рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Багатоканальна передача інформації

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Багатоканальна передача інформації

Багатоканальна передача інформації - раздел Образование, Основи радіоелектроніки Розглянуті Аналогові І Цифрові Сигнали Повідомлення Можуть Бу...

Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається одноканальним. Для того щоб зробити зв'язок багатоканальним, інформацію перед передачею ущільнюють. Існує два способи ущільнення інформації: ущільнення за часом і частотне ущільнення.

При ущільненні за часом кожен канал передачі інформації в межах загального часу роботи лінії зв'язку має дуже короткі проміжки часу, протягом яких інформація у вигляді коротких пакетів імпульсів передається від певного кореспондента відповідному абонентові. Передача інформації по каналах відбувається почергово в режимі розподілу часу. Частота перемикання каналів згідно з теоремою відліків моє бути вдвічі вищою від найвищої частоти спектра сигналу. Керування перемиканням каналів, тобто часова вибірність каналів зв'язку, виконується за допомогою спеціалізованих комп'ютерів.

Частотне ущільнення забезпечується лінійним перенесенням спектра сигналу повідомлення в область радіочастот. Кожне повідомлення в цьому разі передається по своїй носійній частоті, один з параметрів якої змінюється за законом зміни сигналу повідомлення. Таке перетворення носійного коливання називається модуляцією. На приймальному кінці каналу зв’язку радіосигнал зазнає оберненого перетворення — демодуляції, внаслідок чого одержують вихідний спектр сигналу повідомлення. Вибірність сигналів при частотному ущільненні здійснюється частотними фільтрами, настроєними на носійні частоти модульованих коливань.

У простому гармонічному коливанні

(1.10)

можна змінювати три незалежних параметри: амплітуду , частоту і фазу . Відповідно одержують амплітудну (AM), частотну (ЧМ) і фазову (ФМ) модуляції. При використанні імпульсних і кодових сигналів застосовують інші, складніші види модуляції.

Амплітудна модуляція була запропонована ще в перші роки розвитку радіоелектроніки як найпростіше й очевидне вирішення проблеми багатоканальності. Саме цей вид модуляції розглядається при вивченні принципів радіозв’язку в курсі фізики середньої школи. З’ясуємо властивості АМ на спрощеній моделі: носійне високочастотне гармонічне коливання з частотою (рис.1.5, а) модулюється детермінованим гармонічним тональним коливанням з частотою (рис.1.5, б).

Рис. 1.5. Спрощена графічна модель амплітудно-модульованого сигналу

Для спрощення математичних викладок розглянемо парну косинусоїдну функцію без початкової фази

, (1.11)

де — коефіцієнт пропорційності; — коефіцієнт AM, що дорівнює відношенню максимальної зміни амплітуди модульованого сигналу до його середнього значення.

Цей вираз при використанні відомої тригонометричної тотожності

легко перетворюється на вираз

. (1.12)

Для практичного визначення коефіцієнта модуляції з осцилограми (рис. 1.5, в) зручно користуватися таким виразом:

. (1.13)

Як випливає з (1.12), напруга модульованого сигналу є сумою трьох високочастотних гармонічних коливань. Одне з них — носійне з частотою ; два інших розташовуються симетрично відносно носійного коливання на осі частот, відповідно вище і нижче нього на частоту (рис. 1.6, а). Ці коливання називають бічними складовими модульованого сигналу. Амплітуда бічних коливань не може перевищувати половини амплітуди носійного коливання, оскільки згідно з (1.13) коефіцієнт модуляції не може бути більшим за 1. Якщо модулювальний сигнал має кілька складових, то відповідно бічні частоти перетворюються на бічні смуги з симетричними лінійчастими спектрами (рис. 1.6, б). Нарешті, при модуляції сигналу реальним випадковим сигналом смуги бічних частот будуть суцільними (рис 1.6, в).

Для більшого унаочнення амплітудно-модульований сигнал можна розглядати у вигляді векторної діаграми (рис. 1.7, а). На ній в полярній системі координат при довільній початковій фазі відкладають вектор , який відповідає амплітуді носійного коливання. Стрілка показує, що цей вектор обертається з кутовою швидкістю навколо полюса. Менші вектори відповідають амплітудам бічних частот. На діаграмі показано, що відносно полюса вони обертаються з кутовими швидкостями і . Ці вектори для зручності додавання можна перенести паралельно з полюса системи до вершини вектора (рис. 1.7, б). Тоді видно, що відносно цієї вершини вони обертаються з кутовими швидкостями та . Отже, максимального значення сума цих трьох векторів набуває тоді, коли всі вектори збігаються за напрямком. Це відповідає точці на діаграмі. Відповідно мінімальне значення позначено точкою і воно буде тоді, коли вектори бічних частот мають напрямок, протилежний вектору носійної частоти.

Рис. 1.6. Спектральне подання амплітудно-модульованого сигналу при тональній

модуляції (а), модуляції кількома сигналами повідомлення (б) і випадковими сигналами

повідомлення (в)

Рис. 1.7. Векторне подання амплітудно-модульованого сигналу.

Векторна діаграма показує принципову можливість появи такого спотворення сигналу, як паразитна ЧМ, що виникає в каналах зв'язку. Як випливає з діаграми чиста AM сигналу буде тільки за умови точної симетрії векторів, які відображають амплітуди бічних частот, коли вони утворюють ромб. Однак у реальних електричних колах ця симетрія може бути порушена, наприклад, через різне підсилення або згасання окремих складових спектра. Тоді кінець підсумкового вектора не буде переміщуватись по прямій між точками й , а спостерігатиметься деяке його коливання відносно вектора носійної частоти з деяким випередженням і відставанням від неї. Це рівнозначно тому, що підсумковий вектор коливатиметься з деякою частотою відносно положення вектора носійної частоти. Таке явище називається паразитною ЧМ і вкрай неприпустиме при передачі сигналу, оскільки висока стабільність частоти передавача є основною умовою надійності зв’язку.

