1 Классификация видов модуляции, основные характеристики радиосигналов.
Для осуществления радиосвязи необходимо каким-то образом изменять один из параметров радиочастотного колебания, называемого несущим, в соответствии с передаваемым низкочастотным сигналом. Это достигается с помощью модуляции радиочастотного колебания.
Известно, что гармоническое колебание
характеризуется тремя, независимыми параметрами: амплитудой, частотой и фазой.
Соответственно различают три основных вида модуляции:
Амплитудная,
Частотная,
Фазовая.
Амплитудной модуляцией (АМ) называют такой вид воздействия на несущее колебание, в результате которого его амплитуда изменяется по закону передаваемого (модулирующего) сигнала.
Считаем, что модулирующий сигнал имеет вид гармонического колебания с частотой W
много меньшей частоты несущего колебания w.
В результате модуляции амплитуда напряжения несущего колебания должна изменяться пропорционально напряжению модулирующего сигнала uW (рис. 1):
UAM = U + kUWcosWt = U + DUcosWt, (1)
где U - амплитуда напряжения несущего радиочастотного колебания;
DU=kUW - приращение амплитуды.
Уравнение амплитудно-модулированных колебаний, в этом случае, принимает вид
UAM = UAM coswt = (U + DUcosWt) coswt = U (1+cosWt) coswt. (2)
По такому же закону будет изменяться и ток iAM при модуляции.
Величина, характеризующая отношение величины изменения амплитуды колебаний DU к их амплитуде в отсутствии модуляции U, называется коэффициентом (глубиной) модуляции
Из этого следует, что максимальная амплитуда колебаний Umax = U + DU = U (1+m) и минимальная амплитуда Umin= U (1-m).
Как нетрудно видеть из уравнения (2), в простейшем случае модулированные колебания представляют собой сумму трех колебаний
UAM = U(1+ mcosWt)coswt = Ucoswt U/2+ cos(w - W)t U/2+ cos(w + W)t . (4)
Первое слагаемое – колебания передатчика в отсутствии модуляции (режим молчания). Вторые – колебания боковых частот.
Если модуляция осуществляется сложным низкочастотным сигналом со спектром от Fmin до Fmax , то спектр полученного АМ сигнала имеет вид, изображенный на рис. Занимаемая АМ - сигналом полоса частот Δfс не зависит от m и равна
Δfс = 2Fmax . (5)
Возникновение колебаний боковых частот при модуляции приводит к необходимости расширения полосы пропускания контуров передатчика (и, соответственно, приемника). Она должна быть
где Q - добротность контуров,
Df - абсолютная расстройка,
Dfк - полоса пропускания контура.
На рис. спектральные составляющие, соответствующие нижним модулирующим частотам (Fmin) имеют меньшие ординаты.
Это объясняется следующим обстоятельством. У большинства видов сигналов (например, речевых), поступающих на вход передатчика, амплитуды высокочастотных составляющих спектра малы по сравнению с составляющими низких и средних частот. Что касается шумов на входе детектора в приемнике, то их спектральная плотность постоянна в пределах полосы пропускания
приемника. В результате коэффициент модуляции и отношение сигнал-шум на входе детектора приемника для высоких частот модулирующего сигнала оказываются малыми. Для увеличения отношения сигнал-шум высокочастотные составляющие модулирующего сигнала при передаче подчеркиваются путем усиления высокочастотных составляющих в большее число раз по сравнению с составляющими низких и средних частот, а при приеме до или после детектора во столько же раз ослабляются. Ослабление высокочастотных составляющих до детектора происходит практически всегда в высокочастотных резонансных цепях приемника. Необходимо отметить, что искусственное подчеркивание верхних модулирующих частот допустимо, пока оно не приводит к перемодуляции (m > 1).
