Меню
Поиск



рефераты скачать Системы связи

Поскольку для передачи информации от многочисленных источ­ников используется только одна несущая, то между поднесущими можно ожидать взаимодействия. Межканальное взаимодействие мо­жет возникнуть по двум основным причинам. Во-первых, если меж­канальное расстояние (интервал частот между поднесущими) слиш­ком мало и часть информации одного канала может попадать в смежный канал. Конечно, взаимодействие подобного типа может быть вызвано и плохими фильтрами поднесущих в приемном уст­ройстве. Во-вторых, может существовать «взаимная модуляция», при которой одна поднесущая вызывает амплитудную модуляцию дру­гой поднесущеп. Это может иметь место, только если существуют не­линейности в звеньях блоков, вырабатывающих составной многока­нальный сигнал. Напомним, что амплитудная модуляция двух сину­соидальных колебаний (например, звукового сигнала и несущей ра­диовещания) приводит к суммарной и разностным частотам. Таким образом, может возникнуть множество новых нежелательных час­тот; некоторые из них, конечно, могут попасть в полосы различных поднесущих, вводя шумы (нежелательные сигналы) в эти каналы. Взаимная модуляция может быть сведена к минимуму путем сохра­нения хорошей линейности усиления в соответствующих звеньях системы.

Необходимо отметить, что межканальное влияние может порож­даться самой коммутацией каналов. Большей частью это является следствием «звона» или медленной скорости спада напряжения при переключениях, что может вызвать просачивание в коммутаторе сиг­нала из одного промежутка времени в другой и ухудшение точности.

По отношению к методам импульсной модуляции проблемы шума приобретают несколько иное значение. В импульсных методах, где амплитуда импульсов фиксирована (КИМ, ШИМ, ЧИМ), шумы дол­жны иметь тот же порядок, что и импульсы сигнала, чтобы оказывать какое-либо влияние. Ошибки в КИМ могут быть вызваны лишь введением ложного или пропуском полезного импульса. Например, двоично-десятичное число 0001 = 1 может превратиться в 1001 = 9 под воздействием ложного импульса. Величина ошибки может быть огромной, однако для возникновения такой ошибки необходим существенный шумовой сигнал. На практике метод КИМ в высокой степени невосприимчив к шумам; то же относится и к методам ШИМ и ЧИМ. Амплитудно-импульсная модуляция, где представляющим информацию параметром является амплитуда сигнала, гораздо более чувствительна к влиянию шумов.


3.1.5. Аппаратура телеметрии и ее приложения.

 

На рис. 19 представлена функциональная схема блока теле­метрического устройства, использующего КИМ. Представленная подсистема содержит только входную секцию и узел обработки им­пульсов. Это позволяет осуществить модульную конструкцию теле­метрических систем с различным числом (таким, какое потребуется для данного приложения) одинаковых блоков, подключаемых к линии связи. Важно отметить, что блок, подобный рассматривае­мому, может быть использован не только для беспроводной связи. Цифровые данные с использованием частотной манипуляции мо­гут быть направлены в телефонную линию, рассчитанную на переда­чу звуковых сигналов, т. е. информации с полосой около 3000 Гц.

На рис. 19 показаны формирователи сигналов, предназначенные для уси­ления и формирования сигналов преобразователя (датчика). Форми­рователь сигналов обычно необходим, так как большинство сигна­лов от датчиков имеет величину порядка милливольт. Узел обработ­ки аналоговой информации включает в себя аналоговый уплотни­тель с подуплотнителем или подкоммутатором, схему выборки с удержанием и аналого-цифровой преобразователь.

Рис. 19. Функциональная схема типичной телеметрической КИМ-системы.


Цифровая инфор­мация вводится через параллельно-последовательный преобразова­тель, так как большинство цифровых данных приходит параллельно, а затем через цифровой уплотнитель каналов. Это означает, что ряд источников аналоговых и цифровых данных коммутируются и груп­пируются для образования последовательности КИМ-значений. Аналого-цифровой кодовый селектор (на первой части диаграммы) управляет последовательностью коммутации данных и вводит сиг­нал в шифратор, который предназначен образовывать подходящие уровни и коды, пригодные для радиолинии или проволочной переда­чи. (Эта подсистема может быть использована вместе с одной лишь поднесущей.) На рисунке показан генератор синхрокода и иденти­фикации такта. Синхрокод обеспечивает тактовую синхронизацию. Для метода КИМ обычным является использование полной кодовой группы с особым кодом, которая встречается лишь один раз за такт (в течение интервала синхроимпульса). Эта синхронизирующая кодовая группа выполняет функции тактового синхроимпульса. Временной контроль подсистем обеспечивается точным импульсным генератором с набором делителей частоты и различных логических схем контроля. Рассматриваемая подсистема способна обрабаты­вать кодовые группы от 1 до 16 бит и такты длиной от 1 до 32 кодо­вых групп; число подтактов может быть от 2 до 32. Скорость, с кото­рой работают различные узлы схемы (т. е. частота бит, частота так­тов), контролируется основным блоком контроля; предусмотрен широкий диапазон этих частот.

