Конспект по Основам Телекоммуникаций 2 страница

Как получить цифровой сигнал
Переход к цифровой связи определяется двумя обстоятельствами
1. Связано с потенциальными возможностями улучшения качественных и количественных характеристик систем связи за счет использования методов передачи дискретных сообщений
2. Определяется экономическими аспектами так как в настоящее время производится большое количество дешевых микросхем чипов которые реализуют весь набор необходимых для связи математических преобразований кроме того цифровая техника значительно технологичней аналоговой поскольку не требует дорогостоющей настройки и может тиражироваться с помощью без людных(автоматические линии)
Будем называть сигнал цифровым если он в любой момент времени принимает одно и з двух допустимых значений одно из которых используется для представления логического символа 0 а другое

Преобразований не прерывного первичного аналогового сигнала в цифровой код называется импульсно кодовой модуляцией(ИКМ)
В телекоммуникациях в качестве основания кода выбрана двоичная последовательность так как она реализуется с меньшими аппаратными затратами основными операциями при ИКМ является дискретизация во времени квантование и кодирование.
1. Дискретизацией называется преобразование при котором представляющий параметр аналогового сигнала задается совокупностью ее значений в дискретные моменты времени то есть при дискретизации производится определение значений сигнала в некоторые фиксированные моменты времени называемые отсчетами. При равно мерной дискретизации используются понятия интервал дискретизации(интервал между двумя соседними отсчетами дискретного сигнала и частота дискретизации величина обратная интервалу) величина интервала дискретизации выбирается в соответствии с теоремой Котельникова. Согласно теореме Котельникова аналоговый сигнал с ограниченным спектром и бесконечным интервалом наблюдения можно без ошибок восстановить из дискретного сигнала полученного дискретизацией из исходного аналогового сигнала если частота дискретизации в два раза больше частоты спектра сигнала Fg>2Fmax. Канал тональной частоты(основной канал аналогового телефонного канала) занимает полосу 300гц до 3400 Гц следовательно частота дискретизации должна быть не менее 6800 Гц. Согласно рекомендации МККТТ частота дискретизации выбрана 8 кгц следовательно дельта t 125 микро секунд.
2. Квантование перед выполнением этой операции весь диапазон возможных значений не прерывного информационного сигнала разбивается на уровни количество которых есть степень двойки. Смысл квантования заключается в округлении значения каждого отсчета до ближайшего уровня так что после квантования информация о соответствующем значении отсчета может быть передана номером уровня. При квантовании отсчеты принимающие в реальных условиях значения от минимального до максимального. Аппроксимируются одним значением из конечного числа уровней квантования. Выбор уровней производится таким образом чтобы с одной стороны минимизировать шумы квантования(погрешность квантования) упростить реализацию квантователя. Наиболее просто квантователь реализуется при равно мерном квантовании уровни которого распространяются одинаково на всех уровнях. Уменьшение шума квантования прямым способом за счет увеличения числа уровней приводит к необходимости передавать кодовые слова большой длины что ведет к необходимости увеличения скорости передачи цифрового потока оптимальный квантователь с неравномерным шагом квантования ведет к трудностями его реализации поэтому для уменьшения уровней квантования применяют 2 способа:
1. Компандирование Называется процесс состоящий из двух взаимообратных преобразований в начал перед равно мерным квантованием дискретный сигнал подвергается компрессии то есть в начале производится не равно мерное усиление при слабых сигналах он становится больше а меньше при больших сигналах. На приемной стороне экспандирование где сигнал приводится к исходному виду.

2. Регенерация
Одним из основных преимуществ цифровых систем передачи является возможность восстановления которая осуществляется регенераторами. Передачу информации линии связи всегда вносят искажения чем короче линия тем эти искажения менее заметны искажения ограничивает дальность связи поскольку на приеме из за них трудно определить какая информация передавалась. Если поступивший из линии сигнал превышает установленный пороговый уровень считаем переданная единица ниже порогового уровня ноль. Это правило легко реализуется с помощью микросхем компараторы которые сравнивают два сигнала. Один поступает из линии а второй является опорным или эталоном. При превышении порога на выходе компаратора появляется импульс свидетельствующий о том что принято решение о переданной единицы в противном случае на выходе компаратора ничего нет то есть молчаливое свидетельство того что передан ноль. Решается вопрос какой высоты устанавливать порог если порог не большой то компаратор будет уверенно обнаруживал каждый переданный импульс но при этом нет гарантии что из за частого превышения шумов маленького порога будут про пущены нули и на оборот если пороговую планку поднять высоко то компаратор не пропусти почти не одного нуля но не будет замечать импульсы амплитуды которых уменьшились из за воздействия помех и оказались ниже порогового уровня. Нужно ли сравнивать не прервано поступают так через равные промежутки времени (тактовые интервалы) на компаратор поступает команда произвести сравнение такое указание дает система синхронизации сети. Восстановление длительности импульсов осуществляется мультивибратором. Устройство выполняющее все эти функции называются регенераторы. В регенераторами входят схемы принятия решения формирование импульсов и выделение тактовой частоты. Регенераторами снабжаются все цифровые системы передачи. На радиорелейных линиях они размещаются на башнях вместе с радиоприемной аппаратурой на спутниковых линиях на самом спутнике и на приемных земных станциях на кабельных магистралях их закапывают в землю так как их ставят много и врезать прямо в кабель. Ошибки допущенные при восстановление цифрового сигнала сказываются на телефонной разговоре то есть абонент слышит не приятные щелчки в телефоне по международным нормам признается качество удовлетворительным если абонент прослушивает не более одного щелчка в минуту.

Число регенераторов на магистрали может достигать не скольких сотен так чтобы обеспечить высокое качество диагностики на городских телефонных кабелях приходится включать регенераторы через два три километра. На магистралях из коаксиальных кабелей регенераторов ставится реже через 5 км так как эти кабели ослабляют сигнал меньше и защищены от помех лучше.
Помехоустойчивое кодирование
Чем больше избыточность информации тем более Помехоустойчивой она является. В цифровую информацию представленную 0 и 1 необходимо ввести избыточность например сделать код избыточным можно добавляя дополнительные биты уже к имеющимся но введение в информацию избыточности влечет за собой снижение скорости ее передачи тем не менее разработчики цифровых систем передачи сознательно идут на такой шаг с тем чтобы обнаружить ошибки принятых комбинациях двоичных символов и если возможно то их исправить. Например 10101 01100 все биты здесь нужные введем искусственную избыточность добавив контрольный бит для первой комбинации выберем 1 для второй 0 101011 011000 если теперь помеха исказит сигнал и какой то бит будет принят не верно то есть вместо единицы регенератор выдаст 0 а вместо 0 будет зарегистрирована 1 то не зависимо от разряда кодовой комбинации в котором это произошло сумма 1 будет четной таким образом будет обнаружено наличие ошибки. Одно из правил двоичной арифметики суммирование по модулю 2. Если число единиц в наборе цифр нечетное то в результате суммирования на выходе микросхемы появится единица при четном числе единиц будет ноль. То есть наличие на выходной ножке микросхемы единичного импульса признак ошибочного решения с помощью другой микросхемы двоичного счетчика подсчитывается сколько раз появлялась единица за все время передачи тем самым и определяется вероятность ошибки. Введение столь малой избыточности не позволяет обнаружить все ошибки для этих целей нужны коды для этих целей нужны коды с большой избыточностью например код Хэмминга в котором после каждой 4 информационных битов в линию посылаются 3 контрольных бита. Допустим на приемном конце получили кодовую комбинацию 10010100011110 правило проверки контрольных битов.
