- •Любченко г. И.
- •Введение.
- •Краткий очерк развития техники и теории связи и управления.
- •Развитие средств радиосвязи.
- •Классификация систем радиосвязи.
- •Классификация диапазонов частот.
- •Глава 1. Виды сообщений и принципы построения каналов связи.
- •Тема 1. Характеристики первичных сообщений
- •Параметры телефонного сообщения.
- •Телеграфные сообщения и данные.
- •Тема 2. Характеристики первичных сообщений Факсимильные сообщения.
- •Телевизионный сигнал.
- •Сигналы звукового вещания.
- •Тема 3. Каналы передачи Методы оценки качества каналов.
- •Уровни передачи.
- •Телефонный канал.
- •Каналы документальной электросвязи.
- •Канал звукового вещания.
- •Видеоканал черно-белого и цветного изображения.
- •Глава 2. Сигналы линейного тракта в многоканальных системах радиосвязи.
- •Тема 4. Частотное разделение каналов связи
- •Частотное разделение каналов.
- •Тема 5. Временное разделение каналов связи
- •Глава 3. Принципы построения единой автоматизированной сети связи.
- •Тема 6. Первичная сеть. Вторичная сеть еасс
- •Общегосударственная автоматически коммутируемая телефонная сеть.
- •Сеть телевизионного вещания.
- •Глава 4. Радиорелейные линии прямой видимости.
- •Тема 7. Радиорелейные системы связи с чрк и чм.
- •Типы станций ррл.
- •Классификация ррл.
- •Многоствольные ррл.
- •Применение частотной модуляции на ррл.
- •Тема 8. Радиорелейные системы связи с врк и аналоговыми методами передачи
- •Структурные схемы и особенности приемно-передающей аппаратуры при использовании фим.
- •Виды помех в телефонных каналах при использовании фим.
- •Тема 9. Радиорелейные системы связи с врк и цифровыми методами передачи
- •Полоса частот радиоствола.
- •Структурные схемы.
- •Глава 5. Тропосферные радиорелейные системы связи
- •Тема 10. Принципы построения тропосферных радиорелейных линий связи.
- •Глава 6. Ионосферные системы радиосвязи.
- •Тема11 .Принципы построения ионосферных систем радиосвязи.
- •Основные характеристики декаметровых систем радиосвязи.
Применение частотной модуляции на ррл.
Уже в первых РРС, появившихся в середине 30-х годов, стали применять в радиоканале частотную модуляцию (ЧМ) сигналов как один из наиболее помехоустойчивых видов модуляции. Параметром, отображающим сообщение, в данном случае является мгновенная частота ω(t) передатчика.
При частотной модуляции случайным сигналом U(t) пользуются понятиями эффективного (среднеквадратического) значения девиации круговой частоты Δωэ и квазипиковой девиацией частоты Δωпик (ε%) (или соответствующими значениями Δfэ и Δfпик(ε%), выражаемыми в Гц). При этом исходят из того, что Δωэ соответствует среднеквадратическому значению U, процесса U(t) со средней мощностью Рср, то есть
[46]
где кчм и Кчм - крутизна характеристики частотного модулятора [рад/с*В] или
[Гц/В], соответственно, а Δωпик (ε%) связывают с пиковым значением Uпик(ε%) процесса U(t) и с пиковой мощностью Рпик(ε%), то есть
[47]
При ЧМ случайным процессом U(t) эффективное значение индекса модуляции:
[48]
FB - верхняя частота в спектре модулирующего сигнала U(t).
Одним из направлений развития ЕАСС является широкое применение магистральных многоканальных и многоствольных РРЛ прямой видимости, обеспечивающих одновременную передачу телефонных сообщений по нескольким сотням и тысячам телефонных каналов, а также нескольких телевизионных программ. Создание таких РРЛ оказалось возможным благодаря применению ЧМ колебаний ВЧ. Для передачи по таким РРЛ больших объёмов информации требуются широкие полосы частот, порядка 30-40 МГц для каждого ВЧ ствола, которые можно получить только в диапазоне УКВ. Частотная модуляция (ЧМ) позволяет обеспечить значительно высокую помехоустойчивость передачи сообщений. При этом не требуется большая стабильность частоты передатчика. Мощность его используется весьма эффективно: она практически не зависит от характеристик сообщений на входе модулятора, пик-фактор всегда равен единице. Уровень сигнала на входе приёмника может изменяться в достаточно широких пределах, не влияя на мощность полезного сигнала после демодулятора. Всё это в целом объясняет применение ЧМ на РРЛ, в спутниковых, тропосферных и других системах передачи. Вместе с тем частотной модуляции свойственны и определённые недостатки:
резкое снижение качества передачи, если отношение средних мощностей сигнала и шума на входе приёмника (Рс/Рш)вх падает ниже некоторого порогового значения (пороговый эффект проявляется обычно при (Рс/Рш)вх<10);
широкий спектр частот, который необходимо передавать по радиоканалу для нормального восстановления сообщений на выходе демодулятора;
зависимость уровня шумов на выходе канала от мощности входного сигнала приёмника;
необходимость выравнивания качества работы разных телефонных каналов при их частотном разделении.
При частотной модуляции мгновенное изменение частоты:
где - девиация частоты, то есть изменение частоты колебаний относительно среднего значения под воздействием модулирующего сообщения. Поскольку круговая частота является производной фазы по времени:
фаза частотно-модулированного сигнала:
Следовательно, выражение для ЧМ сигналов в общем виде:
где Uс-амплитуда напряжения ВЧ сигнала;
ωс - круговая частота несущей.
Для простейшего случая, когда ЧМ производится синусоидальным колебанием с
частотой и амплитудой UM, девиация частоты:
[49]
где кчм - крутизна характеристики частотного модулятора;
- максимальная девиация частоты, Гц.
При этом приращение фазы ЧМ сигнала:
[50]
а выражение для ЧМ сигнала принимает вид:
[51]
где т = ∆fm /F - амплитудное значение индекса частотной модуляции;
Θ0-начальная фаза.
Если ЧМ производится групповым сообщением Urp(t), то с учётом
[52]
мгновенное отклонение частоты сигнала от среднего значения:
[53]
где [54]
где - безмерная функция, описывающая случайный нормальный процесс с дисперсией, равной единице, и средним значением, равным нулю.
- эффективное (среднеквадратичное) значение девиации частоты ВЧ сигнала.
При этом эффективное значение индекса модуляции:
[55]
FB - верхняя частота в спектре модулирующего сигнала U(t).
Аналитическое значение мгновенного значения сигнала, модулированного по частоте групповым сообщением Urp(t) можно записать в виде:
[56]
где [57] - случайная функция времени, определяемая
модулирующим групповым сообщением.