Назначение и структурная схема организации радиосвязи. Структура системы радиосвязи. Прием цветных телевизионных передач

Введение

В системах управления различного назначения для передачи сообщений очень широко применяются различные виды электрической связи и в их числе и радиосвязь, осуществляемая посредством радиоволн.

Рис.1 Обобщенная структурная схема системы радиосвязи.

Отправителем и получателем сообщений могут выступать как человек, так и технические устройства. Сообщения могут быть в виде речи, буквенно-цифрового текста, изображения и т. д.

По своему характеру сообщения могут быть дискретно-значимыми или дискретными и непрерывнозначными или непрерывными.

Дискретно-значныминазываются сообщения, принимающие конечное или счетное число значений. Например: буквенно-цифровой текст, буквы, цифры, знаки препинания. Множество возможных сообщений с их вероятностными характеристиками образуют ансамбль сообщений. Выбор конкретных сообщений из ансамбля осуществляет отправитель сообщений.

Непрерывнозначными называются сообщения, возможные значения которых неотделимы и непрерывно заполняют некоторую область значений. Например: речь, музыка, подвижные изображения и т. д. Они характеризуются плотностью вероятности.

Для передачи по каналу связи любой вид сообщения должен быть преобразован в первичный электрический сигнал. Между сообщением и сигналом должно быть однозначное соответствие, чтобы при обратном преобразовании в пункте приема можно было получить переданное сообщение.

Звуковое давление при передаче речевых сообщений преобразуется микрофоном в электрическое напряжение. Электрические сигналы, являющиеся аналогами непрерывнозначных сообщений, называются аналоговыми.

Первичные электрические сигналы, соответствующие дискретно-значным сообщениям, называют цифровыми.

Процесс преобразования дискретно-значных сообщений в цифровые сигналы называется кодированием.

Систему соответствия между дискретно-значными сообщениями и кодовыми комбинациями единичных элементов принято называть первичным кодом.

В системе передачи, как правило, используются двоичные коды. Это позволяет широко использовать в аппаратуре связи стандартные элементы цифровой техники. Символы единичных элементов кодовых комбинаций «1» и «0» называют битами.

Аналоговые сигналы можно преобразовать в цифровые сигналы. Преобразование аналогового сигнала в цифровой достигается его дискретизацией по времени и квантованием по уровню.

При импульсно-кодовой модуляции аналоговый сигнал путем дискретизации, квантования отсчетов и их кодирования преобразуется в цифровой сигнал.

Поскольку передача первичного электрического сигнала на большие расстояния невозможна, то он в радиопередающем устройстве (ПРД) при помощи модуляции или манипуляции преобразуется в радиосигнал. Этот радиосигнал передается через пространство-линию связи к радиоприёмному устройству (ПРМ).

Модуляцией называется процесс изменения одного или нескольких параметров радиочастотного колебания в соответствии с представляющим параметром первичного электрического сигнала.

Изменяемые при этом параметры называются информационными, остальные - сопутствующими.

Модуляцию радиочастотного колебания первичным цифровым сигналом называют манипуляцией.

Модуляцию радиочастотного колебания первичным импульсным сигналом (последовательностью импульсов) - называют импульсной модуляцией.

В радиоприёмном устройстве (ПРМ) из принятого радиосигнала выделяется первичный электрический сигнал, который затем используется для восстановления сообщения.

Совокупность ПРД, линии связи, ПРМ называется каналом радиосвязи.

Отправитель, канал радиосвязи, получатель образуют систему радиосвязи.

Наличие помех, искажений в линии связи и самой аппаратуре отличают сообщение на выходе ПРМ от передаваемого. Способность системы радиосвязи противостоять вредному воздействию радиопомех и искажений характеризуется помехоустойчивостью.

Помехи делятся на аддитивные n(t) и мультипликативные .

Если принимаемое сообщение можно представить в виде суммы сигнала S(t) и помехи n(t): , то эта помеха называется аддитивной.

Аддитивные помехи бывают: флюктуационными, импульсными, стационарными.

Флюктуационная помеха обладает равномерным энергетическим спектром, ширина которого превышает спектр радиосигнала (это может быть собственный шум ПРМ).

Импульсной помехой называется регулярная или случайная последовательность импульсов, длительность которых значительно меньше периода их следования (грозовые разряды, зажигание автомобилей).

Стационарная помеха это помехи от соседних радиостанций и других радиотехнических устройств, а также прицельные помехи.

При воздействии мультипликативной помехи принимаемый сигнал представлен в виде произведения передаваемого сигнала S(t) и помехи :

Могут быть и другие способы взаимодействия полезного сигнала и помехи. К мультипликативным помехам относится замирание радиосигнала, приход в точку приема сдвинутых относительно друг друга радиосигналов по времени.

В общем случае, на принимаемый сигнал воздействуют мультипликативные и аддитивные помехи.

ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ, РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Литература:

1 "Информация и сети связи"

2 Романов В. В, Кубанов В. П "Системы и СЭС"

3 Добровольский Е. Е "Развитие и совершенствование радиосвязи,

радиовещания и телевидения"

4 Дубнев В. Д, Зеневич А. Ф и другие "Электросвязь. Введение в

специальность"

Лекция N 1 Основные положения, понятия и определения

Лекция N 2 Система РС (СРС )

Лекция N 3 НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНАЯ ПОМЕХА

Лекция N 4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАДИОСИСТЕМЫ (ТРС)

Лекция N 5 СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАДИОСВЯЗИ

Лекция N 6 ДИАПАЗОНЫ ЧАСТОТ

Лекция N 7

Лекция N 8

Лекция N 9

Лекция N 10 ТРОПОСФЕРНЫЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ(ТРРЛ)

Лекция N 11

Лекция N 12

Лекция N 13 РАДИОВЕЩАНИЕ (РВ)

Лекция N 14

Лекция N 15

Лекция N 16

Лекция N 1

Основные положения, понятия и определения

РАДИОСВЯЗЬ (РС) - передача сообщений в виде электрических сигналов без использования проводов.

РС бывает односторонняя и двухсторонняя. Односторонняя РС обеспечивает передачу сообщения в прямом, двухсторонняя в прямом и обратном направлениях.

РС бывает симплексная и дуплексная. Симплексная РС предусмат­ривает поочередный (только передача и только прием) обмен информа­цией, при этом переключается приемопередающая аппаратура и требу­ется 1 рабочая частота. Дуплексная РС предусматривает одновремен­ный двухсторонний (прием и передача) обмен информацией, без перек­лючения аппаратуры, но требуется 2 разных несущих частоты.

Канал РС - совокупность технических средств и среды распростра­нения радиоволн, обеспечивающих передачу сигналов от источника к получателю. Они делятся на непрерывные, если входные и выходные сообщения непрерывны, дискретные, если входные и выходные сообще­ния дискретны, и непрерывно-дискретные (дискретно-непрерывные), в зависимости от того какое из сообщений (входное или выходное) неп­рерывно или дискретно.

Линия РС - совокупность всех устройств и сред распространения радиоволн, обеспечивающих РС (одноканальную и многоканальную) в

3) Контроль за соблюдением требований регламента и принципов техни­ческого планирования, а также наложение административных санкций.

Лекция N 6

ДИАПАЗОНЫ ЧАСТОТ

1) ДИАПАЗОН 0,2-3 МГц

Морская подвижная служба (0,415-0,525 МГц).