На приеме вывод об ошибках может быть сделан автоматически по следующему правилу в соответствии с этим правилом нужно для каждой принятой семи разрядной кодовой комбинации подсчитать контрольное число это трех разрядное двоичное число указывает номер бита в которых был принят ошибочно. Можно применять систему счисления не с двоичным основанием а с другими основаниями например в аппаратуре ИКМ работает троичная система счисления в которой используется -1,0,1. 1 соответствует импульс положительной полярности 0 отсутствие импульса -1 представляется импульсом отрицательной полярности. Поскольку цифровой поток первоначально состоял из 0 и 1 то осуществляется переход т 2 системы счисления к троичной в зависимости от правила перехода получаются различные коды первый троичный код был изобретен в 1952 году в американской компании Белл преобразований двоичных чисел в троичные происходило по следующему алгоритму 0 оставались без изменения а единицы изменялись по очередно то на 1 то на -1 например 1100111001 после преобразования получился такой вид 1-1001-1100-1 так как этот алгоритм не удовлетворяет правилам перехода из двоичной системы счисления в троичную то его назвали квазитроичным или код с чередованием полярности импульсов. Достоинством этого кода является то что заложенная избыточность находится не в добавочных символах а в большем основании кода что не требует снижения скорости передачи цифрового потока. В тоже время структура кода позволяет обнаруживать ошибки и подсчитывать их вероятность. например был не верно принят 4 символ на выходе регенератора появляется 1-1011-1100-1. В соответствии с принятым алгоритмом формирование кода в нем не могут следовать подряд одной полярности. Значит для определения вероятности ошибок на приемной станции следует подсчитать количество нарушений за время передачи чередования полярности. Этот код посей день является наиболее распространённым в ИКМ системах передачи в регенератор Принципы синхронизации в цифровых системах коммутации
При соединение в сеть трех и более цифровых систем коммутации возникает проблема синхронизации цифровой сети. Под синхронизацией понимается процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между цифровыми потоками. Различают тактовую синхронизацию сети и цикловую.
Тактовая обеспечивает одинаковую скорость работы цифровых систем
Цикловая обеспечивает одинаковую скорость передачи информации по циклам(по группам символов).

Синхронизация цифровой АТС не зависимым станционным генератором.
Не приименным условием правильной работы цифровых АТС является соблюдение заданных временных и частотных соотношений между сигналами в ступенях коммутации. Проблема раздачи частоты и времени (синхронизация) внутри не зависимо работающей цифровой АТС сводится к созданию системы синхронизации управляемыми собственным станционным генератором. Если с помощью цсп в сеть соединены 2 цифровые АТС то синхронизация осуществляется по одному из двух станционных генераторов любой АТС. В передающей части цсп используется не зависимый генератор тактовой частоты F0 или F1 именно по одному из этих генераторов может быть синхронизирована работа сети. При этом приходится учитывать эффект запаздывания прохождения сигнала по цсп (пролетный эффект) для выравнивания значащих моментов сигналов на цифровых АТС вводится буферная память. С ее помощью удается за счет задержки цифрового сигнала синхронизировать во времени цифровые потоки 2 АТС. Если цифровые АТС не будут синхронизированы то возникает эффект искаженного приема цифровых потоков(проскальзывание) когда входящий цифровой поток записываемый в буферную память имеет скорость выше скорости синхрогенератора АТС то часть входящий в бит будет теряться (так как нет места для их записи). Если скорость входящего потока будет ниже скорости синхрогенератора то при считывание данных будут считываться данные дважды прежде чем придут данные из линии. Число проскальзывания определяется числом не правильно принятых или потерянных бит на один канал за определенный отрезок времени. Проскальзывание является мера качества передачи информации. При телефоном разговоре будут щелчки при факсимильной черные полосы и белые при передачи данных потеря или вставка бит может извести к необходимости повторения данного пакета. Международный союз электросвязи задал меру качества по проскальзыванию для разных видов цифровых сетей. Было определено что допустимо проскальзывание в один бит на один канал для международной сети в течение 70 дней для национальной цифровой сети 7 дней для местной 12 часов. Обеспечивается проскальзывание для международной цифровой сети достигается на синхрогенератором на цезиевых часах. Очевидно если установить на каждой цифровой АТС атомные часы то отпадет необходимость в синхронизации цифровой сети и каждая цифровая АТС работала бы плезиохронном режиме но такое решение чрезвычайно дорого поэтому было решено что в плезиохронном режиме будут работать относительно друг друга две любые национальные цифровые сети. Для национальных сетей администрация связи каждой страны должна построить свою сеть синхронизации отдельную от сети передачи речи. Для синхронизации цифровых сетей различного назначения от военных до сетей общего пользования принят метод ведущий - ведомый. Суть этого метода состоит в том что сигнал эталонной частоты передается из одного узла названного ведущий в другие названные ведомые. Обычно сеть синхронизации по этому методу строится как иерархическая сеть синхрогенератор высшей ступени иерархии обеспечивает сигналами эталонной частоты определенное число узлов второй ступени иерархии. Каждый из которых может в свою очередь обеспечивать эталонной частотой другие узлы либо непосредственно либо через транзитные узлы. В синхрогенераторах узлов сети кроме эталонного являются подстраиваемы. В настоящее время этот метод является наиболее экономичным стабильность частоты в сети приближается к стабильности частоты ведущего узла является достаточно высокой этот метод так же позволяет осуществлять и межсетевую синхронизацию на плезиохронной основе. К недостатком метода относится возможность потери ведущего генератора при этом ведомый узел либо выбирает другой источник в качестве ведущего либо использует собственный генератор в режиме не зависимой работы пока не будет восстановлена связь с ведущим генератором. Для увеличения надежности используют различные методы резервирования.

Сигнализации в цифровых АТС
Принципы сигнализаций важны в контексте функционирования цифровой АТС в сети связи.
По определению международного союза электросвязи под сигнализацией понимается обмен информацией от личной от речевой и относящейся к установлению освобождению и другим действиям по управлению соединениями а так же к управлению сетью электросвязи при автоматически способе установления соединения. Различают три вида сигнализации
1. Пользователь сеть обеспечивает пользователя языком для разговора с сетью с целью установления соединения с другим пользователем
2. Сетевая используется между узлами сети для передачи информации которая необходима для установления и управления соединением включая поиск место нахождения узлов и распределение ресурсов сети.
3. Пользователь пользователь позволяет согласовывать и осуществлять работу терминалов пользователя примером(сигнализация факсимильных аппаратов)
Сигналы сигнализации рассматриваются как переносчики информации относящиеся к определенному каналу к определенному входному сообщению или к процедуре управления сетью. Сигнализация на сети организуется в виде системы сигнализации используют два основных метода

Сигнализация по выделенному каналу При сигнализации по выделенному каналу сигналы сигнализации передаются по специально выделенному каналу который жестко закреплен за информационным каналом.
Если канал передачи является аналоговым то сигнализация по выделенным каналу подразделяется на три метода
1. Сигнализация в полосе разговорных частот полоса стандартного аналогового телефонного канала составляет от 300 Гц до 3400 Гц это канал тональной частоты. Следовательно при сигнализации в полосе должны использоваться сигналы сигнализации имеющие параметры которые позволяли бы передавать в полосе 3,1 кГц с необходимым качеством
2. Вне полосы разговорных частот (вне полосная или сигнализация вне полосы) используется канал жестко привязанный к информационному каналу и имеющий полосу пропускания вне полосы информационного канала например 3600-4000 Гц
3. Смешанная сигнализация в такой системе часть сигнала в сигнализации предается внутри полосы информационного канала а часть вне его полосы например система сигнализации пользователь сеть для обычного телефонного аппарата в которой вызывной сигнал передается на частоте 50 Гц
Линейные коды цифровых систем передач.
По цифровому линейному тракту должны передаваться сигналы обеспечивающий минимальные уровни помех внутри сигнала и переходных помех между соседними трактами. Уровень и мешающие действия помех зависят как от ширины и формы энергетического спектра сигнала так и от ширины и формы ачх тракта следовательно вопрос выбора цифрового сигнала который способен обеспечить необходимую помехо защищенность сводится к подбору сигнала спектр которого удовлетворяет определенным требованиям
1. Энергетический спектр сигнала должен ограничиваться снизу и сверху быть достаточно узким располагается на сравнительно низких частотах и не содержать постоянной составляющей.
Ограниченный спектр позволяет уменьшить искажения при прохождение сигнала через тракт так как в спектре сигнала будут подавляться состовляющие имеющие не большую мощность
Сдвиг спектра в область более низких частот позволяет снизить уровень переходных помех уменьшение ширины спектра позволяет сделать более узкой полосу пропускания входных цепей регенератора тем самым уменьшить мощность помех проникающих в решающее устройство. Было установленно что качество тактовой синхронизации регенератора большой степени зависит от состава энергетического спектра цифрового сигнала. Известно что системы тактовой синхронизации требуют наличие в спектре дискретной составляющей с частотой fт. Так как если тактовая частота в спектре отсутствует то организация тактовой синхронизации сильно затруднена.
2. Требование к спектру цифрового сигнала наличие в спектре составляющей частотой fт
3. Он должен быть представлен в коде содержащем информационную избыточность что позволяет выявлять в них ошибки.
Сигнал на выходе ацп в без избыточном двоичном коде может быть представлен в виде случайной последовательности однополярных импульсов. Такой сигнал называют двоично или бинарным. Энергетический спектр двоичного бинарного сигнала содержит сплошные и линейчатые составляющие анализ спектральной диаграммы такого сигнала показывает что амплитуда постоянной составляющей и низко частотных составляющие выше чем высоко частотные. Ширина первого лепестка спектра равняется 2fт такой сигнал не удовлетворяет первому требованию и третьему требованию в линейных трактах некоторых цифровых систем передачи используют двоичные сигналы со скважностью равной единицы так называемые сигналы с импульсами(затянутыми на тактовый интервал). Энергетический спектр такого сигнала не содержит дискретных составляющих его непрерывная составляющая находится в областях нч имеется общая постоянная составляющая. Он также не удовлетворяет основным требованиям но благодаря тому что имеется меньшая ширина спектра сочетание со специальным методами регенерации позволяют добиться помехоустойчивости регенераторов сравнимой с помехоустойчивостью регенератора пи использовании квазитроичных цифровых сигналов. Тогда за определенный промежуток времени суммарная энергия положительных и отрицательных импульсов на накопители приемного устройства будет равна нулю. Эта идея используется при формировании основного вида линейного цифрового сигнала сигналы с чередованием последовательности импульсов. Символы используемые в комбинации кода чпи имеют три уровня -1;0;1 это повышает избыточность кода что позволяет контролировать наличие ошибок в линейном тракте.

Сигнал с чпи обладает существенным недостатком при отсутствии передачи в сигнале появляются длинные серии пробегов нулей. Чтобы этого не происходило следует ограничивать в коде чпи число подряд следующих нулей. Эта задача решена с созданием кодов с высокой плотностью единиц код квп. Наибольшее распространение получил код квп 3. Комбинация этого кода допускается не более трех нулей между двумя соседними единицами. Такой код называют модифицированный квазитроичный код. Код мчпи может быть получен из двоичного по определенному алгоритму предусматривающему чередование полярности импульсов двоичного кода разделенных не более чем тремя нулями. Если число нулей езду импульсами больше трех то каждые четыре нуля заменяют комбинацией выбранным по определенному закону. Радиоэлектронные системы передачи информации.