В настоящее время в большом количестве производится особый класс телеметрической аппаратуры — «модем». Модем ( от слов модуляция и демодуляция) управляет модуляцией и демодуляцией сигналов телеметрии. Цифровые модемы возникли в связи с широким распространением цифровой техники. Они манипу­лируют только цифровыми данными аналогично подсистеме, изо­браженной на рис. 19. Применяемый способ модуляции и демоду­ляции меняется от модуля к модулю. При чрезмерной скорости следования последовательных кодовых групп цифровых данных модем преобразует их в несколько параллельных замедленных строк, которые используются в системе с уплотнением каналов по частоте. Например, скорость 1200 бит/с получена с помощью 16-канального частотного уплотнения телефонной линии с полосой 375—3025 Гц. Каждый из 16 каналов переносит частотно-манипулированные данные со скоростью 75 бит/с для передачи со скоростью 75×16 = 1200 бит/с. Каналы отстоят друг от друга на 170 Гц, начи­ная с 425 Гц и кончая 2975 Гц. Частотно-манипулированный сигнал состоит из сдвига тона на 85 Гц, сосредоточенного около определен­ной частоты канала fн. Фактически образуются три различимых уровня: fн + 42,5 Гц, fн - 42,5 Гц и fн. Последний уровень не не­сет информации. Следовательно, как импульс, так и пауза (или ло­гические «1» и «0») обособлены и отделены от частоты канала.

Фильтры приемного устройства демодулируют 16 частотно-ма-нипулированных каналов и объединяют их для образования перво­начальной последовательной кодовой группы.

Некоторые модемы вместо частотной манипуляции используют фазовую манипуляцию. Этот метод сдвигает фазу тона в телефонном канале с частотным уплотнением по отношению к опорному сигналу. Обычно фазовые сдвиги на 45, 135, 225 и 315° представляют 2 бита (две логические группы «0» и «1»). Фазовый сдвиг затем измеряется или детектируется в приемном устройстве, и вырабатывается соот­ветствующий логический уровень.

Рассмотренные выше модемы используют узкополосный канал передачи, однако использованные методы пригодны и для широко­полосной передачи. Большим преимуществом широкополосной пере­дачи являются очень высокие частоты следования данных, которые могут быть получены, благодаря чему исключается необходимость последовательно-параллельного преобразования данных. Такие ши­рокополосные системы обычно работают на линиях СВЧ, где шумо­вые эффекты менее вредны. Например, полоса 48 кГц допускает пол­ную скорость передачи информации 48 кбит/с. Теоретически возмож­ны и скорости до 3,8 Мбит/с.





3.1.6.Другие системы связи.

Наиболее общими системами связи являются радиовещание и те­левидение. Федеральной комиссией по связи (ФКС) для радиовещания отведены две области частот. Коммерческое радиовещание ис­пользует для АМ-передач частоты 535—1605 кГц с полосой 10 кГц на один канал. Для частотной модуляции используется диапазон 88—108 МГц с шириной полосы канала 200 кГц: всего 100 каналов, начиная с номера 201 (88,1 МГц) по номер 300 (107,9 МГц). Коммер­ческое ЧМ-радиовещание в противоположность другим ЧМ-передачам ограничено каналами 221—300. Коммерческое телевидение располагает 82 каналами (от номера 1 до 83) в диапазоне частот 44—890 МГц. Распределение ТВ-каналов приводится в таблице на рис. 20.