0,5 МГц - SOS (save our souls (англ.) - спасите наши души).

1,6-2,85 МГц - морская и наземная подвижные службы.

1,715-1,8 МГц - радиолюбители.

Отдельные участки - СВ и ДВ радиовещания.

2) ДИАПАЗОН 3-30 МГц

а) Морская и воздушная подвижные радиослужбы (отдельные участки этого диапазона)

б) Радиовещание (7 дискретных частотных полос в диапазоне от 6 до 26 МГц)

в)Наземная подвижная служба (отдельные участки в полосе от 3 до 8 МГц)

г) Любительская служба. Имеет следующие полосы: 3,5-3,6 МГц, 7,0-7,1 МГц, 14,0-14,4 МГц, 21,0-24,45 МГц, 28,0-29,0 МГц

д) Службы стандартных частот (имеют 2 рабочих частоты: 13,56 МГц и 27,12 МГц)

Мероприятия по разгрузке этого диапазона

а) Перевод ряда фиксированных и подвижных служб в диапазоны более 100 МГц с использованием многоканальных радиосистем.

б) Замена двухполосных систем системами с одной боковой полосой.

в) Группирование, где это возможно и целесообразно, линий для ис­пользования одних и тех же частот по расписанию.

г) Повышение требований к аппаратуре для уменьшения занимаемой полосы частот.

3) ДИАПАЗОН 30-1000 МГц

а) Службы радиовещания и телевидения (примерно 85 каналов) на частотах от 41 до 916 МГц.

б) Наземная подвижная радиослужба (отдельные участки 30-500 МГц),

сотовые и транкинговые системы радиосвязи (800-900 МГц).

в) Воздушная подвижная радиослужба (118-136 МГц и 225-400 МГц).

г) Морская подвижная служба (около160 МГц), при чем частота 166,8МГц- Международная частота бедствия и вызова помощи - SOS.

д) Служба радиоастрономии (узкие участки диапазона вблизи частот 74; 80;150; 330; 405; 610 МГц).

е) Космическая радиослужба (два узких диапазона: 136-138 МГц, 400-402 МГц).

ж) Средства воздушной службы, воздушной радионавигации и вспомо­гательной службы метеорологии (75 МГц, 108-118 МГц, 329-335 МГц, МГц).

з) Радиолокационные системы. Имеют следующие диапазоны:

137-144 МГц, 216-225 МГц, 400-405 МГц, 890-942 МГц.

и) Службы стандартных частот и времени: 100 МГц, 150 МГц.

к) Аппаратура промышленного, научного и медицинского назначения. Используемые частоты: 40,68 МГц, 443,92 МГц, 890-940 МГц.

л) Любительские радиослужбы

50-54 МГц (малоиспользуемый диапазон)

144-148 МГц (связные передатчики)

420-450 МГц (не используется, так как сложно изготовить оборудо­вание)

Вывод: В общем диапазон 30-1000 МГц характеризуется неравномерной нагрузкой. Он очень перспективен. Основное его достоинство: его эффек­тивно использовать в крупных городах.

4) ДИАПАЗОН ВЫШЕ 1000 МГц (радиорелейные и спутниковые линии передачи).

Лекция N 7

СОСТАВ РАДИОСЕТЕЙ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ

Радиосети состоят из технических средств и трактов распростране­ния радиоволн.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЛИНИЙ РС

1) Источник информации

2) Кодирующее устройство

3) Модулятор

4) Усилитель

5) Избирательный усилитель

6) Демодулятор и декодер

7) Получатель информации

8) Генератор несущего сигнала (частоты)

9) Сообщение

10) Кодированный сигнал

11) Модулированный сигнал

12) Пространство радиоволны

13) Кодированный сигнал

14) Несущий сигнал (частоты)

15) Сообщение

В источнике информации создается сообщение. Источник с одной сто­роны может быть звуковым (в телефонной связи), оптическим (в фотогра­фии) или иметь иную физическую природу (в телеметрии). С другой сторо­ны источник может состоять из данных, записанных на перфоленту, маг­нитную ленту, дискету или CD.

Кодирующее устройство предназначено для преобразования входного сообщения в электрический (аналоговый или дискретный) сигнал, в соот­ветствии с правилами кодирования. При кодировании попутно осуществля­ется ряд вспомогательных операций:

1) Согласование характеристик сигнала с требованиями канала, для повышения помехоустойчивости сигнала.

2) Сжатие информации.

3) Снижение расхода энергии.

Генератор несущего сигнала (колебания) вырабатывает переносчик сигнала, основными параметрами которого являются амплитуда, частота, фаза, форма, плоскость поляризации.

В модуляторе осуществляется модуляция переносчика - изменение од­ного из его параметров по закону изменения кодированного сигнала. При изменении амплитуды имеет место амплитудная модуляция. Имеется также ряд других способов модуляции: импульсная, импульсно-кодовая, широт­но-импульсная, фазо-импульсная.

После модулятора модулированный сигнал усиливается и излучается в пространстве с помощью антенны.

В пункте приема радиосигнал обнаруживается с помощью приемной ан­тенны, выделяется и усиливается с помощью избирательных усилителей, декодируется декодирующими устройствами и преобразуется в сообщение получателю.

Канал связи характеризуется качественными показателями, которые зависят от способа обмена информацией, характеристик технических уст­ройств, свойств радиосигнала, воздействия внешней среды и решающим образом влияют на показатели системы в целом.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ КАНАЛ РАДИОСВЯЗИ

1) Полоса пропускания частот

2) Время действия

3) Динамический диапазон уровня сигнала

4) Пропускная способность канала

ЗНАЧЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

НЕКОТОРЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ

(в десятичных единицах информации)

Технические каналы

1) Телевизионные каналы миллионы - десятки миллионов

2) Телефон, фототелеграф,

радиотранслятор. тысячи - десятки тысяч

3) Телеграфные каналы. десятки - сотни тысяч

4) Оптоволоконные каналы. сотни миллионов

Биологические каналы

1) Органы зрения. миллионы

2) Органы слуха. тысячи

3) Органы осязания. десятки тысяч

4) Органы обоняния. единицы - десятки

5) Органы вкуса. единицы

6) Центральная нервная единицы

Лекция N 8

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ РС

Применение РТСОП:

Такого рода система, зарождавшаяся как ведомственная, развилась в территориальную систему общего пользования, обслуживающая весь комп­лекс крупного города. В настоящее время признано целесообразным осна­щать РТСОПами крупные города с населением больше 500 тысяч человек.

Особенности РТСОП:

1) Они являются диспетчерскими системами коллективного пользования.

2) На территории крупных городов тракт передачи содержит кроме ра­диоканала коммутируемый телефонный канал. Связь осуществляется как со стационарными так и с подвижными абонентами в диапазоне УКВ. При этом подвижных абонентов больше.

3) Мощность передатчика ЦС больше мощности передатчика АС и эффек­тивность ЦС больше эффективности АС.

4) Связь с подвижными абонентами и последних между собой осущест­вляется только через ЦС, причем условия, в которых находится подвижный абонент постоянно меняются. В странах СНГ, в настоящее время, осущест­вляется использование системы такого рода под названием "Алтай ".

Применение ВДРС:

Как в СНГ, так и в развитых зарубежных странах ВДРС составляют примерно 80 процентов всего парка радиостанций.

