Телекоммуникационные системы

101

					Pвых(СВЧ)
аммиак	N2<N1	10	мм рт.ст.	N2>N1	NH3
NH3	источник пучка	сортирующая система			1,25 см
	молекул				резонатор
			отработанный
			газ к
			вакуумному
			насосу

Рис. 8.19. Молекулярный генератор на пучке молекул аммиака

Для использования колебаний КС в диапазоне единиц-сотен МГц необходимы устройства, преобразующие частоту КС в более низкую без потери стабильности и с увеличением мощности колебаний. Эти устройства называют схемами переноса стабильности частоты КС.

В схеме переноса	частоты (рис. 8.20)		кг умножается в	раз и
смешивается с эталонной	кс в смесителе СМ1.
КС	СМ1	Умножитель	КГ

~

кс

кг

кг

кс кг Делитель	кг
	СМ2

	\	+	+	кс
УПЧ	~\		Выход

			Рис. 8.20. Схема переноса частоты
На	выходе	СМ1	выделяется слабый	сигнал промежуточной частоты
кс	, который усиливается в многокаскадном УПЧ и поступает на вход
делителякг	частоты с коэффициентом деления			. С выхода делителя сильный
сигнал с частотой		кс	кг вместе с колебанием КГ поступают к смесителю

СМ2, на выходе которого выделяется сигнал с суммарной частотой

102

кс

кг

кг

кс

. Как видно, стабильность выходного сигнала определяется

только стабильностью КС.

8.3. Радиотелеграфирование

Информационные сигналы подразделяются на непрерывные и дискретные. Дискретные имеют ограниченное число значений и к ним можно отнести двоичные (бинарные) сигналы, которые могут принимать одно из двух значений: нуль или единицу, быть отрицательными или положительными. Передача дискретных сигналов реализуется с помощью радиотелеграфной связи, особенностью которой является кодирование сообщения. Каждый отдельный передаваемый символ (буква, цифра, знак) имеет свою кодовую комбинацию элементарных сигналов. Элементарный сигнал может принимать различное число значений – положительное или отрицательное, посылка или пауза. Длительность элементарного сигнала фиксированная. Закодированное сообщение представляет собой последовательность определенного числа элементарных сигналов. Для передачи по каналу связи закодированное сообщение преобразуется в В – сигнал путем манипуляции колебанием передатчика.

При амплитудной манипуляции, амплитудной телеграфии (АТ) –

один элементарный сигнал кода соответствует излучению полной энергии передатчика (посылка), а другой сигнал – отсутствию этого излучения (пауза). При передачи посылки на выходе передатчика имеется незатухающее ВЧколебание постоянной амплитуды, при передачи паузы передатчик заперт и ВЧ-колебание отсутствует (рис. 8.21, б).

При частотной манипуляции, частотной телеграфии (ЧТ) –

передатчик все время излучает одну и ту же энергию, т.е. каждому элементарному сигналу кода соответствует колебания своей частоты. Частотную манипуляцию можно осуществить скачкообразным изменением емкости контура задающего генератора по закону передаваемого кодированного сообщения (рис. 8.21, в).

При фазовой манипуляции, фазовой телеграфии (ФТ) – происходит скачкообразное изменение фазы колебания передатчика в соответствии с передаваемой последовательностью импульсов кодовой посылки (рис. 8.21, г).

103

+		+		t
0	–		–
–

а

t

0

б

t

0

в

t

0

г

Рис. 8.21. Манипуляционные сигналы: а – кодовое сообщение; б – сигнал АТ; в – сигнал ЧТ; г – сигнал ФТ

Амплитудная манипуляция в основном производится в тракте усиления мощности передатчика путем подачи запирающего напряжения в одну или две промежуточные ступени. При АТ в цепь смещения VT1, являющегося усилителем мощности радиочастоты включены источник питания цепи смещения Еб, делитель R1R2 и электронный ключ – транзистор VT2, коллекторэмиттер которого и R2 включены параллельно (рис. 8.22). Источник Еб создает запирающее напряжение смещения для VT1.