Наибольшее распространение имеют информационные радио электронные системы различных классов и назначений(системы радио связи, радио локации, радиовещания, радио управления радио телеметрия и другие.). Информация это некоторая совокупность сведений определяющих меру наши знаний о тех или иных событий явлений или факторах. Для передачи или хранении информации используются различные символы позволяющие представить информацию в некоторой форме совокупность символов содержащих ту или иную информацию называют сообщением. Передача сообщения на расстояния осуществляется или с помощью материального носителя либо с помощью физического процесса(электромагнитных или звуковых волн). Физический процесс который отображает или несет передаваемое сообщение называется сигналом. Сигнал как правило является изменением отдельных характеристик или параметров физического процесса. Рассмотрим обобщенную функциональную схему одноканальной радио электронная система передачи информации
От источника сообщения с(t) поступает в радиопередающее устройство где с помощью электрофизического преобразователя преобразуется в электрический сигнал его называют управляющим Сигналом. Для передачи сообщения с помощью электромагнитных волн используются высокочастотные колебания напряжения или тока которые генерируются высоко стабильным генератором передатчика. А электрический сигнал используется для управления этими высоко частотными колебаниями. Процесс изменения одного или нескольких параметров высоко частотных колебаний по закону передаваемого сообщения называется модуляцией а полученное при этом электромагнитное колебание называется радиосигналом или модулированными колебаниями. Для повышения качества передачи информации и помехоустойчивости радио электронной системы управление высоко частотными колебаниями производится кодированным Сигналом кодирование выполняется в кодере. Полученное в радиопередающем устройстве моделированное колебание высокой частоты вызывают в антенне радио передатчика ток который возбуждено электромагнитные волны распространяющиеся в свободном пространстве со скоростью близкой к скорости света. Для приема сообщений на приемной стороне устанавливаются антенна и радио приемное устройство. Электромагнитные колебания (смесь радиосигнала и помехи) достигая приемной антенны возбуждают в ней эдс в законе изменения эдс заложено сообщение и помеха под воздействием эдс радио приемного устройства создается высоко частотное напряжение которое в приемнике усиливается и преобразуется таким образом что из сложных высоко частотных колебаний выделяется первичный электрический сигнал. Процесс восстановления первичного сигнала происходит в результате демодуляции (детектирование) а в системах с кодированием происходит в процессе демодуляции и декодирования. Далее сигнал с помощью обратного электронного преобразования преобразуется в сообщение. Для современных радио электронных системах характерно повышение удельного веса устройств после детекторной обработки то есть применение электронно вычислительных систем.
Основные термины и определения радио связи
Радиоволны это электромагнитные волны частота которых ниже 3000 ГГц распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий.
Радиочастотный спектр это область частот занимаемых радиоволнами полоса частот это область частот ограниченных нижним и верхним пределами диапазон радиочастот это полоса частот которой присвоено условное наименование. Сетка частот это множество радиочастот следующие через заданные интервалы. Рабочий канал это полоса частот в пределах которой радиостанции разрешено излучение. Присвоенная радиочастота это частота соответствующая середине рабочей полосы частот. Рабочая радиочастота это частота пред назначенная для ведения радио связи.

Виды радио связи
Односторонняя радио связь это радио связь при которой одна из радиостанции осуществляет передачу а другая только прием
Двусторонняя радио связь при которой радиостанция осуществляет передачу и прием
Радио линия это радио канал обеспечивающий радио связь в одном азимутальном направлении.
Радио сеть это совокупность радио линий работающих на одной общей для всех абонентов частоте или группе частот.
Система радио связи это совокупность радио электронных устройств обработки информации источников и приемников сообщений внешней среды и правил функционирования, предназначенная для передачи сообщения.
Канал радиосвязи с амплитудной модуляцией.
Модуляция несущего колебания производится в каскадах усилителя мощности передатчика. Несущее колебание на усилители мощности поступает от возбудителя(автогенератор). Фильтр после усилителя мощности выделяет полезный спектр модулированного сигнала перед подачей его в антенну и согласовывать выход усилителя мощности с антенной. В приемном тракте роль демодулятора выполняет амплитудный детектор. Сигнал на выходе передатчика имеет следующий вид s(t)=Um[1+ma(t)]cosw0t.
Спектр сигнала s(t) содержит несущее колебание и две боковые полосы повторяющие по форме спектр моделирующего колебания занимаемая сигналом полоса частот 2Fmax. Само по себе несущее колебание не несет информации и его мощность расходуется бесполезно. Мощность несущего колебания выделяемого на каком то сопротивлении. Мощность боковых составляющих равна среднему квадратичному значению величины.
При наибольшем коэффициенте m=1 КПД равняется 33 процента то есть только 33 процента мощности Структурные схемы радио приемных устройств все разнообразие можно разделить на 2 группы: схемы прямого усиления и схемы с преобразованием частоты (супергетеродинные)
В схемах прямого усиления частотная фильтрация и усиление сигнала производится на несущей частоте принятого радиосигнала. Связи с этим на высоких частотах трудно получить большое усиление так как с ростом частоты падает устойчивость усилителей. Кроме того полоса пропускания контура возрастает с ростом частоты и это затрудняет обеспечение заданной избирательности приемника. При большом числе каскадов урч(усилитель радиочастоты) усложняется реализация в плавной перестройки в диапазоне частот поэтому чаще применяют супергетеродинную схему. В приемнике гетеродинного типа радиосигнал с частотой с выхода цепи и усилителя радиочастоты поступает на преобразователь частоты который состоит из смесителя и гетеродина где радиосигнал преобразуется в колебания промежуточной частоты. Дальнейшая фильтрация и усиления производится в усилители промежуточной частоты. Для борьбы с помехой на промежуточной частоте применяют фильтр настроенный на промежуточную частоту. Таким образом рпу супер гетеродинного типа обеспечивается:
1. Преобразование энергии электромагнитного поля несущего полезного сообщения в энергию моделируемых
2. Фильтрация радиосигнала от помех
3. Перенос спектра частот полезного моделированного радиосигнала в область промежуточных частот без нарушения закона модуляции(Преобразование частоты).
4. Усиление напряжение мощности моделируемого радиосигнала
5. Детектирование модулированного радиосигнала
6. Усиление напряжения и мощности электрического модулирующего сигнала.
Приемная антенна является источником радиосигнала для радио приемного устройства и как любой источник сигнала она характеризуется внутренним сопротивлением источника и эдс антенны наведенная в антенне пропорциональная напряженности электромагнитного поля милливольт на метр вместе приема Автогенераторы.
Структурная схема автогенератора содержит в своем составе актильный элемент и частотно-избирательный четырехполюсник.
В качестве активных элементов используются:
1. В диапазоне длинных средних и коротких волн транзисторы и усилители на интегральных микро схемах
2. В диапазоне метровых и дециметровых волн транзисторы и лампы
3. В диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн используются специальные СВЧ приборы(клистроны магнетроны лампы бегущей волны ловинно-пролетные диоды).
В качестве частотно-избирательных четырехполюсников используются:
1. Используются элементы сосредоточенными параметрами
2. Используются элементы с распределёнными параметрами это коаксиальные линии и двух проводные кабели.
3. Объемные резонаторы волноводы и полосковые линии
Рассмотрим условия самовозбуждения автогенератора.
При охвате усилителя положительной обратной связью он может самовозбудиться и перейти в автоколебательный режим то есть такая схема становится автогенератором. Таким образом автогенератор можно представить усилительным звеном с коэффициентом усиления коэффициент передачи обратной связи B.
Нагрузкой каскада является резонансный колебательный контур который индуктивно связан с цепью базы транзистора с помощью обратной связи. Коэффициент усиления определяется крутизной характеристики транзистора и эквивалентным резонансным сопротивление контура с учетом влияния цепи обратной связи и шунтирующего действия выхода транзистора и входа следующего каскада. Величина обратной связи в такой схеме может регулироваться либо изменением относительного положения обмоток либо изменением числа витков в катушки обратной связи. Сопротивление контура нагрузки на резонансной частоте носит чисто активный характер. Поэтому при воздействии гармонического колебания с частотой резонанса на базу напряжение на колекторе будет сдвинуто по фазе на 180 градусов если направление намотки катушек трансформатора выбрать таким образом чтобы напряжение обратной связи было сдвинуто по фазе на 180 градусов относительно напряжения контура то общий фазовый сдвиг в замкнутой цепи будет равен нулю то есть выполняется баланс фаз.
Возможны следующие способы стабилизации частоты автоколебаний:
1. Кварцевая с использование в качестве резонатора кристалла кварца
2. Параметрическая с использованием обычных колебательных систем
3. С диэлектрическим резонатором только в СВЧ диапазоне
4. Молекулярная за счет индукционного возбуждения атомов находящихся на высоком энергетическом уровне.
Преобразователи частоты в супергетеродином приемнике называется устройство осуществляющее Преобразование несущей радиочастоты принимаемого сигнала промежуточной частоты без изменения модуляции сигнала то есть назначение преобразователя частоты является только перенос спектра из одной области частот в другую. Промежуточная частота может быть как выше радиочастоты так и ниже. Принципиально для преобразования радиочастоты необходим нелинейный элемент либо элемент с переменным параметром. Антенно-фидорные устройства.