Амплітудна модуляція — це не тільки найпростіший для вивчення, не тільки очевидний вид модуляції, а й найгірший з точки зору економічності і завадозахищеності. Справа в тому, що більшість природних і штучних завад (грозові розряди, теплові шуми, промислові джерела, сусідні радіостанції тощо) впливають саме на амплітуду сигналу. На передачу повідомлення при AM сигналу витрачається лише 5 % потужності джерела, що випромінює сигнал. Решта потужності переноситься сигналом носійної частоти, який ніякої інформаційної цінності не має. Тому для високоякісної і економічної передачі інформації використовують більш економічну і завадозахищену кутову модуляцію, хоча платою за ці її переваги є більш широка смуга частот, необхідна для передачі частотно-модульованого сигналу.

Кутова модуляція полягає в тому, що за законом сигналу повідомлення змінюється миттєве значення фазового кута, тобто повна фаза коливань :

, (1.14)

де .

Залежно від того, яка частина повної фази коливань (частота або фаза ) змінюється за законом сигналу повідомлення, кутова модуляція відповідно називається частотною (ЧМ) або фазовою (ФМ).

Нехай миттєва частота носійного коливання змінюється за законом

, (1.15)

де — девіація частоти, що дорівнює максимальному відхиленню частоти від носійної частоти .

Тоді повна фаза частотно-модульованих коливань

, (1.16)

тобто частотно-модульоване коливання описується рівнянням

, (1.17)

де — індекс кутової модуляції, що характеризує максимальне відхилення фази коливань.

Після тригонометричних перетворень (1.17) дістанемо

(1.18)

Як бачимо, частотно-модульований сигнал складається з двох амплітудно-модульованих коливань і для знаходження його спектра слід визначити спектри функційта . Проте ці функції нелінійні, тому просте перенесення спектра на носійну частоту неможливе. В цьому разі доцільно розглянути два окремих випадки: з малим індексом кутової модуляції сигналу і великим його значенням .

При маємо

; . (1.19)

3 урахуванням цих наближених значень функцій після тригонометричних перетворень (1.18) дістанемо

(1.20)

а б

Рис. 1.8. Векторне подання частотно-модульованого сигналу при малому індексі

модуляції

Цей вираз за зовнішнім виглядом з точністю до знака збігається з виразом (1.12). Це значить, що при малих спектр коливання з ЧМ відрізняється від спектра коливання з AM лише фазою для нижньої бічної частоти (рис.1.8, а). Якщо ж розглядати векторну діаграму (рис. 1.8, б), то видно, що зміна фази бічної частоти на протилежну приводить до того, що вектор носійного коливання з часом змінює свою фазу коливань.

Для аналізу спектрального складу сигналу при слід скористатися теорією бесселевих функцій і розвинути вирази (1.19) в ряди за цими функціями та здобути спектр, який містить нескінченну кількість бічних частот, симетричних відносно носійної. Амплітуди складових спектра пропорційні коефіцієнтам бесселевих функцій, тобто залежать від і порядку функцій . Аналіз показує, що при великих значення коефіцієнтів бесселевих функцій за межами різко прямують до нуля і тому можна обмежитися шириною спектра, близькою до повної смуги девіації, тобто

Отже, при кутовій модуляції якість переданого сигналу значно поліпшується саме завдяки розширенню спектрального складу сигналу; тому здійснити її можна тільки з надвисокочастотними носійними сигналами. Як випливає з векторної діаграми (див. рис. 1.8, б), тут виникає паразитна AM сигналу, вона не впливає на якість передачі інформації, оскільки легко усувається амплітудним обмеженням сигналу.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основи радіоелектроніки

Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Багатоканальна передача інформації

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій АМ – амплітудна модуляція АРП – автоматичне регулювання АХ – амплітудна характеристика АЦП – а

ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип

Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (

Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно

Дискретизація аналогових сигналів повідомлення
Якщо аналогові сигнали, задані функцією , розглядати в кінцевому проміжку часу, то зовсім не обов'язково враховувати всю нес

Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних

Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (

Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир

Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь

Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням. Для визначення малосигнальних параметрів

Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн

Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10

Електронно-дірковий перехід і його властивості. Напівпровідникові діоди
Розглянуті вище властивості однорідних напівпровідників використовуються лише для побудови напівпровідникових резисторів. Більшість же напівпровідникових приладів й елементів мікрое

Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу. Назва приладу походить як словосполучення від двох англі

Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя

Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу

Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.

Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов

Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек

Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром

Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо

Властивості найпростіших RС-елементів
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшен

Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб

Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить

Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на

Резонансні підсилювачі
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт під

Підсилювачі потужності
Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсил

Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі

Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн

Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор

Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува

Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його

Логічні перетворення цифрових сигналів і базові логічні елементи
Логічні перетворювачі електричних сигналів є основою побудови всіх цифрових схем і пристроїв. За формальними ознаками вони підпадають під узагальнену структурну схему (див. рис. 6.1

Загальна структура і типи генераторів
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи г

Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути

Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл

Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно

Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.

Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана

Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені

Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас

Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн

Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються

Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев

Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (

Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча

Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі

Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус

Оброблення цифрової інформації
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами. Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та

Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен

Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж

Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а

Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють

Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб

Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення

Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит

Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн

ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с. 2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,