Ка-нал

Полоса частот, МГц

Ка-нал

Полоса частот, МГц

Ка-нал

Полоса частот, МГц

Ка-нал

Полоса частот, МГц

1

44-50

22

518-524

43

644-650

64

770-776

2

54-60

23

524-530

44

650-656

65

776-782

3

60-66

24

530-536

45

656-662

66

782-788

4

66-72

25

536-542

46

662-668

67

788-794

5

76-82

26

542-548

47

668-674

68

794-800

6

82-88

27

548-554

48

674-680

69

800-806

7

174-180

28

554-560

49

680-686

70

806-812

8

180-186

29

560-566

50

686-692

71

812-818

9

186-192

30

566-572

51

692-698

72

818-824

10

192-198

31

572-578

52

698-704

73

824-830

11

198-204

32

578-584

53

704-710

74

830-836

12

204-210

33

584-590

54

710-716

75

836-842

13

210-216

34

590-596

55

716-722

76

842-848

14

470-476

35

596-602

56

722-728

77

848-854

15

476-482

36

602-608

57

728-734

78

854-860

16

482-488

37

608-614

58

734-740

79

860-866

17

488-494

38

614-620

59

740-746

80

866-872

18

494-500

39

620-626

60

746-752

81

872-878

19

500-506

40

626-632

61

752-758

82

878-884

20

506-512

41

632-638

62

758-764

83

884-890

21

512-518

42

638-644

63

764-770



Рис. ­20. Распределение ТВ-каналов.


Ширина полосы телевизионного канала составляет 6 МГц. Максимальная девиация частоты для коммерческого ЧМ-вещания равна ±75 кГц. Это означает, что индекс модуляции для модулированного сигнала на частоте 15 кГц равен 5 (15 кГц — верхняя граница зву­ковых частот). Индекс модуляции 5 дает 7 пар боковых полос зна­чительной амплитуды или общую полосу 7×2×15 = 210 кГц. Таким образом, предназначенная для одного канала полоса 200 кГц почти достаточна для полной передачи звукового сигнала 15 кГц. Полоса 10 кГц АМ-передач (фактическая полоса по уровню —3 дБ состав­ляет около 9 кГц) допускает максимум звуковой частоты 5 кГц. Как видно, ЧМ-передача обеспечивает гораздо более широкую поло­су и, следовательно, более полное воспроизведение звукового диапа­зона в целом (20 Гц —15 кГц). Для сравнения будет показано ниже, что звуковое ТВ-сопровождение обеспечивается максимальной де­виацией ±25 кГц, что приводит к коэффициенту модуляции 25/15 = 1,67 (для звуковой частоты 15 кГц). Это в свою очередь приводит к трем парам боковых полос со значительной амплитудой и к необ­ходимой полосе частот 2×3×15 = 90 кГц. Фактическая передавае­мая полоса составляет от 50 до 80 кГц и недостаточна для полного воспроизведения звукового диапазона в целом.

AM- и ЧМ-радиовещанне следует стандартным методам. Функ­циональные схемы AM- и ЧМ-систем представлены на рис. 21 и 22.

Рис. 21. Функциональная схема системы амплитудной модуляции.


Рис. 22. Функциональная схема системы частотной модуляции.

Оба приемника для получения промежуточной частоты (ПЧ) используют методы смешения частот. Основное преимущество мето­да преобразования частоты в промежуточную основано на том, что промежуточная частота фиксирована и, следовательно, удобна для усиления в резонансных усилителях с фиксированной частотой на­стройки. Используемая в АМ-приемниках промежуточная частота 455 кГц является частотой биений (разностной частотой) между коле­баниями от местного генератора-гетеродина fг и входным сигна­лом fн. Таким образом, ПЧ = fг - fн. При изменении настройки изменяются как fг, так и fн, но их разность остается неизменной. ЧМ-приемники имеют промежуточную частоту 10,7 МГц. АМ-детектор состоит из простого выпрямителя и высокочастотного фильт­ра, который воспроизводит огибающую модулированного сигнала. ЧМ-дискриминатор воспроизводит звуковой сигнал путем преобра­зования девиации частоты fн в соответствующее напряжение. Для частотной дискриминации разработано большое число схем. Заслуживает внимания тот факт, что ЧМ-детектору предшествует ограничитель уровня. Амплитуда сигнала поддерживается на постоянном уровне; это уменьшает по­мехи, которые обычно свойственны амплитудной модуляции.

Телевизионная передача несколько более сложна, так как она использует методы и амплитудной, и частотной модуляций.

 

Рис. 23. Функциональная схема ТВ-линии связи.