Особенности ВДРС:

1) Они являются локальными системами, находящимися в исключитель­ном пользовании конкретного ведомства, предприятия или фирмы.

2) Структура построения и организации системы и условия ее функци­онирования определяются спецификой отрасли и условиями работы предпри­ятий, которые они обслуживают.

3) Многообразие условий, их специфика, обширные зоны обслуживания.

4) ВДРС используют различные частотные диапазоны, условия работы в которых совершенно различны.

5) Для ВДРС разработана и широко используется большая номенклатура радиостанций.

6) В зоне действия ряда ВДРС преобладают индустриальные помехи од­ного определенного класса, например в энергосистемах - помехи линий электропередач; в железнодорожном транспорте - помехи контактной сети, силовых подстанций и электрического оборудования подвижного состава .

7) Для ВДРС не всегда, но необходимо обуславливать очень высокие показа­тели качества, что удешевляет системы ВДРС.

Применение ТРС. Особенности ТРС.

1) Небольшой радиус действия (от 100 метров до единиц километ­ров).

2) Локальный характер сети, не требующий взаимодействия с другими сетями связи.

3) Непосредственная близость к источникам помех.

4) Возможное наличие акустических помех, механических вибраций, агрессивной среды и т. д.

5) Широкий диапазон климатических условий.

6) Носимые узлы ТРС не должны создавать неудобств, а также дополни­тельной опасности персоналу, который ими пользуется.

7) Сети ТРС должны строится таким образом, чтобы не создавать друг другу взаимных помех, которые могли бы привести к ошибочным действиям оператора.

8) Аппаратура, предназначенная для ТРС может иметь малую мощность передатчиков, невысокую чувствительность приемников, а также невысоки­е другие электрические характеристики, но она должна иметь универ­сальное питание (как от сети, так и от батарей, аккумуляторов), долж­на снабжаться комплексом различных антенн; управление работой радиос­танции должно осуществляться без помощи рук.

Применение СПРВ. Особенности СПРВ.

1) Передача сигналов идет от передатчика ЦС к абонентским устройс­твам (в одном направлении).

2) Благодаря низкой интенсивности вызова и малому времени его пе­редачи (4 секунды) количество абонентов, которое можно подключить к одному каналу, практически не ограничено.

Применение РСПД И САРС. Особенности РСПД и САРС.

Они должны иметь высокие качественные показатели.

Лекция N 9

КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ

В зависимости от места первичной сети ЕАСС радиорелейные линии (РРЛ) подразделяют на: местные, зоновые, магистральные и технологичес­кие.

1) Местные РРЛ соединяют две АТС в пределах большого города, рай­центр с селом или село с селом.

2) Зоновые РРЛ (внутриобластные) - линии средней емкости.

3) Магистральные РРЛ - соединяют между собой тракты и каналы пере­дачи различных зоновых сетей. Они являются линиями большой емкости (тысячи телефонных каналов) и используют до 8 высокочастотных радиост­волов.

4) Технологические РРЛ - служат для организации технологической связи при эксплуатации нефтегазопроводов и других линейных трасс. 100МГц-15ГГц - диапазон рабочих частот всех РРЛ.

3) Азия (кроме СНГ и Монголии), Австралия и Океания.

Различают направления передачи: "Земля - Спутник" и "Спутник - Земля" . Используют 4 диапазона частот для спутниковой связи :

Числитель обозначает направление "Земля - Спутник", а знаменатель

Наоборот. Широко применяются только первые три диапазона, а последний только в Японии.

Лекция N 11

ГЛОБАЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ INMARSAT

На настоящий день система INMARSAT включает в себя 8 спутников. В то время, когда часть этих спутников обеспечивает коммерческий радио­обмен, другая для гарантии непрерывности служит для гарантии предос­тавления коммерческой радиосвязи. Спутники находятся на геостационар­ной орбите.

Наземные станции действуют в качестве сопряжения между космическим сегментом и земными сетями, которые осуществляют передачу сообщений к неподвижным пользователям и обратно. ЗС также обеспечивают передачу сообщений, и кроме того, выполняют функцию по изменению формата со­общения. Сообщение, получаемое от ЗС из наземных сетей сначала запоми­наются, а затем преобразуются из их первоначального формата(телекс, данные и прочие) в удобную для системы INMARSAT форму. Сообщение, по­лучаемое от подвижного объекта, запоминается и переводится на формат передачи, который определяется отправителем. На процедуру накопления и передачи уходит обычно несколько минут, однако приоритетные сообщения типа аварийных обрабатываются в течении нескольких секунд.

Пользователи с подвижных объектов могут сами выбрать ЗС для обра­ботки их сообщений. При этом за каждое посланное сообщение отправитель платит ЗС, в свою очередь ЗС платит INMARSAT за использование косми­ческого сегмента.

Правительство каждого государства - члена INMARSAT назначает орга­низацию, которая становится участником INMARSAT и выполняет функции пайщика, участвует в принятии решений и в большинстве случаев обеспе­чивает услуги INMARSAT. Обычно это национальные организации дальней связи. Интересы Республики Казахстан в INMARSAT представляет фирма "Жарык". В настоящее время INMARSAT предлагает 3 подсистемы связи, из­вестные как А, М, С, работающие по принципу "каждый с каждым".

INMARSAT A: Представляет следующие возможности:

1) Телефония с прямым набором номера абонента;

2) Возможность группового вызова;

3) Передача и прием данных до 9,6 Кбит/сек;

4) Высокоскоростная передача данных и их прием: 56 или 54 Кбит/сек;

5) Передача и прием факсимильных сообщений до 9,6 Кбит/сек;

6) Телексная связь от 100 до 600 Бит/сек;

7) Передача группового факсосообщения (3 сообщения) - 9,6 Кбит/сек;

Эта система позволяет передавать видеосообщения (медленное видео); в системе используется параболическая антенна зонтичного или сборного типа.

Диаметр антенны - 1метр.

Вес всей станции - до 40 килограмм.

Тариф - 4-12 долларов за минуту связи.

INMARSAT M: Цифровая станция нового поколения, которая предос­тавляет следующие виды связи:

1) Телефония среднего качества;

2) Факсимильная связь - 2400 Бит/сек;

3) Передача данных - 2400 Бит/сек;

Рабочий диапазон частот: на передачу: МГц; на прием: МГц

Станция представляет собой моноблок, состоящий из плоской антенны (антенны-книжки) и приемопередатчика. Вес станции - 8,7 килограмма. Возможна установка как вне, так и внутри помещения. Станция выполняет­ся в трех вариантах: портативном, стационарном, морском.

INMARSAT C: Предлагает надежную двухстороннюю связь на уровне со­общений между фиксированными станциями дальней связи и подвижными объ­ектами. Эта система предоставляет ряд дополнительных услуг:

1) Посылка сообщений одновременно практически неограниченному числу заранее определенных терминалов;

2) Циркулярная передача информации по безопасности мореплавателей и для использования данных метеорологических, гидрографических органи­заций, а также организаций береговой охраны и центров координации по­иска спасательных работ; имеют дополнительные возможности по направле­нию сообщений объектам, находящимся в пределах особых географических районов. Некоторые модели поставляются со встроенными приемниками гло­бальной системы местоопределения, которая позволяет автоматически оп­ределить местоположение терминала с точностью до 30 метров. Тариф - 0,15 долларов за 256 Бит информации.

Лекция N 12

ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ

Используется 3 вида модуляции:

1) амплитудная

2) угловая

3) импульсная

МОДУЛЯЦИЯ - это изменение одного из параметров сигнала по за­кону сообщения.

1) Амплитудная модуляция (АМ) применяется в диапазонах ДВ, СВ, КВ (от 500 кГц до 30 МГц). Бывает однополосная и двухполосная.

2) Угловая модуляция (УМ) подразделяется на частотную (ЧМ) и фа­зовую (ФМ) модуляции. ФМ - это изменение фазы несущего сигнала в зави­симости от амплитуды сообщения; ЧМ - это изменение частоты несущего сигнала в зависимости от амплитуды сообщения. ЧМ применяется в диапа­зоне выше 30 МГц. ФМ применяется реже, чем ЧМ, в связи со сложной схе­мой передающего тракта. ФМ используется для передачи групповых сообще­ний.

3) Импульсная модуляция (ИМ) бывает:

а) амплитудно-импульсной (АИМ)

б) частотно-импульсной (ЧИМ)

в) фазо-импульсной (ФИМ)

г) кодово-импульсной (КИМ)

в) широтно-импульсной (ШИМ)

ИМ применяется для передачи сигналов телефонии и телеграфии на частотах выше 10 МГц.

Вид модуляции влияет на:

1) Ширину полосы, занимаемой сигналом;

2) Качество передачи информации;

3) Количество передаваемой информации или скорость;

4) Разные мощности приемников и передатчиков системы;

Лекция N 13

РАДИОВЕЩАНИЕ (РВ)

РВ - это передача информационных сообщений (речи, музыки) пос­редством радиоканала с одной вещательной станции на множество индивидуальных приемных станций. РВ осуществляется, в настоящее время, на всех диапазонах длин волн до 120 МГц. Мощности радиопередающих уст­ройств для РВ очень большие:

ДВ, СВ - 100 кВт

КВ - 1 кВт - 50 кВт

УКВ - до 5 кВт

Мощности приемных устройств колеблются в очень широких пределах:

отВт (чувствительность приемника). Чем лучше чувстви­тельность на приемнике, тем меньшую мощность он может принять.

Радиоприемные устройства бывают двух классов:

1) Простые - приемники прямого усиления.

2) Сложные (супергетеродинные) - например "Олимпик"

Лекция N 14

МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ (МЗ) И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

В основу магнитной записи положено свойство магнитной ленты на­магничиваться в магнитном поле и длительное время сохранять остаточное намагничивание. В процессе воспроизведения внешний магнитный поток ленты замыкается через сердечник воспроизводящей головки и индуцирует в ней ЭДС.

Таким образом при воспроизведении головка преобразует энергию движущегося магнитного поля ленты в электроэнергию. При уменьшении длины волны записи (увеличении частоты) до величины соизмеримой с ши­риной рабочего зазора головки ЭДС снижается до нуля. Записывающая го­ловка преобразует электрические колебания звуковой частоты в колебания магнитного поля, мимо которого протягивается магнитная лента. При воспроизведении звука лента с записью движется относительно зазора воспроизводящей головки, создавая в нем магнитное поле.

В головке магнитное поле изменяется в соответствии с намагничен­ностью ленты, а в обмотке головке создает ЭДС пропорционально частоте записанного сигнала. В результате по обмотке протекает ток, который усиливается до определенного уровня и в виде звуковых сигналов воспро­изводится громкоговорителем.

Для улучшения качества записи в магнитную головку вместе с током звукового сигнала подается ток высокой частоты (40-80 кГц), который называется током подмагничивания. Он служит для разрушения связей элементарных частиц. Обычно ток подмагничивания в несколько раз больше тока записываемого сигнала.

На качество записи влияет ширина зазора головки, качество ее гра­ней и скорость движения ленты. Чем меньше зазор записывающей головки, тем лучше получится запись в высоких частотах. Качество также улучша­ется при большой скорости движения ленты.

Лекция N 15

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЫТОВЫХ МАГНИТОФОНОВ

Магнитофоны подразделяются на бытовые и профессиональные. Быто­вые, в свою очередь, подразделяются на: стационарные, бытовые, минимагнитофоны, плейеры, катушечные, кассетные, монофонические, стереофонические, квадрофонические.

Качество магнитофона определяется его основными параметрами: ме­ханическими, электрическими, акустическими и эксплуатационными.

Механические параметры определяются конструкцией магнитофона и качеством лентопротяжного механизма. К механическим параметрам отно­сятся: скорость движения ленты, изменения ее во время записи и воспро­изведения, неравномерность движения ленты, скорость перемотки ленты.

Скорость движения ленты характеризуется длиной ленты, проходящей мимо головки в единицу времени. Скорость движения ленты в магнитофонах имеет свои стандарты (см/сек): 38,1; 19,05; 9,53; 4,76; 2,38.

Скорости 19,05 (см/сек) и 9,53 (см/сек) относятся к бытовым кату­шечным магнитофонам, а скорость 4,76 (см/сек) к кассетным магнитофонам.

Изменение скорости движения ленты может произойти в следствии из­менения натяжения в приемном и подающем узлах, а также при изменении

скорости подающего двигателя.

Колебания скорости движения ленты (неравномерность) обусловлены биением вращающихся деталей механизмов и упругих продольных колебаний ленты.

Непериодические колебания ленты вызваны переменным трением в под­шипниках, фрикционных узлах, а также заеданием ленты в узлах магнитофона.

Колебание скорости ленты характеризуется детонацией. Наиболее ощутима на слух детонация с частотой 2-6 Гц, которая воспринимается как плавание звука.

Электрические параметры: входная чувствительность, частотная ха­рактеристика, относительный уровень стирания, напряжение питания и потребляемая мощность.

Входная чувствительность характеризуется величиной напряжения, которое необходимо подать на вход магнитофона для получения номинального уровня записи на магнитной ленте.

Динамический диапазон - это отношение максимального и минимально­го уровней сигнала на выходе магнитофона (измеряется в децибелах). Он ограничивается сверху максимальным уровнем сигнала, при котором линей­ные искажения не превышают заданной величины, а снизу ограничивается уровнем шумов.

Относительный уровень шумов определяется величиной напряжения на выходе магнитофона при отсутствии сигнала к напряжению на том же выхо­де при воспроизведении паузы в записи.

Шумы состоят из:

1) Шумов ленты;

2) Шумов канала воспроизведения;

3) Помех усилителя записи;

Наибольшее влияние оказывают шумы ленты, вызванные неоднород­ностью структуры рабочего магнитного поля. Шумы ленты увеличиваются, если ток подмагничивания меньше относительного или номинального и его форма несимметрична.

Шумы канала записи состоят из шумов усилителя записи.

Шумы канала воспроизведения складываются из шумов усилителя, воспроизводящей головки и источников питания.

Частотные искажения (ЧИ) при воспроизведении обычно вызываются неодинаковым уровнем намагничивания ленты на различных частотах. При записи элементарные диполи (магнетики) ориентируются навстречу друг другу, стремясь к тому, чтобы их длина была равна половине длины запи­сываемой волны.

ЧИ вызывают также перекос рабочих зазоров головок, что приводит к завалу высоких частот (ухудшению звучания). Аналогично действует неп­лотное прилегание ленты к головкам. На величину ЧИ влияет и ток подмагничивания.

Лекция N 16

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Сигналы изображения и звукового сопровождения передаются на двух различных частотах, расположенных рядом. Интервал между несущей часто­той звука и изображения составляет 6,5 МГц. Ширина полосы, которую за­нимают обе частоты составляет 8 МГц. Совокупность всех строк на экране составляет 1 кадр. Также как и строки кадры с течением времени следуют один за другим. Чем больше строк в одном кадре и чем больше кадров в 1 секунде, тем четче будет изображение.

Число строк в одном кадре - 625

Частота кадров - 25 Гц

Частота строк - 15625 Гц

ЧЕРЕЗСТРОЧНАЯ РАЗВЕРТКА

Если передавать телевизионный сигнал с частотой кадров 50 Гц при 625 строках, то потребуется полоса частот 12,5 МГц. Если уменьшить число кадров до 25, то это приведет к появлению заметного мелькания изображения

В черезстрочной развертке кадр делится пополам по 312,5 строк в каждом полукадре. Строки укладываются между собой. Все нечетные строки относятся к первому полукадру, а все четные ко второму.

ПОЛНЫЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ СИГНАЛ

Кроме сигналов изображения и синхросигналов полный телевизионный сигнал содержит гасящие импульсы, предназначенные для гашения луча ки­нескопа во время обратного хода. Гасящий импульс имеет уровень, соот­ветствующий уровню черного изображения. Чтобы синхроимпульсы не созда­вали помех, их уровень установлен еще ниже уровня гасящих импульсов.

Синхросигнал - сигнал, передаваемый для синхронизации работы раз­личных телевизоров (блока развертки).

Аналогичную структуру имеет и кадровый гасящий импульс. С целью уменьшения влияния помех, телевизионные передачи ведутся негативным сигналом. Чем больше по напряжению амплитуда сигнала, тем меньше яр­кость изображения.

Таким образом, сильные импульсные помехи создают на экране темные точки, которые менее заметны для глаз, чем светлые.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Для передачи на расстояние без проводов речи, музыки, изображения используется переменное напряжение высокой частоты (свыше 100 кГц), излучаемое в пространстве антенной радиопередатчика. Чтобы осуществить

радиотелефонную передачу сигнала, амплитуда высокой частоты передатчика или его частота должна меняться по закону низкой (звуковой) частоты.

Амплитудная модуляция характеризуется коэффициентом глубины мо­дуляции (m), который выражает отношение приращения амплитуды высокой частоты (dUm) к ее среднему значению (Um):

m= dUm/Um * 100%

В процессе радиопередачи он может меняться от 0 до 80 процентов

Более увеличивать нецелесообразно, так как могут появляться нелиней­ные искажения сигнала низкой частоты.

Если модуляцию высокой частоты произвести сигналом одной ка­кой-либо низкой частоты (Fн), то промодулированный сигнал будет представлять совокупность трех частот: несущей, верхней боковой и нижней боковой. Если же модуляцию произвести целым спектром частот, то полу­чится спектр высоких частот с верхней и нижней боковыми полосами. Поэтому один вещательный радиопередатчик занимает в высокочастотном диа­пазоне полосу шириной не менее 10 кГц.

К преимуществу амплитудной модуляции можно отнести относительно узкую полосу частот, занимаемую радиопередатчиком в высокочастотном

диапазоне, к недостаткам - слабую помехозащищенность.

ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

При частотной модуляции высокая частота генератора отклоняется от своего среднего значения по закону низкой частоты, а амплитуда остает­ся постоянной. Отклонение высокой частоты называется девиацией и зави­сит от амплитуды сигнала низкой частоты. Чем больше амплитуда низкой частоты, тем большую величину отклоняется от своего среднего значения высокая частота. Частота генератора увеличивается при положительной и уменьшается при отрицательной амплитуде низкой частоты. В вещательных передатчиках обычно величина девиации не превышает 150 кГц в одну сто­рону. Таким образом, полоса занимаемых частот в высокочастотном диапа­зоне составляет примерно 300 кГц. Поэтому частотная модуляция применя­ется при вещании в ультракоротковолновом диапазоне.

К преимуществам частотномодулированного сигнала можно отнести его помехозащищенность, к недостаткам - широкую полосу, занимаемую в диа­пазоне высокой частоты.

ИМПУЛЬСНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Кратковременное отклонение напряжение от некоторого постоянного значения называется импульсным. Оно имеет различную форму и полярность и сходно с синусоидальным напряжением.

Длительность импульса (tи) - это промежуток времени, взятый на уровне 0,5 амплитуды - наибольшего значения напряжения импульса (Um) данной формы. За период повторения импульсов принимают время (Т) между началом двух соседних однополярных импульсов. Частота повторения им­пульсов связана с периодом соотношением: f=1/Т. Оно измеряется в таких же единицах, что и синусоидальный ток.

Путем сложения некоторого количества синусоидальных колебаний оп­ределенной частоты (амплитуды и фазы) можно получить импульсное напря­жение любой формы, в том числе и прямоугольной.

Чем большее количество нечетных гармоник будет склады­ваться, тем точнее их сумма приближается по форме к прямоугольному им­пульсу. Из этого можно сделать вывод, что схема, предназначенная для

усиления прямоугольных импульсов, должна равномерно усиливать все час­тоты, оказывающие существенное влияние на формирование импульса. Если

схема без искажения пропускает все основные гармоники спектра сложных колебаний, то форма импульса также не исказится.

РАДИОПРИЕМНИКИ

Технические параметры радиоприемников

Любой радиоприемник должен удовлетворять определенным требованиям, которые позволяют использовать его по назначению. Бытовые вещательные радиоприемники характеризуют следующие основные технические параметры: выходная мощность, чувствительность, диапазон частот, нелинейные и частотные искажения.

Выходная мощность - это мощность, которую радиоприемник отдает в нагрузку или громкоговорителю при соответствующей величине сигнала на входе радиоприемника.

Чувствительность - это способность обеспечить номинальную выход­ную мощность при малой величине сигнала на входе.

Избирательность - это способность радиоприемника выделять из мно­гих сигналов, отличающихся по частоте, сигнал принимаемой радиостан­ции.

Диапазон частот - это участок спектра радиочастот, ограниченный верхней и нижней частотами, в пределах которого обеспечивается прием сигналов.

Нелинейные и частотные искажения определяют качество воспроизве­дения сигнала и зависят в основном от усилительных каскадов радиопри­емника.

БЛОК-СХЕМА СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО РАДИОПРИЕМНИКА

1) Входные цепи

2) Усилитель высокой частоты

3) Преобразователь

4) Усилитель промежуточной частоты

5) Детектор

6) Усилитель низкой частоты

7) Громкоговоритель

8) Гетеродин

С антенны сигнал поступает на входные контуры и усилитель высокой частоты, которые предназначены для выделения полезного сигнала и уси­ления его до необходимой величины, откуда он подается на преобразова­тель, куда подается и сигнал с гетеродина , представляющего собой гене­ратор синусоидальных колебаний. Частота гетеродина выше частоты вход­ного сигнала на 465 кГц.

С преобразователя сигнал подается на усилитель промежуточной час­тоты, который обычно состоит из нескольких каскадов полосовых усилите­лей. Усиленный до необходимой величины сигнал с УПЧ поступает на де­тектор, который отделяет низкую (звуковую) частоту от промежуточной частоты. С детектора сигнал поступает на усилитель низкой частоты и усиливается до необходимой мощности, после чего подается на громкого­воритель.

ВХОДНЫЕ ЦЕПИ РАДИОПРИЕМНИКА

К входным цепям радиоприемника относится система контуров, соеди­няющая антенну со входом первого каскада. Входные цепи должны создать на входе первого каскада наибольшее напряжение полезного сигнала и от­фильтровать напряжение всех остальных частот. Антенны могут иметь меж­ду собой индуктивную, емкостную или индуктивно-емкостную связь. Чтобы получить равномерный коэффициент передачи сигнала по всему диапазону, целесообразно применять индуктивно-емкостную связь контура с антенной.

Весь спектр высоких частот в радиоприемнике разбивается на диапа­зоны, каждый из которых имеет свой контур. При переключении диапазонов один определенный контур подключается ко входу первого каскада радиоп­риемника. К нему подключается также конденсатор переменной емкости для плавной настройки на соответствующую частоту. Разбивка на диапазоны делается потому, что конструктивно невозможно выполнить настройку од­ним контуром на весь спектр радиочастот.

Иногда бывает необходимость увеличить плавность настройки прием­ника на коротких волнах. Для этого коротковолновый диапазон делят на несколько поддиапазонов. Но переменная емкость имеет определенную мак­симальную величину, поэтому на коротких волнах, где емкость контура принимает малые величины, возникают определенные трудности применения ее в контуре. С целью искусственного уменьшения емкости контура на КВ - диапазоне конденсаторы включают последовательно.

ПРИЕМ ЦВЕТНЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПЕРЕДАЧ

При разработке техники цветного телевидения необходимо было ре­шить вопрос о возможности совмещения его с черно-белым телевидением. Конкретное решение заключалось в возможности приема черно-белых пере­дач в цветном изображении цветными телевизорами, а также в возможности

приема цветных передач в черно-белом изображении черно-белыми телевизо­рами. Трудности решения этой задачи заключались в том, что необходимо было дополнительно передавать сигналы цветовой информации без расшире­ния полосы частот телевизионного канала. Это наложило свой отпечаток на схемные решения цветного телевизионного приемника.

Цветные телевизионные приемники имеют ряд существенных отличий от телевизионных приемников черно-белого изображения. Для воспроизведения цветных телевизионных передач необходим специальный кинескоп цветного изображения. В схему обычного черно-белого телевизионного приемника необходимо ввести специальный блок выделения сигнала цветовой информа­ции и различные вспомогательные схемы.

ОСОБЕННОСТИ ВОСПРИЯТИЯ ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Свет представляет собой электромагнитные колебания с длиной волн 0,5-0,7 мкм, воспринимаемые глазом в виде различных цветов от фиолето­вого до красного. С помощью призмы белый цвет можно разложить и полу­чить соответствующий спектр цветов, плавно переходящих друг в друга. Затем эти цвета можно снова сложить и получить белый цвет.

Опытным путем установлено, что чувствительность глаза неодинакова к лучам света с различной длиной волны и что глаз обладает наибольшей чувствительностью к зеленому цвету с длиной волны около 0,555 мкм.

Практически любой цвет можно получить путем смещения трех основ­ных: красного R, зеленого G, синего B. Чтобы получить белый цвет, не­обходимо три основных цвета сложить в следующей пропорции: У=0,59G+0,3R+0,11B. Опытным путем установлено, что зрение человека не различает цвета мелких деталей, а фиксирует их по яркостному различию. При этом синие детали теряют свою окраску раньше, чем красные, а крас­ные - раньше, чем зеленые. Когда же размеры деталей всех цветов достаточно малы, они все воспринимаются как серые.

Учитывая эту особенность человеческого зрения, можно уменьшить объем информации о цветности мелких деталей без ухудшения качества изображения. Но при таком условии обязательно должна передаваться пол­ная информация о яркости мелких деталей. Поэтому система цветного те­левидения - это передача черно-белого изображения, средние и крупные детали которого имеют цветовую окраску.

СИСТЕМА ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ СЕКАМ

Для совмещения цветовой и черно-белой информации в телевизионных передачах сигнал изображения претерпевает ряд существенных изменений. В начале для получения яркостной информации сигналы цветовой информации необходимо сложить в следующей пропорции: Еу= 0,59Eg + 0,3Er + 0,11Eb.

Для повышения качества цветных передач целесообразно передавать цветоразностные сигналы. Эти операции осуществляет формирователь сиг­налов. Цветоразностные сигналы не несут информации о яркости и мини­мально мешают воспроизведению черно-белого изображения:

Еr-y=0,75Еr-0,59Eg-0,11Еb; Eb-y=0,89Eb-0,3Er-0,59Eg.

Так как яркостный сигнал представляет собой сумму трех цветовых сигналов, то, имея в наличии два цветовых сигнала и сигнал яркости, всегда можно получить третий цветовой сигнал путем вычитания двух цве­товых сигналов из яркостного. Это дает возможность исключить передачу сигнала зеленого цвета. Для еще большего уплотнения информации полосы частот цветовых сигналов, цветоразностные сигналы красного и синего цветов в системе СЕКАМ передаются поочередно. Во время передачи четных строк передаются красные цветоразностные сигналы, нечетных - синие.

БЛОК-СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

1) Объектив

2) Формирователь сигналов (Er - y; Eb-y; Ey)

3) ЧМ-генератор поднесущей

4) Суммирующее устройство

Прежде чем промодулировать цветовую поднесущую частоту, сигналы цветовой информации претерпевают ряд существенных изменений. После электронного коммутатора они поступают в цепь низкочастотных предискажений. В результате воздействия этой цепи на участках резких перепадов уровня сигнала возникают выбросы (пики напряжений), амплитуда которых достигает утроенного значения входного напряжения сигнала. Сохранить эти перепады невозможно из-за ограниченных пределов девиации частоты при частотной модуляции поднесущей. Поэтому эти пики срезаются ограни­чителем на уровнях, соответствующих предельной девиации.

Ограничение пиков приводит к потере части цветовой информации, но зато повышает помехоустойчивость цветового сигнала. Наиболее заметнее просматривается потеря цветовой информации из-за ограничения пиков при передаче вертикальных цветовых полос. По этой причине границы между цветовыми переходами синей и красной, желтой и голубой полосами полу­чаются нечеткими. Это объясняется тем, что именно в этих местах пики получаются наибольшими и ограничиваются сильней.

Поднесущая частота цветности модулируется сигналами цветовой ин­формации по частоте. Она должна быть уложена в спектр яркостного сиг­нала 6,0 МГц, не расширяя его и создавая минимум помех черно-белому изображению. Для обеспечения наилучшей совместимости в качестве подне­сущей частоты наиболее подходит частота 4,5 МГц. При частотной модуля­ции полоса частот цветовой информации будет составлять 1,5 МГц. Конк­ретно для цветовой информации синего цвета используется поднесущая частота 4,250 МГц, а для цветовой информации красного цвета - 4,406 МГц. В соответствии с этими частотами выбраны следующие девиации час­тот: fb+500 кГц, fb-350 кГц - для синего цвета, fr+350 кГц, fr-500 кГц

Для красного цвета.

Промодулированный по частоте сигнал цветовой поднесущей пропуска­ется через фильтр высокочастотных предискажений. Цепь предискажений уменьшает уровень цветовых поднесущих, в результате чего уменьшается помеха в сигнале черно-белого изображения от цветовых поднесущих. В цепи высокочастотных предискажений цветовая поднесущая подвергается амплитудной модуляции в силу того, что ее коэффициент передачи различен

для различных частот. В таком виде поднесущая частота цветоразностных

сигналов складывается с яркостным сигналом в суммирующем устройстве.

На осциллограммах можно увидеть сигнал цветных полос двух смежных строк: Ur-y, Ub-y. Средние составляющие поднесущих частот сигналов цветности соответствуют уровням сигналов яркости каждой полосы. На задних площадках строчных гасящих импульсов размещаются пакеты подне­сущих частот. Размах этих сигналов для строки Ur-y больше, чем для строки Ub-y, и выбран с таким расчетом, чтобы обеспечить правильность

работы дискриминаторов декодирующего устройства в телевизионном прием­нике.

Так как сигнал цветности передается поочередно через строку, для опознавания этих строк в телевизионном приемнике передаются сигна­лы цветовой синхронизации. Эти сигналы передаются во время гасящих им­пульсов после кадрового синхронизирующего и выравнивающих импульсов в течении девяти строк с 7 по 15 строку и с 320 по 328 строку. Они представляют собой пакеты поднесущей частоты цветности, промодулиро­ванные по частоте, импульсы положительной полярности для красного и отрицательной для синего цвета. Оглавление

Может возникнуть вопрос, нельзя ли для того, чтобы передать с помощью радиоволн человеческую речь, звуковые колебания превратить в электрические колебания, а последние с помощью антенны преобразовать в электромагнитные волны, чтобы затем в приемном пункте эти электромагнитные волны снова преобразовать в звуковые?

Колебания, создаваемые голосом, являются колебаниями низких частот, лежащих обычно в пределах от 75 до 3 000 Гц. Используя формулу (1-3), легко показать, что такие колебания создадут волны с длиной от 4000 до 100 км. Антенны же могут эффективно излучать электро-1 магнитные колебания только тогда, когда их размеры соизмеримы с длиной волны. Поэтому передача колебаний с такими длинами волн оказывается практически невозможной.

Если учесть, что можно построить антенны с размерами, не превышающими несколько сот метров, то становится ясным, что для радиосвязи можно использовать волны, длина которых не превышает нескольких километров. Такие электромагнитные волны создаются колебаниями с частотами, во много раз превышающими частоты звуковых колебаний. Для передачи с их помощью колебаний звуковой частоты или условных сигналов изменяют амплитуду, частоту или фазу тока высокой частоты в соответствии с законом передаваемого колебания звуковой частоты или создают по определенному коду перерывы в передаче. Изменение амплитуды, фазы или частоты тока или введение в передачу перерывов по определенной программе называется модуляцией.

На рисунке приведены графики передаваемого звукового сигнала и амплитудно-модулированных колебаний, которые получаются в том случае, когда по закону передаваемого сигнала изменяется амплитуда высокочастотных колебаний.

Амплитудно-модулированные колебания

Таким образом, всякое радиопередающее устройство должно состоять из трех основных элементов: генератора переменной э. д. с, прибора, в котором происходит модуляция, и антенны.

В приемном пункте должно находиться устройство, преобразующее энергию электромагнитных волн в энергию электрических колебаний, т. е. приемная антенна. К антенне, расположенной в приемном пункте, приходят электромагнитные волны, излучаемые разными передатчиками, работающими на различных частотах. Для того чтобы принимать сигналы только одной станции, необходимо иметь избирательное устройство, которое могло бы выделить из колебаний различных частот только те колебания, которые передаются нужной радиостанцией. Для решения этой задачи используются контуры, настраиваемые на частоту принимаемой радиостанции.

Выделенные с помощью контура высокочастотные колебания нужно подвергнуть обратному преобразованию, т. е. получить из них токи или напряжения, изменяющиеся в соответствии с законом модуляции колебаний в передатчике. Для решения этой задачи приемник должен иметь специальное устройство, которое называют детектором.

Наконец, выделенный сигнал нужно подать на некоторое оконечное устройство, которое запишет его или позволит человеку воспринимать его в виде звука или света.

Следовательно, радиоприемное устройство должно содержать в себе обязательно антенну, избирательное устройство, детектор и оконечное устройство.

Таким образом, структурная схема радиосвязи имеет

вид, изображенный на рисунке.

Структурная схема линии радиосвязи.

Радиосвязь организуют между двумя радиостанциями: пере­дающей ПСт и приемной ПрСт (рис. В.1). Первичные электриче­ские сигналы поступают по соединительным линиям на входы α,β устройства А1, предназначенного для объединения первичных электрических сигналов в единый групповой сигнал (ГС). Этот ГС поступает в радиопередатчик.

Радиопередатчиком (РП ) называют устройство для формиро­вания радиочастотного сигнала, подлежащего излучению. Входной групповой сигнал модулирует несущую частоту радиопередатчика. На выходе РП образуется радиочастотный сигнал, который поступает в передающую антенну WА1. Передающей (приемной) антенной называют устройство, предназначенное для излучения (приема) радиоволн. Таким образом, между передающей WА1 и приемной WА2 антеннами распространяются радиоволны. Радио­волнами называют электромагнитные колебания с частотами до 3·10 12 Гц, распространяющиеся в среде без искусственных направ­ляющих линий. Антенна WА2 преобразует принятую радиоволну в радиочастотный сигнал, который поступает в радиопри­емник РПр.

Радиоприемником называют устройство, предназначенное для выделения переданного сигнала из принятого радиочастотного сигнала. Выделенный ГС групповой сигнал подается на устройство А2, которое разделяет его на. первичные электрические сигналы так, что каждый из этих сигналов посту­пает к своему получателю. В А1 и А2 объединение и разделение первичных электрических сигналов может происходить на основе частотного разделения каналов (ЧРК), или временного разделе­ния каналов (ВРК).

Под радиорелейной связью понимают радиосвязь, основанную на ретрансляции радиосигналов дециметровых и более коротких волн станциями, расположенными на поверхности Земли. Сово­купность технических средств и среды распространения радиоволн для обеспечения РРЛ связи образуют радиорелейную линию связи .

Таблица 1

Земной называют радиоволну, распространяющуюся вблизи земной поверхности. Земные радиоволны короче 100 см хорошо распространяются, как правило, только в пределах прямой види­мости. Поэтому радиорелейную линию связи на большие расстоя­ния строят в виде цепочки приемно-передающих радиорелейных станций (РРС ), в которой соседние РРС размещают на расстоя­нии, обеспечивающем радиосвязь прямой видимости, и называют ее радиорелейной линией прямой видимости (РРЛ) . На рис. В.2 это РРС1-РРС2, РРС2-РРСЗ.

Тропосферная радиоволна распространяется между точками земной поверхности по траектории, лежащей целиком в тропосфе­ре. Энергия тропосферной радиоволны короче 100 см рассеивается на неоднородностях тропосферы. При этом часть передаваемой энергии попадает на приемную антенну РРС, расположенной за пределами прямой видимости на расстоянии 250 ...350 км. Це­почка таких РРС образует тропосферную радиорелейную линию (ТРЛ) (рис. В.З).

В зави­симости от метода модуляции, используемого в радиорелейной системе, принято различать аналоговые радиорелейные системы с ЧМ (АРРС), цифровые радиорелейные системы (ЦРРС) и др.

Спутниковая радиосвязь--это связь через ретранслятор, уста­новленный на искусственном спутнике Земли (ИСЗ). Спутнико­вую линию связи (СЛС) образуют две станции, расположенные на Земле, и станция на ИСЗ. Первые получили название земных станций (ЗС), вторая - космической (КС). В отличие от ЗС ра­диостанции РРЛ и ТРЛ называют наземными. Спутниковая ли­ния связи состоит из двух участков: Земля - ИСЗ и ИСЗ - Земля.

Классификация радиорелейных линий связи. Обычно их клас­сифицируют по ряду наиболее существенных признаков. В зависимости от механизма распространения радиоволн различают: РРЛ и ТРЛ.

В зависимости от первичной сети ЕАСС, к которой они принад­лежат, различают магистральные, внутризоновые и местные РРЛ (или ТРЛ).

В зависимости от способа, принятого для формирования ГС, различают аналоговые и цифровые РРЛ (или ТРЛ). В свою оче­редь аналоговые радиорелейные линии связи классифицируют в зависимости от способа, принятого для объединения (разделения) первичных электрических сигналов и метода модуляции несущей: РРЛ (или ТРЛ) с ЧРК и ЧМ и РРЛ с ФИМ-АМ; в зависимости от числа N организуемых каналов ТЧ: малоканальные - N≤24; со средней пропускной способностью - N=60 ...300; с большой пропускной способностью -N=600... 1920.

Цифровые РРЛ клас­сифицируют по способу модуляции несущей: ИКМ-ЧМ, ИКМ-ФМ и другие; в зависимости от скорости передачи двоичных симво­лов В: с малой-В 5<10 Мбит/с, средней В =10...100 Мбит/с и высокой В>100 Мбит/с пропускной способностью.

4. Контрольные вопросы

Глоссарий

Для разрабатываемой функциональной схемы передающей части канала из структурной схемы выбираются: коммутатор К, усилитель мощности, который может состоять из двух каскадов предварительного усиления ПОК1 и ПОК2 и оконечного усилителя мощности ОК. Схема синтезатора-возбудителя предназначена для формирования высокочастотного ЧМ колебания с амплитудой не менее 0,5 В, которое используется для возбуждения предварительного усилителя мощности ПОК1. Диапазон частот возбудителя 151,725 - 156,000 МГц, шаг сетки частот 25 кГц. В состав возбудителя входят: ГУН 1 на транзисторе ГТ311Е и варикапах КВ121А, буферный усилитель на двух транзисторах того же типа, включенных по каскадной схеме ОЭ - ОБ, большая интегральная схема синтезатора частоты типа КФ1015ПЛ4Б (КР1015ХК2). Опорный сигнал частотой 10 МГц для передающего и приёмного синтезаторов вырабатывает высокостабильный генератор "Топаз - 03", выпускаемый на Российских предприятиях по техническим условиям ШИ3.423.009ТУ в виде малогабаритного конструктивного устройства, питаемого стабилизированным напряжением +9 В. В проекте его можно использовать, как функциональный блок без представления принципиальной схемы.

На вход синтезатора частоты поступает сигнал с ГУН 1 через буферный усилитель. Входом является входящий в синтезатор делитель частоты с переменным коэффициентом деления ДПКД, с выхода которого сигнал поступает на один из входов частотно-фазового детектора ЧФД. На второй вход детектора подается высокочастотный сигнал опорного генератора ОГ, прошедший через делитель опорной частоты ДОЧ. ЧДФ формирует сигнал ошибки, пропорциональный разности фаз входных сигналов. Это напряжение ошибки по цепи фазовой автоподстройки ФАПЧ через фильтр низких частот ФНЧ подаётся на управляющий вход ГУН 1 , что приводит к изменению его частоты до требуемого, определяемого коэффициентом ДПКД значения. Синтезатор имеет выход сигнала детектора захвата частоты петлёй ФАПЧ. На ГУН 1 одновременно осуществляются частотная модуляция и автоподстройка его частоты. Чтобы не происходило снижения девиации частоты за счёт схемы ФАПЧ, постоянная времени фильтра низких частот ФНЧ на выходе синтезатора выбрана много больше, чем период низкой частоты (F МИН = 300 Гц) спектра НЧ сигнала. При этом ФАПЧ работает на частотах ДF<< 300 Гц и не реагирует на сравнительно быстрые изменения частоты при её девиации, что делает возможным одновременное сосуществование частотной модуляции и автоподстройки. Информация о частоте конкретного канала поступает в регистр синтезатора по цепям "Запись", "Данные" и "Синхронизация". Сигнал "Запись" содержит байт информации о включении или выключении передатчика. Сигнал "Данные" содержит ещё три байта информации для передачи трёхзначного номера канала, общее число которых составляет в диапазоне частот 151,725 - 156,000 МГц N = 172. Т.о. для хранения информации "Запись" и "Данные" должно использоваться 32 - разрядное (4 - байтовое) управляющее слово, формируемое в блоке автоматики. Запись номера канала, по которому устанавливается в ДПКД синтезатора необходимый коэффициент деления, производится двоичным последовательным кодом, продвигаемым через регистр синтезатора с каждым синхроимпульсом, поступающим по цепи "Синхронизация". При этом внутри синтезатора последовательный код преобразуется в параллельный, что обеспечивает нормальное функционирование режима ФАПЧ возбудителя. Все сигналы поступают в синтезатор через буферную микросхему 564ПУ4Б D 1 . Сигнал синтезатора подаётся также на схему контроля для формирования сигнала исправности его работы. Особое место в схеме передающего тракта занимает модулятор, который выполняет следующие функции:

а) обеспечивает номинальную девиацию частоты Дf НОМ;

б) ограничивает максимальное значение девиации частоты Дf МАКС;

в) осуществляет необходимую предкоррекцию амплитудно-частотной характеристики тракта АЧХ по закону +6 дБ/октава.

Для выполнения указанных функций схема модулятора содержит:

Усилитель звуковой частоты, охваченный петлей автоматической регулировки усиления АРУ, которая производит сжатие динамического диапазона входных сигналов;

Амплитудный ограничитель, устраняющий перемодуляцию передатчика;

Фильтр низких частот, служащий для ограничения полосы пропускания модулирующих сигналов в пределах от 0,3 до 3,4 кГц;

Формирователь сигнала исправности модулятора.

Расчёт режима модулятора в данном проекте не выполняется, в принципиальную и функциональную схемы вставляется лишь его функциональный блок и перечисляются все вышеприведенные функции, которые реализует модулятор. Параметры стандартного модулятора:

а) чувствительность модуляционного входа модулятора при R ВХ = 600 Ом должна быть не менее 300 мВ;

б) отклонение амплитудно-частотной модуляционной характеристики передатчика АЧМХ от характеристики с предкоррекцией + 6 дБ/октава должно быть в пределах ± 12,5 дБ;

Функциональная схема передающего канала приведена на рисунке 3.1. В соответствии с этой схемой производятся расчёты предварительных параметров передающей части.

Рисунок 3.1 - Функциональная схема передающей части канала