Основные параметры радиосигнала. Модуляция
§ Мощность сигнала
§ Удельная энергия сигнала
§ Длительность сигнала T определяет интервал времени, в течение которого сигнал существует (отличен от нуля);
§ Динамический диапазон есть отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к наименьшей:
§ Ширина спектра сигнала F - полоса частот, в пределах которой сосредоточена основная энергия сигнала;
§ База сигнала есть произведение длительности сигнала на ширину его спектра . Необходимо отметить, что между шириной спектра и длительностью сигнала существует обратно пропорциональная зависимость: чем короче спектр, тем больше длительность сигнала. Таким образом, величина базы остается практически неизменной;
§ Отношение сигнал/шум равно отношению мощности полезного сигнала к мощности шума (S/N или SNR);
§ Объём передаваемой информации характеризует пропускную способность канала связи, необходимую для передачи сигнала. Он определяется как произведение ширины спектра сигнала на его длительность и динамический диапазон
§ Энергетическая эффективность (потенциальная помехоустойчивость) характеризует достоверность передаваемых данных при воздействии на сигнал аддитивного белого гауссовского шума, при условии, что последовательность символов восстановлена идеальным демодулятором. Определяется минимальным отношением сигнал/шум (E b /N 0), которое необходимо для передачи данных через канал с вероятностью ошибки, не превышающей заданную. Энергетическая эффективность определяет минимальную мощность передатчика, необходимую для приемлемой работы. Характеристикой метода модуляции является кривая энергетической эффективности - зависимость вероятности ошибки идеального демодулятора от отношения сигнал/шум (E b /N 0).
§ Спектральная эффективность - отношение скорости передачи данных к используемой полосе пропускания радиоканала.
- AMPS: 0,83
- NMT: 0,46
- GSM: 1,35
§ Устойчивость к воздействиям канала передачи характеризует достоверность передаваемых данных при воздействии на сигнал специфичных искажений: замирания вследствие многолучевого распространения, ограничение полосы, сосредоточенные по частоте или времени помехи, эффект Доплера и др.
§ Требования к линейности усилителей. Для усиления сигналов с некоторыми видами модуляции могут быть использованы нелинейные усилители класса C, что позволяет существенно снизить энергопотребление передатчика, при этом уровень внеполосного излучения не превышает допустимые пределы. Данный фактор особенно важен для систем подвижной связи.
Модуля́ция (лат. modulatio - размеренность, ритмичность) - процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).
Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую.
В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.
В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.
Контроль толщины эпитаксиального слоя и уровня легирования производят путем непосредственных измерений. Основное требование к методикам кон троля - это скорость измерения и воспроизводимость. В условиях промышленного производства информация о ходе процесса требуется через относительно небольшие интервалы...(ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ)
ВИДЫ И ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ В АО ПРОЦЕССОРАХ
Неидеальность входного тракта Нелинейность амплитудной характеристики Нелинейная зависимость между уровнями сигнала на входе и выходе С’ВЧ-тракта является, со всей очевидностью, источником погрешностей в измерении уровня радиосигнала и источником обогащения спектра сигнала. Точность измерения...(АКУСТООПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССОРЫ. АЛГОРИТМЫ И ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ)
Измерение параметров импульсных сигналов
При измерении параметров импульсных сигналов особое значение имеет правильное определение вида и параметров фронтов исследуемого импульса. Основными влияющими факторами на правильное воспроизведение импульсного сигнала являются частотные свойства каната вертикального отклонения осциллографа и переходная...Измерение параметров элементов электрических цепей 7Л. Общие сведения о параметрах элементов
При эксплуатации телекоммуникационных систем часто возникает необходимость оценки параметров элементов электрических цепей рахтичных радиотехнических устройств. Наиболее распространенными пассивными линейными элементами радиоэлектронных устройств, параметры которых приходится измерять, являются резисторы,...(ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ)
Спектр электромагнитных излучений техносферы
Электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электромагнитное поле в вакууме характеризуется векторами напряженности электрического поля Е и индукции магнитного поля В, которые определяют силы,...(Теоретические основы защиты окружающей среды)
Появление спектра взаимообусловленных, взаимодополняемых, разноотраслевых инноваций
Если в XIX в. и первой половине XX в. не возникало сомнений, что технологические инновации, существующие за пределами какой-либо отрасли промышленности, не имеют на нее никакого влияния, то в настоящее время приходится исходить из представления о том, что основное влияние на организацию и всю отрасль...(Управление инновациями)
Спектр и тембр звука
Объективной характеристикой звука является спектр. Но мы подойдем к этому понятию, идя от более традиционного и более ясного понятия "тембр". Оно основывается на понятиях сложного звука и резонанса. Голосовые связки человека можно сравнить со струнами. При колебании струны как единого целого...(Современный русский литературный язык)
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
УГТУ-УПИ имени С.М. Кирова
Теоретические основы радиотехники
АНАЛИЗ РАДИОСИГНАЛОВ И РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИМАЛЬНЫХ СОГЛАСОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ
КУРСОВОй ПРОЕКТ
ЕКАТЕРИНБУРГ 2001 год
Введение
Расчёт акф заданного сигнала
Заключение
Перечень условных обозначений
Библиографический список
Реферат
Информация ценилась всегда, а с развитием человечества информации становится все больше и больше. Информационные потоки превратились в огромные реки.
В связи с этим возникло несколько проблем передачи информации.
Информацию всегда ценили за ее достоверность и полноту поэтому ведется борьба за передачу ее без потерь и искажения. С еще одной проблемой при выборе оптимального сигнала.
Все это переносится и на радиотехнику где разрабатываются приемные передающее и обрабатывающие эти сигналы. Скорость и сложность предаваемых сигналов постоянно усложняется оборудование.
Для получения и закрепления знаний по обработке простейших сигналов в учебном курсе есть практическое задание.
В данной курсовой работе рассматривается прямоугольная когерентная пачка, состоящая из N трапецеидальных (длительность вершины равна одной третьей длительности основания) радиоимпульсов, где:
а) несущая частота,1,11МГц
б) длительность импульса (длительность основания),15мкс
в) частота следования,11.2 кГц
г) число импульсов в пачке,9
Для заданного типа сигнала необходимо произвести (привести):
Расчёт АКФ
Расчет спектра амплитуд и энергетического спектра
Расчет импульсной характеристики, согласованного фильтра
Спектральная плотность - есть коэффициент пропорциональности между длиной малого интервала частот D f и отвечающей ему комплексной амплитудой гармонического сигнала D A с частотой f 0.
Спектральное представление сигналов открывает прямой путь к анализу прохождению сигналов через широкий класс радиотехнических цепей, устройств и систем.
Энергетический спектр полезен для получения различных инженерных оценок, устанавливающих реальную ширину спектра того или иного сигнала. Для количественного определения степени отличия сигнала U (t) и его смещенной во времени копии U (t- t) принято вводить АКФ.
Зафиксируем произвольный момент времени и постараемся так выбрать функцию , чтобы величина достигала максимально возможного значения. Если такая функция действительно существует, то отвечающий ей линейный фильтр называют согласованным фильтром.
Введение
Курсовая работа по заключительной части предмета "Теория радиотехнических сигналов и цепей" охватывает разделы курса, посвященного основам теории сигналов и их оптимальной линейной фильтрации.
Целями работы являются:
изучение временных и спектральных характеристик импульсных радиосигналов, применяемых в радиолокации, радионавигации, радио телеметрии и смежных областях;
приобретение навыков по расчету и анализу корреляционных и спектральных характеристик детерминированных сигналов (автокорреляционных функций, спектров амплитуд и энергетических спектров).
В курсовой работе для заданного типа сигнала необходимо произвести:
Расчет АКФ.
Расчет спектра амплитуд и энергетического спектра.
Импульсной характеристики согласованного фильтра.
В данной курсовой работе рассматривается прямоугольная когерентная пачка трапецеидальных радиоимпульсов.
Параметры сигнала:
несущая частота (частота радиозаполнения),1,11 МГц
длительность импульсов, (длительность основания) 15 мкс
частота следования,11,2 кГц
число импульсов в пачке,9
Автокорреляционная функция (АКФ) сигнала U (t)
служит для количественного определения степени отличия сигнала U (t)
и его смещённой во времени копии 
(0.1)
и при t
= 0 АКФ становится равной энергии сигнала. АКФ обладает простейшими свойствами:
свойство чётности:
Т.е. K U (t ) =K U (- t ).
при любом значении временного сдвига t модуль АКФ не превосходитэнергии сигнала: ½K U (t ) ½£K U (0 ), что вытекает из неравенства Коши - Буняковского.
Итак, АКФ представляется симметричной кривой с центральным максимумом, который всегда положителен, а в нашем случае АКФ имеет ещё и колебательный характер. Необходимо отметить, что АКФ имеет связь с энергетическим спектром сигнала: 
; (0.2)
где ½G
(w
) ½ квадрат модуля спектральной плотности. Поэтому можно оценивать корреляционные свойства сигналов, исходя из распределения их энергии по спектру. Чем шире полоса частот сигнала, тем уже основной лепесток автокорреляционной функции и тем совершеннее сигнал с точки зрения возможности точного измерения момента его начала.
Часто удобнее вначале получить автокорреляционую функцию, а затем, используя преобразование Фурье, найти энергетический спектр сигнала. Энергетический спектр - представляет собой зависимость ½G (w ) ½ от частоты.
Согласованные же с сигналом фильтры обладают следующими свойствами:
Сигнал на выходе согласованного фильтра и функция корреляции выходного шума имеют вид автокорреляционной функции полезного входного сигнала.
Среди всех линейных фильтров согласованный фильтр даёт на выходе максимальное отношение пикового значения сигнала к среднеквадратичному значению шума.
Расчёт акф заданного сигнала
Рис.1. Прямоугольная когерентная пачка трапецеидальных радиоимпульсов
В нашем случае сигнал представляет собой прямоугольную пачку трапецеидальных (длительность вершины равна одной третьей длительности основания) радиоимпульсов (см. рис 1) в которой число импульсов N=9, а длительность импульса T i =15 мкс.
Рис.2. Сдвиг копии огибающей сигнала
|
|
|
Для величины сдвига T принадлежащего промежутку от нуля до одной третьей длительности импульса необходимо решить интеграл:
Решая этот интеграл, получаем выражение для главного лепестка АКФ данного сдвига копии огибающей сигнала:
Для T принадлежащего промежутку от одной третьей до двух третьих длительности импульса получаем следующий интеграл:
Решая его, получаем:
Для Т, принадлежащего промежутку от двух третьих длительности импульса до длительности импульса интеграл, имеет вид:
Поэтому в результате решения имеем:
С учётом свойства симметрии (чётности) АКФ (смотрите введение) и соотношения, связывающего АКФ радиосигнала и АКФ его комплексной огибающей: 
имеем функции для главного лепестка АКФ огибающей ko (T) радиоимпульса и АКФ радиоимпульса Ks (T):
в которых, входящие функции, имеют вид:
Таким образом, на рисунке 3 изображён главный лепесток АКФ радиоимпульса и его огибающей, т.е. когда в результате сдвига копии сигнала, когда участвуют все 9 импульсов пачки, т.е. N = 9.
Видно, что АКФ радиоимпульса имеет колебательный характер, но в центре обязательно максимум. При дальнейшем сдвиге число пересекающихся импульсов сигнала и его копии будет уменьшаться на единицу, а, следовательно, и амплитуда через каждый период следования T ip = 89,286 мкс.
Поэтому, окончательно АКФ будут иметь вид как на рисунке 4 ( 16 лепестков, отличающихся от главного только амплитудами) с учётом того, что на этом рисунке Т=T ip .:
Рис. 3. АКФ главного лепестка радиоимпульса и его огибающей
Рис. 4. АКФ Прямоугольной когерентной пачки трапецеидальных радиоимпульсов
Рис. 5. Огибающая пачки радиоимпульсов.
Расчёт спектральной плотности и энергетического спектра
Для расчёта спектральной плотности воспользуемся, как и при расчётах АКФ, функциями огибающей радиосигнала (смотрите рис.2), которые имеют вид:
и преобразованием Фурье для получения спектральных функций, которые с учётом пределов интегрирования для n-го импульса будут рассчитываться по формулам:
для огибающей радиоимпульса и:
для радиоимпульса соответственно.
График этой функции представлен на (рис.5).
на рисунке для наглядности рассмотрен разный частотный диапазон
Рис. 6. Спектральная плотность огибающей радиосигнала.
Как и ожидалось, главный максимум расположен в центре, т.е. при частоте w =0.
Энергетический же спектр равен квадрату спектральной плотности и поэтому график спектра имеет вид как на (рис 6) т.е. очень похож на график спектральной плотности:
Рис. 7. Энергетический спектр огибающей радиосигнала.
Вид спектральной плотности для радиосигнала будет иной, поскольку вместо одного максимума при w = 0 будет наблюдаться два максимума при w = ±wо, т.е. спектр видеоимпульса (огибающей радиосигнала) переносится в область высоких частот с уменьшением вдвое абсолютного значения максимумов (см. рис.7). Вид энергетического же спектра радиосигнала будет так же очень похож на вид спектральной плотности радиосигнала, т.е. тоже будет осуществлён перенос спектра в область высоких частот и так же будет наблюдаться два максимума (см. рис.8).
Рис. 8. Спектральная плотность пачки радиоимпульсов.
Расчёт импульсной реакции и рекомендации к построению согласованного фильтра
Как известно, наряду с полезным сигналом, зачастую присутствуют шумы и поэтому при слабом полезном сигнале иногда трудно определить есть полезный сигнал или нет.
Для приёма сигнала сдвинутого во времени на фоне белого гауссовского шума (белый гауссовский шум "БГС" имеет равномерную плотность распределения) n (t) т.е. y (t) = + n (t), отношение правдоподобия при приёме сигнала известной формы имеет вид:
где No - спектральная плотность шума.