Передающей антенной называется устройство излучающее электромагнитную энергию в заданных направлениях. Приемная антенна это устройство принимающее электромагнитную энергию с заданных направлении. Антенны обладают свойством обратимости принципиально любая антенна может работать как в режиме приема так и в режиме передачи. Параметры антенны в обоих режимах работы одинаковый но иногда приобретает другой физический смысл.
При работе антенны в качестве приемной антенна взаимодействует с электромагнитным полем очень малой напряженности и выбор токо несущих конструкций определяется не электрическими а механическими соображениями. В передающих антеннах токи и напряжения могут достигать значительных величин так как этим антеннам под водятся большие мощности. Поэтому в конструктивном отношение приемные передающие антенны существенно отличаются. Основные параметры:
1. Диаграмма направленности. Называют зависимость напряженности поля создаваемой антенной на достаточно большом расстоянии от углов наблюдения в пространстве. Пространственная диаграмма направленности имеет главный максимум носит название главного направления излучения или приема. Первые минимальные или нулевые значения напряженности поля вокруг направления главного излучения определяют границу главного лепестка. Остальные максимальные значения поля и окружающие их минимальные значения называется боковыми лепестками. Существуют антенны имеющие несколько направлений максимального излучения. Диаграммы направленности строят нормированными с главным максимумом приведенным единице. Диаграммы направленности антенны характеризуется шириной главного лепестка. Индексы отмеченных углов соответствуют уменьшению интенсивность излучения по мощности от нуля и до 0,5 от максимума. Диаграммы направленности оценивают так же по интенсивности боковых и обратного лепестка. Уровень боковых лепестков это отношение Emaxбок/Emaxгл 20lgEmaxбок/Emaxгл дБ.
Коэффициент защитного действия антенны. Называется отношение напряженности поля созданного антенной в главном направлении к напряженности поля противоположном главному.
Диаграммы направленности антенн можно сравнивать по коэффициенту направленного действия. Коэффициентом направленного действия в данном направление называют отношение квадрата напряженности поля созданного антенной в главном направлении к среднему по всем направлениям к значению квадрата напряженности. Численное значение кнд показывает во сколько раз нужно уменьшить мощность излучения если не направленную антенну заменить направленную при сохранении одинаковых напряженности поля главного направления.
Для приемной антенны кнд показывает во сколько раз улучшится отношение сигнал помеха по мощности при замене направленной антенны не направленной если помехи приходят одинаково по всем направлениям.
Коэффициент усиления антенны. Называется отношение плотности потока мощности или квадрата напряженности поля созданного антенной в направлении максимального излучения к потоку или квадрату напряженности поля созданного эталонной антенной при равенстве подводимых к антеннам мощностей. В различных частотных диапазонах удобно использовать различные типы эталонных антенн. В диапазоне длинных и средних волн в качестве эталонных используют вертикальный не симметричный вибратор длинной 0,25 лямда. В диапазоне коротких волн в качестве эталонной антенны принимают симметричный полу волновый вибратор расположенный в свободном пространстве. В диапазоне СВЧ за эталонный обычно принимают не направленный изотропный излучатель. Коэффициент усиления является определяющим параметром передающих антенн поскольку он показывает во сколько раз надо уменьшит мощность подводимую к направленной антенне по сравнению с эталонной чтобы напряженность в главном лепестке осталась не изменой. Коэффициент усиление коэффициент направленности антенн часто выражают в децибеллах. Не симметричный вертикальный вибратор.
Является одним из основных типов антенн применяемых в диапазонах средних и длинных волн. Для столь длинных волн высота принимяемых антенн обычно значительно меньше длины излучаемой волны. Строительство очень высоких антенн ограничивается их высокой стоимостью увеличеть действую щурю длину антенны при заданой высоте можно путем подключения к верхнему концу вертикальному вибратора емкости в виде горизонтальных проводов.

Дата добавления: 2015-10-21