ТВ-линия связи содержит три основные группы информации. Во-первых, ТВ-камерой генерируется сигнал изображения, соответствующий форме и яркости образа. Телекамера развертывающая изображение по горизонтали и вертикали, управляется схемами развертки и синхронизации. Для обеспечения син­хронизации развертки изображения на экране кинескопа приемника с разверткой камеры на приемник передаются синхроимпульсы. Строка за строкой на экране сформируется изображение в строгом соответствии с построчным сканированием образа передающей ка­мерой. Наконец, для воспроизведения звукового сопровождения паредаваемой сцены необходимы сигналы звуковой частоты. Видео­сигнал (сигнал изображения) н синхроимпульсы модулируют по амплитуде высокочастотную несущую, в то время как сигналы зву­ковой частоты передаются с помощью частотной модуляции. Для пе­редачи обоих сигналов (ЧМ и AM) используется полоса частот 5 МГц ТВ-канала.

Для того чтобы получить высококачественное изображение, необходимо разрешение телекамеры порядка 0,0025 см. Это означа­ет, что каждый участок экрана телекамеры размером 0,0025 см обра­зует свой локальный яркостный сигнал. Реальный образ фокуси­руется на экран телекамеры, покрытый большим числом миниатюр­ных (фотоэлементов (размером 0,0025 см), которые и вырабатывают фото-э. д. с. в соответствии с интенсивностью падающего на них све­та. Эти напряжения снимаются последовательно, образуя непрерыв­ный поток сигналов, в котором каждый уровень сигнала соответст­вует свету, падающему на соответствующий фотоэлемент. Совокуп­ный сигнал является видеосигналом (сигналом изображения). Вы­борка производится от точки к точке слева направо. Каждая гори­зонтальная линия развертки (около 4000 фотоэлементов) образует строчку видеозначений, которые используются в приемном устрой­стве для воспроизведения яркостных изменений изображения. 525 таких линий полностью покрывают экран телекамеры и,таким об­разом, содержат видеосигнал, соответствующий реальному образу. Синхронизирующие импульсы поддерживают временную зависи­мость между разверткой телекамеры и разверткой приемной ЭЛТ (кинескопа), так что положение объектов в реальной картине со­храняется и на экране кинескопа.

Как отмечалось ранее, посредством амплитудной модуляции или, точнее, на частично подавленной боковой полосе частот передается видеосигнал, содержащий также и синхронизирующие импульсы. Как показано на рис. 24, полоса 6 МГц (по уровню — 20 дБ) теле­визионного канала содержит 4,2 МГц верхней боковой полосы час­тот и 0,75 МГц нижней полосы.

Рис. 24. Распределение частот в пределах полосы стандартного телевизионного канала.

Это означает, что основная часть сиг­налов изображения передается на одной боковой полосе. Низкочастотные видеосигналы (менее 0,75 МГц) передаются с двумя боковы­ми полосами, в то время как высшие видеочастоты передаются с од­ной боковой полосой (полностью передается только верхняя боковая полоса). Как показано на рисунке, ЧМ-несущая (несущая звука) расположена на 4,5 МГц выше несущей канала изображения. Телевизионный приемник разделяет эти две несущие для выработки ви­деосигнала в одном канале и звукового сигнала в другом. Видео­сигнал в свою очередь разделяется, образуя синхронизирующие импульсы и сигналы изображения. Последние модулируют по инсивности электронныи пучок кинескопа, воспроизводя передаваемое изображение.

На рис. 25 приведена более детальная (функциональная схема ТВ-приемника. Как показано на схеме, несущая звука снимается либо с блоков НЧ-канала изображения на уровне УВЧ (fн=15 МГц), либо с видеоусилителя на частоте 4,5 МГц путем фильтрации в видеодетекторе. Затем два типа сигналов (звуковые и видео) обра­батываются раздельно для образования выходных сигналов звука и изображения.

Рис. 25. Блок-схема ТВ-приемника с черно-белым изображением.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

          Электрическая связь - это огромный комплекс передачи, приема и обработки информации, построение которого в немалой степени обязано достижениям радиотехники, зародившейся как самостоятельная и техническая дисциплина.

          Отличительная особенность нашего времени - непрерывно возрастающая потребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Это обусловлено многими причинами, и в первую очередь тем, что электрическая связь стала одним из самых мощных рычагов управления.

          Претерпевая значительные изменения, становясь многосторонней и всеобъемлющей, электрическая связь становится все более интегрированной в мировое телекоммуникационное пространство.






5. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

 

1) Г. Зангер. «Электронные системы» 1980 г.

2) В. В. Мигулин «100 лет радио» 1995 г.

3) А. С. Касаткин «Электротехника» 1965 г.

4) В. Г. Герасимов «Основы промышленной электроники» 1986 г.



Страницы: 1, 2, 3, 4, 5




Новости
Мои настройки


   рефераты скачать  Наверх  рефераты скачать  

© 2009 Все права защищены.