|
| |
|
Слаботочка Книги др. Эти -сведения избыточные, поскольку увеличивают объем сигнала Vc = pMaKcmog2/yc дв. ед. (28) Тем не менее, избыточная информация часто оказывается полезной, так как позволяет использовать повышенный объем сигнала для улучшения помехоустойчивости. Формула (28) подсказывает некоторые пути в этом направлении. Один из них - увеличение Не, т. е. отношения средней мощности сигнала Рс к средней мощности помех Рп- Этот способ требует увеличения мощности передатчика, направленности антенн, а также подавления помех в источнике их возникновения. Второе направление - расширение спектра сигнала Рмакс- Оно реализуется в процессе нелинейной обработки сигналов (модуляции и детектирования) и требует применения широкополосной системы модуляции. Различие в спектрах сигнала и помехи позволяет увеличить отношение сигнал/помеха методом фильтрации. Эффективность этого метода повышается с сужением спектра сигнала, особенно на фоне широкополосной помехи. Третье направление - увеличение длительности наблюдения сигнала Тс. Это направление, в частности, используется в методе накопления. Существенно, что любой из упомянутых методов связан с некоторыми жертвами : повышение мощности сигнала требует дополнительных затрат энергии в передатчике и увеличения габаритов и веса аппаратуры; расширение спектра сигнала ограничивает число одновременно работающих станций в данном диапазоне волн; увеличение длительности сигнала ограничивает количество информации, которое за данный отрезок времени может быть передано по линии связи. Переход от AM к ЧМ как средство повышения помехоустойчивости. Имеются немодулированные сигнал с амплитудой Ucm и частотой /о и помеха с меньшей амплитудой Unm и частотой /□ (рис. 10.20). Когда fn fo, вектор помехи вращается против часовой стрелки быстрее, чем вектор сигнала, а когда /п < /о, вектор помехи вращается медленнее в том же направлении. Если вектор Ucm представить неподвижным (для этого плоскость рисунка мысленно вращаем вокруг точки О по часовой стрелке с частотой щ), то вектор помехи опишет окружность вокруг точки О, ставшей неподвижной, и вектор результирующего напряжения Um будет качаться вокруг точки 0. В процессе качания изменяются длина и направление вектора Upm. Для иллюстрации этого на рис. 10.20 показано, что при Unm = U[!rJi результирующее напряжение Upm = U\!Jt больше напряжения сигнала Uan и вместе с тем Upm опережает Ucm на угол гз) по фазе; когда же Unm = Uam, результирующее иапря-254 жение еще больше по амплитуде ((Урт>(/и). но от сигнала отстает по фазе на угол Предельные значения амплитуды результирующего напряжения ОЛ и ОБ отличаются от амплитуды сигнала на величину помехи Ов = АО = Unm, а предельное отклонение фазового угла, вызванное помехой, равно . ОС гЬ = arc sin --- = arc sin Из этого следует, что помеха вызывает паразитную амплитудную и угловую модуляцию сигнала и этим искажает его. Приемник AM сигналов, точнее его амплитудный детектор, реагирует на отклонение амплитуды. Если коэффициент амплитудной модуляции m = 1, то приращение амплитуды, вызванное полезным сигналом, Um = Ucm , И для такого приемника отношение сигнал/помеха равно по напряжению UcmlUnm, а по МОЩНОСТИ {Ucm/Uamf- Значит, при ампли-тудной модуляции непрерывных колебаний единственное средство повышения помехоустойчивости - увеличение мощности передатчика. Приемник ЧМ сигналов содержит ограничитель амплитуды и вместо амплитудного детектора - частотный детектор. Ограничитель срезает все отклонения амплитуды напряжения, вызванные помехами, и частотный детектор реагирует только на отклонения фазового угла. Так как помеха изменяет этот угол до величины а фаза ЧМ сигнала отклоняется до величины, равной индексу модуляции М, то при ЧМ отношение сигнал/помеха равно М/ по напряжению и по мощности. В случае слабой помехи {Unm/Ucm< 1) имеем:  Рис. 10.20. Векторная диаграмма напряжений сигнала и помех. = arc sin Отсюда находим отношение мощностей сигнала и помехи на выходе ЧМ приемника: \Р.]чМ \ml \Unrn) В то же время на выходе AM приемника это отношение равно \ /АМ \ пт / Т. е. при переходе от AM к ЧМ отношение сигнал/помеха возрастает в М. Если, например, девиация частоты А/ = 100 кгц и частота Рмакс = 5 кгц, то М = 100/5 = 20 и выигрыш в помехоустойчивости оказывается равным М = 20 = 400. Вспоминая, что индекс модуляции М прямо пропорционален девиации частоты, убеждаемся, что расширение спектра сигнала, связанное с переходом от AM к ЧМ, эквивалентно увеличению мощности передатчика. Это не единственное преимущество частотной модуляции. В отличие от AM сигналов, ЧМ сигналы имеют постоянную амплитуду. Благодаря этому мощность и к. п. д. ЧМ передатчиков не изменяются во времени и неизменно находятся на максимальном уровне. Кроме того, колебательная мощность ЧМ передатчика используется более рационально, чем AM передатчика, так как в спектре ЧМ сигнала несущее колебание выражено слабее, а полезные колебания боковых частот - сильнее, чем в AM сигнале. Помехоустойчивость кодово-импульсной модуляции (КИМ). Применение кодово-импульсной модуляции для передачи по дискретному каналу связи непрерывных сообщений описано в § 10. Напомним, что КИМ заключается в дискретизации сообщения через равные интервалы времени А/ = -~[гц] последующем квантовании их до ближайших целых значений. Число уровней квантования равно числу возможных кодовых групп N, в каждой из которых имеется п символов, и так как на каждый символ приходится один импульс и пауза, то Л/ = 2 , а л = logaiV. Имея также в виду, что длительность одной кодовой группы равна А/ = 1/2/макс. находим длительность импульса: Для воспроизведения последовательности таких импульсов требуется полоса пропускания А/пр 2Рмакс logg N, тогда как при AM спектральная полоса равна 2Рмакр 256 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 [84] 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |