Вибір способу модуляції і розробка пристроїв перетворення сигналів

Модульовані сигнали розрізняються по вигляду переносника (несуча) і по його модульованих параметрах. У якості переносників в даний час широко використовуються гармонійні коливання, періодична послідовність імпульсів і вузькосмуговий випадковий процес. Кожен з цих переносників характеризується певним числом параметрів. Параметри, що змінюються в часі під дією передаваного повідомлення, називаються інформаційними, оскільки в їх змінах закладена передавана інформація. Параметри, які залишаються незмінними, є постійними ознаками сигналу; вони можуть бути використані на прийомі для розрізнення сигналу і перешкод. Відповідність між двійковими символами і сигналами, передаваними в каналі зв'язку при різних видах модуляції приведено в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 – Відповідність між символами і канальними сигналами

Вид модуляції	Сигнал в каналі, відповідний символу
«0»	«1»
Амплітудна	Відсутність несучої частоти	Несуча частота
Частотна	Верхня частота	Нижня частота
Фазова (абсолютна)	Фаза, протилежна опорній	Опорна фаза
Відносна фазова	Стрибок фази	Відсутність стрибка фази

Окрім приведених в таблиці 5.2 видів модуляції широке застосування отримала двократна відносна фазова модуляція (ДВФМ), при якій інформаційна комбінація розбивається на дібіти (пари біт), причому кожному виду дібітів (а можливі поєднання 00, 01, 10 і 11) відповідає своє фазовий зсув (відповідно 0°, 90°, 180° та 270°).

Вид модуляції сигналів в пристроях передачі сигналів (ППС) для кожного конкретного випадку проектування вибирається на основі окремих критеріїв, оскільки єдиного узагальненого критерію для порівняння різних методів модуляції, яким можна було б скористатися на практиці, немає. У якості таких критеріїв найбільш поширеними являються: перешкодостійкість, необхідна смуга частот, відносна складність апаратури. Вирішальним чинником при визначенні методу модуляції є його перешкодостійкість. Необхідна ймовірність помилкової реєстрації може бути забезпечена шляхом застосування різних методів модуляції, що відрізняються питомою швидкістю, складністю апаратурної реалізації і іншими параметрами. Найменшою перешкодостійкістю володіють ППС з амплітудною модуляцією (АМ). Для забезпечення коефіцієнта помилок не більш 10^-4, тобто одного невірно прийнятого одиничного елементу на 10000 переданих при АМ, необхідно, щоб ефективна напруга сигналу U_с.еф. була на порядок вище за ефективне значення перешкоди U_п.еф. (q = U_с.еф. / U_п.еф. > 10). В той же час апаратурна реалізація такого ППС є найпростішою. Найбільшою перешкодостійкістю володіє метод фазової модуляції (ФМ) з двома бічними смугами (q» 2). Частотна модуляція (ЧМ) займає проміжне значення по перешкодостійкості (q ³ 6), а його реалізація простіше в порівнянні з ФМ.

Ймовірність помилкового прийому символу р_о, що визначає потенційну перешкодостійкість, при неідеальному узгодженні характеристик каналу зв'язку з параметрами сигналу залежить від відносин ефективних значень напруги сигналу і перешкоди q =
= U_с.эф. / U_п.эф. на вході приймача. Розрахункові співвідношення для визначення ймовірності помилкового прийому при різних видах модуляції приведені в таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 – Розрахунок ймовірності помилкового прийому символу

Вид модуляції	Розрахункове співвідношення
АМ (когерентний прийом)
ЧМ з ортогональними сигналами
ФМ (когерентний прийом)
АМ (некогерентний прийом), q >> 1
ЧМ (вузькосмуговий прийом)
ВФМ з порівнянням фаз
ВФМ з порівнянням полярностей
ДВФМ з порівнянням фаз
ДВФМ з порівнянням полярностей

Параметр F(x) в табл. 5.3 – табульована функція Крампа (див. додаток Е).

В даний час в ППС застосовуються в основному модулятори і демодулятори ЧМ- і ВФМ-сигналів, які називають цифровими. Вони побудовані на основі цифрових елементів. Використання опорного генератора, стабілізованого кварцем, і елементів цифрової техніки дозволяє будувати схеми модуляторів і демодуляторів, що володіють високою часовою і температурною стабільністю і малою залежністю параметрів сигналів, що генеруються, від коливань напруги джерела живлення. Питання схемної реалізації модуляторів і демодуляторів висвітлені в [2-4, 10, 11].

За рахунок різного перешкод одиничні елементи на виході демодулятора спотворюються. Основними видами спотворень на виході демодулятора є краєві спотворення, переважання і подріблення.

Максимальна величина краєвих спотворень d_max (в %) за наявності гармонійної перешкоди в каналах з ЧМ і різними видами ФМ визначається по формулі

dmax = [ B / (q×DFк) ] 100.

(5.9)

Середньоквадратичне значення величини спотворень при флуктуаційній перешкоді d_кв (в %) для систем з різними видами модуляції може бути знайдено по формулах, приведених в таблиці 5.4.

Таблиця 5.4 – Розрахунок середньоквадратичної величини краєвих спотворень

Вид модуляції	Розрахункове співвідношення
Амплітудна
Частотна
Фазова

Спотворення одиничних елементів можуть відбуватися також при зрушенні несучої частоти в каналостворюючій апаратурі. При цьому в системах з ЧМ зрушення частоти приводить до постійних краєвих спотворень – переважань. При розрахунках в курсовому проекті для систем з ЧМ допускається використовувати значення величини переважань d_пр у діапазоні від 0,8 до 1,2 %; при інших методах модуляції допускається прийняти d_пр = 0.

Дата добавления: 2015-08-31