Поэтому приходим к выводу, что оптимальная обработка принимаемых данных - суть корреляционный интеграл
Полученная функция представляет собой ту существенную операцию, которую следует выполнить над наблюдаемым сигналом с тем, чтобы оптимальным (с позиции критерия минимума среднего риска) образом принять решение о наличии или отсутствии полезного сигнала.
Не вызывает сомнений тот факт, что данная операция может быть реализована линейным фильтром.
Действительно, сигнал на выходе фильтра с импульсной характеристикой g (t) имеет вид:
Как видно, при выполнении условия g (r-x) = K ×S (r- t) эти выражения эквивалентны и тогда после замены t = r-x получаем:
где К - постоянная, а to - фиксированное время, при котором наблюдается выходной сигнал.
Фильтр с такой импульсной характеристикой g (t) ( смотрите выше) называется согласованным.
Для того чтобы определить импульсную характеристику необходимо сигнал S (t) сместить на tо влево, т.е. получим функцию S (tо + t), а функцию S (tо - t) получить путём зеркального отображения сигнала относительно оси координат, т.е. импульсная характеристика согласованного фильтра будет равна входному сигналу, и при этом получаем на выходе согласованного фильтра максимальное отношение "сигнал-шум".
 |
При нашем входном сигнале для построения такого фильтра необходимо сначала создать звено формирования одного трапецеидального импульса схема, которого изображена на (рис.9).
Рис. 10. Звено формирования радиоимпульса с заданной огибающей.
На вход звена формирования радиоимпульса с заданной огибающей (см. рис.9), подаётся сигнал огибающей радиосигнала (в нашем случае трапеция).
В колебательном звене формируется гармонический сигнал с несущей частотой wо (в нашем случае 1,11МГц), поэтому на выходе этого звена имеем гармонический сигнал с частотой wо.
С выхода колебательного звена сигнал подаётся на сумматор и на звено линии задержки сигнала на Ti (в нашем случае Ti =15 мкс), а с выхода звена задержки сигнал подаётся на фазовращатель (он нужен для того чтобы после окончания импульса отсутствовал радиосигнал на выходе сумматора).
После фазовращателя сигнал тоже подаётся на сумматор. На выходе сумматора, наконец, имеем трапецеидальные радиоимпульсы с частотой радиозаполнения wо т.е. сигнал g (t).
 |
Поскольку нам необходимо получить когерентную пачку из 9 трапецеидальных видеоимпульсов то необходимо сигнал g (t) подать на звено формирования такой пачки схема, которой имеет вид как на (рис 10):
Рис. 11. Звено формирования когерентной пачки.
На вход звена формирования когерентной пачки подаётся сигнал g (t), который представляет собой трапецеидальный радиоимпульс (или последовательность трапецеидальных радиоимпульсов).
Далее сигнал идёт на сумматор и на блок задержки, в котором реализуется задержка входного сигнала на период следования импульсов в пачке Tip умноженный на номер импульса минус единица, т.е. (N-1), а с выходабока задержки снова на сумматор.
Таким образом, на выходе звена формирования когерентной пачки (т.е. на выходе сумматора) имеем прямоугольную когерентную пачку трапецеидальных радиоимпульсов, что и требовалось реализовать.
Заключение
В ходе работы были проведены соответствующие расчеты и построены графики по ним можно судить о сложности обработки сигналов. Для упрощения математический расчет проводился пакетах MathCAD 7.0 и MathCAD 8.0. Данная работа является необходимой частью учебного курса, чтобы студенты имели представления об особенностях применении различных импульсных радиосигналов в радиолокации, радионавигации и радио телеметрии, а также могли спроектировать оптимальный фильтр тем самым, внеся свой скромный вклад в “борьбе" за информацию.
Перечень условных обозначений
wо - частота радиозаполнения;
w - частота
Т, ( t) - временной сдвиг;
Тi - длительность радиоимпульса;
Tip - период следования радиоимпульсов в пачке;
N - число радиоимпульсов в пачке;
t - время;
Библиографический список
1. Баскаков С.И. "Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов по спец. "Радиотехника"". - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1988 - 448 с.: ил.
2. "АНАЛИЗ РАДИОСИГНАЛОВ И РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИМАЛЬНЫХ СОГЛАСОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ: Методические указания к курсовой работе по курсу "Теория радиотехнических сигналов и цепей""/ Киберниченко В.Г., Дороинский Л.Г., Свердловск: УПИ 1992.40 с.
3. "Усилительные устройства": Учеб: пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1989. - 400 с.: ил.
4. Букингем М. "Шумы в электронных приборах и системах"/ Пер. с англ. - М.: Мир, 1986
Лекция №5
Т ема №2: Передача ДИСКРЕТНЫХ сообщений
Тема лекции: ЦИФРОВЫЕ РАДИОСИГНАЛЫ И ИХ
Характеристики Введение
Для систем передачи данных требование достоверности передаваемой информации наиболее важно. При этом необходим логический контроль процессов передачи и приема информации. Это становится возможным при использовании цифровых сигналов для передачи информации в формализованном виде. Такие сигналы позволяют унифицировать элементную базу и использовать корректирующие коды, обеспечивающие существенное повышение помехоустойчивости.
2.1. Общие сведения о передаче дискретных сообщений
В настоящее время для передачи дискретных сообщений (данных) используются, как правило, так называемые цифровые каналы связи.
Носителями сообщений в цифровых каналах связи выступают цифровые сигналы или радиосигналы, если используются линии радиосвязи. Информационными параметрами в таких сигналах являются амплитуда, частота и фаза. Среди сопутствующих параметров особое место занимает фаза гармонического колебания. Если фаза гармонического колебания на приемной стороне точно известна и это используется при приеме, то такой канал связи считается когерентным . В некогерентном канале связи фаза гармонического колебания на приемной стороне не известна и считается, что она распределена по равномерному закону в интервале от 0 до 2 .
Процесс преобразования дискретных сообщений в цифровые сигналы при передаче и цифровых сигналов в дискретные сообщения при приеме поясняется на рис.2.1.
Рис.2.1. Процесс преобразования дискретных сообщений при их передаче
Здесь учитывается, что основные операции преобразования дискретного сообщения в цифровой радиосигнал и обратно соответствуют обобщенной структурной схеме системы передачи дискретных сообщений рассмотренной на прошлой лекции (приведенной на рис.3). Рассмотрим основные виды цифровых радиосигналов.
2.2. Характеристики цифровых радиосигналов
2.2.1. Радиосигналы с амплитудной манипуляцией (аМн)
Амплитудная манипуляция (АМн). Аналитическое выражение АМн сигнала для любого момента времени t имеет вид:
s АМн (t, ) = A 0 (t ) cos ( t ) , (2.1)
где A 0 , и - амплитуда, циклическая несущая частота и начальная фаза АМн радиосигнала, (t ) – первичный цифровой сигнал (дискретный информационный параметр).
Часто используется другая форма записи:
s 1 (t ) = 0 при = 0,
s 2 (t ) = A 0 cos ( t ) при = 1, 0 t T , (2.2)
которая применяется при анализе АМн сигналов на отрезке времени, равном одному тактовому интервалу Т . Так как s (t ) = 0 при = 0, то АМн сигнал часто называют сигналом с пассивной паузой. Реализация АМн радиосигнала приведена на рис.2.2.
Рис.2.2. Реализация АМн радиосигнала
Спектральная плотность АМн сигнала имеет как непрерывную, так и дискретную составляющую на частоте несущего колебания . Непрерывная составляющая представляет собой спектральную плотность передаваемого цифрового сигнала (t ), перенесенную в область несущей частоты. Следует отметить, что дискретная составляющая спектральной плотности имеет место только при постоянной начальной фазе сигнала . На практике, как правило, это условие не выполняется, так как в результате различных дестабилизирующих факторов начальная фаза сигнала случайным образом изменяется во времени, т.е. является случайным процессом (t ) и равномерно распределена в интервале [- ; ]. Наличие таких фазовых флюктуаций приводит к “размыванию” дискретной составляющей. Эта особенность характерна и для других видов манипуляции. На рис.2.3 приведена спектральная плотность АМн радиосигнала.
Рис.2.3. Спектральная плотность АМн радиосигнала со случайной, равномерно
распределенной в интервале [- ; ] начальной фазой
Средняя мощность
АМн радиосигнала равна
.
Эта мощность поровну распределяется
между непрерывной и дискретной
составляющими спектральной плотности.
Следовательно, в АМн радиосигнале на
долю непрерывной составляющей,
обусловленной передачей полезной
информации, приходится лишь половина
мощности излучаемой передатчиком.
Для формирования АМн радиосигнала обычно используется устройство обеспечивающее изменение уровня амплитуды радиосигнала по закону передаваемого первичного цифрового сигнала (t ) (например, амплитудного модулятора).