преимущество АИМ в том, что в импульсах развивается большая мощность, что способствует перекрытию помех при низкой средней мощности. При этом возрастает широкополосность сигналов, что требует применения широкополосных фильтров, имеющих пониженную фильтрационную способность. Повышение скорости передачи при всех видах модуляции ведет к увеличению широкополосность сигналов.

5. Манипуляция

Для передачи дискретных сигналов используется скачкообразное изменение параметра с одного фиксированного значение на другое (манипуляция). Используется амплитудная (АМ), фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ) манипуляция.

В цифровых системах передачи информации наиболее часто применяют частотную манипуляцию (работа на двух длинах волн w _S0 и w _S1, соответствующих логическим 0 и 1). Такие РТС позволяют использовать очень узкополосные фильтры, однако при высокой скорости передачи данных полосу пропускания приходится расширять.

Дата добавления: 2014-01-04