вх	VT1	вых (AT)
ВЧ
–	R1
+ Еб	R2
	VT2	+ Eк

код

Рис. 8.22. Схема амплитудной манипуляции

104

При подаче на вход VT2 кодовой посылки Uкод транзистор переходит при отрицательных импульсах в режим насыщения и шунтирует R2. Напряжение на базе VT1 становится близким к нулю, что необходимо в ГВВ для получения большого КПД. Каскад работает с отсечкой коллекторного тока 90°.

При частотной манипуляции в контур автогенератора включают варикап

(рис. 8.23).

–Ек

вых (ЧТ)

код		L
	VD	VT	C1
Есм
		C2

Рис. 8.23. Схема частотной манипуляции

При подаче на вход код положительный импульс будет увеличивать емкость варикапа, отрицательный – уменьшать, и в контуре автогенератора частота будет скачкообразно меняться.

При фазовой манипуляции (рис. 8.24) подача на телеграфный вход фазового манипулятора код разной полярности позволяет открывать диоды VD1, VD2 или VD3, VD4 и в первичную обмотку трансформатора ТР2 напряжение радиочастоты от Тр1 подается в одной или противоположной полярности. Сдвиг фаз составляет 180°.

	VD1
Тр1	Тр2
	VD3
ВходВЧ	Выход
	VD4

VD2

код

Рис. 8.24. Схема фазовой манипуляции

105

8.4. Особенности проектирования усилителей диапазонов ОВЧ и УВЧ

Диапазон очень высоких ОВЧ и ультравысоких УВЧ частот охватывает интервал 30 – 300 и 300 – 3000 МГц соответственно. Эти диапазоны более высокочастотны и позволяют иметь большое число каналов связи, а также передавать широкополосные сигналы (сигналы телевизионного изображения, использовать широкополосные способы модуляции – ЧМ). На этих частотах размеры радиодеталей, выводов электронных приборов и соединительных проводов становятся геометрически соизмеримыми с длиной волны и их уже нельзя рассматривать как элементы с сосредоточенными параметрами. Острой становится проблема укорочения соединительных проводов. В качестве колебательных контуров целесообразно использовать отрезки длинных линий. Повышение частоты увеличивает потери радиочастотной мощности в диэлектриках и колебательных системах, а также потери на излучение энергии соединительными проводами. Из-за поверхностного эффекта (скин-эффект) увеличивается сопротивление проводов.

Колебательный контур, образованный катушкой и конденсатором, является системой с сосредоточенными параметрами в том случае, когда размеры катушки, конденсатора и соединительных проводов меньше 0,1λ. На повышенных частотах катушка вырождается в один виток, а в качестве емкости контура используется межэлектродные емкости транзисторов и емкость монтажа.

Транзисторные усилители ОВЧ-диапазона в основном строят на сосредоточенных элементах (L,C). На частотах же свыше 400 МГц в транзисторных усилителях применяют полосковые линии. Транзисторы для этих частот имеют специальную конструкцию корпуса с полосковыми выводами базы, эмиттера и коллектора, приспособленного для сопряжения с полосковыми колебательными системами. На рис. 8.25, б показана конструкция однокаскадного усилителя мощности, собранного по схеме на рис. 8.25, а. Схема усилителя собрана на плате из фольгированного фторопласта. На поверхность медных дорожек (проводников) наносят слой серебра. Для дросселей использую узкие полосковые линии с высоким Zдр, а для катушек – более широкие полосковые линии с меньшим Zк. Конденсаторы представляют собой отрезки фольги, близко расположенные друг от друга.

106

		Ек					С3
				Др1
							Др2
	С3			С2
	Др2			Вход	Э		С4	Выход	мм
		L2	С4		VT	К
				Б
			вых	С1	Э				15
С1	L1
								С5
вх
	VT	Ск	С5	L1			L2
С2	Др1
	а				20 мм
						б

Рис. 8.25. Однокаскадный усилитель мощности: а – электрическая схема; б – конструкция

На частотах свыше 800 МГц конструкция будет еще более компактной и реализовать ее можно только на основе фотолитографических методов, применяемых в микроэлектронике.

107

Литература

1.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1998. – 448 с.

2.Чернецова Е. А. Теория передачи дискретных сообщений. – СанктПетербург: Изд-во РГГМУ, 2007. – 166 с.

3.Бондарев В. Н., Трёстер Г., Чернега В. С. Цифровая обработка сигналов.

– Севастополь: Изд-во СевГТУ, 1999. – 398 с.

4.Прагер Э., Шимек Б., Дмитриев В. П. Цифровая техника в связи. – М.:

Радио и связь, 1981. – 280 с.

5.Шумилин М. С., Головин О. В., Севальнев В. П. Радиопередающие устройства. – М.: Высшая школа, 1981. – 293 с.

6.Белов Л. А., Благовещенский М. В., Богачев В. М. Радиопередающие устройства. – М.: Радио и связь, 1982. – 408 с.

108

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ И СИСТЕМ..............................................................	3
1.1. Классификация сигналов.....................................................................................................	3
1.2. Типичная система телекоммуникаций................................................................................	6
1.3. Динамическое представление сигналов.............................................................................	6
1.4.Спектральные представления сигналов............................................................................	10
1.5. Принцип корреляционного анализа..................................................................................	17
1.6. Воздействие детерминированных сигналов на линейные стационарные системы .....	24
Глава 2. МОДУЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ..................................................................................	28
2.1. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции..............................................................	28
2.2. Однополосная модуляция .................................................................................................	37
Глава 3. ЦИФРОВАЯ ТЕХНИКА В СИСТЕМЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ....................................	40
3.1. Импульсно-кодовая модуляция.........................................................................................	41
Глава 4. РАДИОПОМЕХИ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ ........................................................	49
4.1. Оптимальная линейная фильтрация сигналов известной формы.................................	51
4.2. Реализация согласованных фильтров .............................................................................	55
Глава 5. ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ.................................................................................................	61
5.1. Принцип цифровой обработки сигналов ..........................................................................	61
5.2. Реализация алгоритмов цифровой фильтрации.............................................................	65
Глава 6. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В ТЕЛКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ..............	68
6.1. Особенности передачи речи по цифровым каналам связи............................................	70
Глава 7. ТИПЫ СИГНАЛОВ ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ ......................................	74
7.1. Характеристики кодов........................................................................................................	77
7.2. Логическое кодирование для улучшения характеристик потенциальных кодов...........	79
Глава 8. РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ....	82
8.1. Промежуточные ступени передатчиков............................................................................	89
8.2. Возбудители радиопередатчиков .....................................................................................	91
8.3. Радиотелеграфирование.................................................................................................	102
8.4. Особенности проектирования усилителей диапазонов ОВЧ и УВЧ.............................	105
Литература...................................................................................................................................	107

109

Учебно-методическое пособие для студентов специальности 6.091501 – компьютерные сети и системы образовательноквалификационного уровня «бакалавр» и для студентов специальности 6.070200 – радиофизика и электроника образовательно-квалификационного

уровня «бакалавр»

Составители: Григорьев Евгений Владимирович, доцент кафедры радиофизики и электроники;

Старостенко Владимир Викторович, доцент, зав. кафедрой радиофизики и электроники;

Марченко Александр Юрьевич, студент кафедры радиофизики и электроники.

Редактор Н. А. Василенко

Подписано к печати	Формат 60×84 1/16	Бумага тип. ОП
Объем	Тираж – 100 заказ.	Бесплатно

95007, г. Симферополь, пр. Вернадского, 4 Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского