Тема 14. Дискретная и цифровая обработка сигналов.

В настоящее время в радиотехнике и системах передачи информации используются дискретные и цифровые сигналы. К дискретным сигналам относятся сигналы, которые используются в системах передачи информации с амплитудно-импульсной модуляцией (смотри тему 11). Эти сигналы называются сигналами неквантованными по амплитуде.

Дискретизация сигнала – это замена во времени аналогового сигнала дискретной последовательностью отсчетов, которые следуют с интервалом времени. При дискретизации аналогового сигнала формируется множество его отсчетных значений соответствующей амплитуды. Соответствующие амплитуды представляют собой совокупность коротких импульсов чередующихся через заданный промежуток времени.

Рисунок 2

Рис 14.1 Аналого-цифровое преобразование сигналов (сверху вниз):

а)-аналоговый

б)-дискретизированный

в)-квантованный

г)-цифровой

Для того, чтобы дискретные сигналы представить цифровыми сигналами (кодирование) следует провести квантование по уровню напряжения (14.1 в). Обычно применяют квантование сигнала равномерное, при котором каждому фиксированному уровню сигнала присваивают определенное значение цифрового кода (14.1 в). Как правило при этом используют двоичные цифровые коды, состоящие из n-разрядов, каждый из которых имеет два значения 0 или 1 (пауза или импульс). На рис 14.1 г) представлено квантование на 2³=8 уровней, что соответствует трехразрядному двоичному коду.

Цифровая фильтрация

Цифровые фильтры

Цифровая обработка сигналов обязательно включает фильтрацию, при которой производится выделение полезных составляющих сигнала и подавление помех. Эти функции выполняют цифровые фильтры. Цифровой фильтр – это электронное устройство, позволяющее выделять полезные сигналы в определенном диапазоне частот. Цифровой фильтр строится на трех элементах: элемент задержки (ячейка памяти), умножитель и сумматор. Дискретный сигнал на выходе элемента задержки отличается от входного на один такт входного сигнала. Далее этот сигнал попадает в умножитель и изменяется в заданное количество раз. И, наконец, сумматор суммирует необходимое количество сигналов. Если сравнить аналоговый фильтр с цифровым, то следует заметить, что аналоговый фильтр имеет в своей схеме конденсаторы или катушки индуктивности, которые на низких частотах имеют большие габариты, а в то же время цифровой фильтр можно изготовить в одном микрочипе.

Принцип действия цифрового фильтра

Допустим, что входная последовательность U_n из трех единичных дискретных отсчетов U₀, U₁, U₂ непрерывного сигнала подается на вход фильтра с импульсной характеристикой S_m в виде двух отсчетов (S₀=1,5; S₁=1)(рис 14-2 (1) и (2)). Когда действует первый сигнал, то возникает два отсчета (рис 14-2 (3)) и так далее. В результате на выходе цифрового фильтра создается сумма откликов (выходных отсчетов): 1,5; 2,5; 2,5; 1. (рис 14-2 (6)).

Рис 14-2. Цифровая фильтрация.

1 – входной сигнал;

2 – импульсная характеристика;

3, 4, 5 – отклики на 0,1 входные отсчеты;

6 – выходной сигнал.

и это условно определяет алгоритм линейной цифровой фильрации. Такой алгоритм показыает, что выходная последовательность – это дискретная свертка входного сигнала с импульсной характеристикой цифрового фильтра.

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)

Цифроаналоговые преобразователи предназначаются для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Следует заметить, что при этом каждому значению цифрового сигнала в двоичной системе соответствует его аналоговое значение, выраженное в единицах напряжения.

Для реализации ЦАП можно использовать дешифратор. Если на дешифратор подавать стабилизированное напряжение, то на выходе дешифратора, который отображает уровень логической единицы, напряжение должно быть одинаковым на всех десятичных выходах. Все выходные напряжения можно просуммировать и тогда на выходе получают постоянное напряжение, значение которого будет соответствовать значению аналогового сигнала.

Схема простейшего преобразователя (ЦАП) показана на рис 14-3, который преобразовывает четырехдиапазонный код (х₁, х₂, х₃, х₄) в напряжение. Если в соответствующий разряд поступает логическая единица, то ключ при этом должен быть замкнут.

Рис. 14-3. Схема ЦАП.

В связи с тем, что входное сопротивление ЦАП подбирается очень малым, то устройство имеет потенциал равный нулю. При этом ток, формируемый в к-том разряде равен:

(хк – двоичный разряд кода)

(14-1)

Если умножить сумму разрядных токов на (-R_ос), то выходное напряжение (аналоговый сигнал) составляет:

U = -E (R_ос /R)*N

где

(14-2)

Следует заметить, что устройство ОУ (рис 4-17) называется преобразователем токa в напряжение. Такой преобразователь имеет практически нулевое входное сопротивление и формирует напряжение на выходе пропорционально входному току

U=-R* I_вх.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Аналого-цифровые преобразователи предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Результатом такого преобразования является то, что непрерывное мгновенное значение напряжения сигнала заменяется дискретным значением эталонного напряжения (квантование сигнала по уровню). На входе АЦП обычно включают ОУ, который доводят уровень входного сигнала до необходимого значения и устройство выборки-хранения, производящие дискретизацию аналогового сигнала, запоминает его значение в момент отсчета (рис 14-4).

Рис. 14-4. Схема АЦП.

Конденсатор С с помощью ключа (Кл) подключается к U_вх на очень короткое время и заряжается до значения напряжения входного сигнала в данный момент времени. Затем конденсатор С подключается к ОУ, который исполнен по схеме повторителя (К_оу=1, R_вх ). В результате напряжение на конденсаторе не изменяется и тем самым «запоминает» значение сигнала в момент отсчета, выполняя операцию дискретизацию непрерывных сигналов.

Применение электромагнитных волн для различных видов связи

Рассмотрев вопросы электромагнитных колебаний их модулирования, а также теорию электромагнитных волн можно установить принцип радиосвязи. Он состоит в том, что в антенне передающей радиостанции, настроенной в резонансе с генератором, возбуждаются сильные высокочастотные токи и антенна излучает электромагнитные волны.

Если на пути распространения электромагнитных волн поместить открытый колебательный контур, то в последнем будут возбуждаться вынужденные электромагнитные колебания. В том случае, когда частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных колебаний возникает электрический резонанс и в контуре возникают заметные электромагнитные колебания, которые затем передаются через детектор в приемное устройство (телеграф, телефон, радио и т.д.).

Впервые электромагнитные волны экспериментально получил Г. Герц (1888 г.). В своих экспериментах Герц, уменьшая число витков катушки индуктивности в контуре и площадь пластин конденсатора, а также раздвигая их перешел от закрытого к открытому электрическому колебательному контору (вибратор Герца), который позволил переменному электрическому полю заполнить окружающее контур пространство, что в свою очередь существенно повысило интенсивность электромагнитного излучения. Таким образом, эксперименты Герца показали, что электрические и магнитные поля распространяются в виде волн, поведение которых полностью описываются уравнениями Максвелла. Электромагнитные волны Герца отправлялись и принимались на небольшие расстояния. В дальнейшем А.С. Попов (1895г.) с помощью антенны и мощного излучения передавал сигналы с помощью электромагнитных волн на расстоянии десятков километров.

Передача информации производится с помощью передающих и приемных устройств звукового диапазона частот с амплитудой и угловой модуляцией. Здесь не рассматриваются устройства с фазовой модуляцией, так как они сложны для понимания и в то же время они работают практически так же, так и устройства с частотой модуляцией. Амплитудный передатчик и все детекторы представляют собой чисто теоретические схемы, а частотный передатчик представляет собой вполне реальную схему. Дальность действия такого передатчика около 100 м. Принимать же сигнал можно на обыкновенном приемнике c FM диапазоном (частота колеблется от 80-108 МГц). Схема амплитудного передатчика имеет следующие устройства: генератор высокочастотных колебаний (несущей); усилитель модулирующего сигнала; источник модулирующего сигнала (рис.14-5).

Рис. 14-5 АМ- передатчик

В качестве генератора высокочастотных колебаний обычно используют неинвертирующий усилитель, в состав которого входит операционный усилитель, R1 и R2 (рис. 6.-2, НУ). Работа такого усилителя заключается в следующем UA=UВХ, а напряжение UA снимаются с делителя напряжения

(14-3)

Если UA=UВХ, то коэффициент усиления равен:

(14-4)

Для получения высокочастотных синусойдных колебаний в схеме использован LC-генератор Хартли (рис.6.2, ГХ), в котором LC-контур настроен на определенную частоту, присоединенную к усилителю подобной схеме для того чтобы обеспечить усиление на его резонансной частоте. Конденсатор С_Б снимает переменную составляющую с базы. Резисторы R_Б1 и R_Б2 образуют делитель напряжения для подачи смещения U1 на базу.

U₁=U_ККR_Б1/(R_Б1+R_Б2)

(14-5)

Транзистор управляется током базы IБ.

I_Б=(U₁-U₃)/(R_Э+R_Б1)

(14-6)

Предположим что в начальный момент транзистор приоткрыт, тогда вследствие самоиндукции ток через катушку начинает возрастать. При этом заряжается конденсатор C. Конденсатор C_F тоже заряжается т.к. потенциал в точке 4 чуть больше чем в точке 2 и в точке 3. Вследствие нарастания тока через катушку, в точке 3 повышается потенциал тем самым уменьшая ток базы, следовательно транзистор начинает призакрываться. Разряжаясь, конденсатор C_F способствует более быстром закрыванию транзистора. Транзистор, закрываясь делает большим сопротивление между питанием U_КК и землей, тем самым позволяя конденсатору С разряжаться через катушку в обратную сторону. Призакрывшись, транзистор понижает потенциал в точке 3, этим увеличивая ток базы и заряжая C_F, вследствие этого транзистор начинает приоткрываться. U_КК опять заряжает конденсатор C, а C_F и способствует скорейшему приоткрыванию транзистора и т.д.. Таким образом описали один цикл колебательного процесса.

Для передачи звукового сигнала и его модуляции применяют микрофон (рис.14-6) (он также преобразовывает звуковые колебания в электромагнитные).

Рис. 14-6 Схема микрофона

Принцип действия микрофона заключается в следующем: мембрана колеблясь под действием звуковых колебаний создает разность потенциалов на своих выводах, но эта разность потенциалов очень мала (несколько милливольт). Таким образом, амплитуда модулирующего сигнала:

(14-7)

где E₀ – амплитуда, непосредственно вырабатываемая микрофоном.

АМ-сигнал имеет вид:

(14-8)

где (1+R₂/R₁) – коэффициент усиления ОУ(операционный усилитель). Здесь он поставлен вместо k_А, а U_Н – амплитуда несущего сигнала вырабатываемая генератором Хартли.

Согласно тому, что коэффициент модуляции M = ΔU/U_Н (ΔU = k_АE₀) должен быть меньше 1 (иначе возникнет перемодуляция), следует выбрать R₁ и R₂ так, чтобы:

(14-9)

В этом случае получают АМ-сигнал как на рис. 4.3 .

Следует также рассмотреть работу частотного передатчика, схема которого представлена на рис. 14-7 и включает два транзистора Т1 и Т2. Отметим, что на высоких частотах в транзисторах появляются емкости СКБ (К-коллектор, Б-база) и СКЭ (Э-эмиттер), которые играют большую роль в ЧМ-передатчике. Далее, для нормальной работы схемы коэффициент ОУ(операционный усилитель) выбран так, чтобы потенциал точки 3 был меньше потенциала точки 2.

Рис.14-7 ЧМ-передатчик

Предположим, что в начальный момент транзистор Т1 начинает приоткрываться. Тогда потенциал в точке 2 начинает постепенно падать, следовательно, транзистор Т2 начинает призакрываться, этот процесс будет продолжаться до тех пока сопротивление катушки не уменьшится до такого значения, когда потенциал точки 2 начнет подтягиваться к потенциалу точки 3. Повысить потенциал точки 2 поможет и емкость СКЭ1, таким образом транзистор Т2, начинает приоткрываться. Начинается обратный процесс. Совокупность емкостей С, СКБ1, СКБ2, и катушек L1, L2 образует LC- контур. Но так как СКБ1 и СКБ2 зависят от приложенного к транзистору напряжения, то микрофон с усилителем, изменяя потенциал в точке 3, изменяют и емкости, тем самым изменяя резонансную частоту контура.Так получают частотную модуляцию.

Для выделения информационного сигнала его принимают и детектируют.

Детектирование – это процесс выделения информационного сигнала из модулированного колебания. Ниже приведена схема (рис.14-8) работает следующим образом. На вход схемы подается высокочастотный АМ- сигнал:

UВХ(t)=UВХ (t)sin (ωоt)

(14-10)

Ток через диод протекает в моменты времени, когда амплитуда входного напряжения превышает напряжение на конденсаторе С (а значит, и на выходе детектора). В этом случае конденсатор заряжается через малое сопротивление открытого диода намного быстрее, чем разряжается на высокоомное сопротивление нагрузки. Поэтому диод большую часть периода входного колебания закрыт и амплитуда выходного напряжения близка к амплитуде входного. На рис. 14-9 приведена диаграмма напряжений АМ-детекторов.

Рис.14-8 АМ-детектор

Рис.14-9 Диаграмма напряжений АМ-детектора

При детектировании ЧМ-сигнала, он предварительно преобразуется в колебания с неглубокой амплитудной модуляцией, и затем детектируются амплитудным детектором.

Подобное преобразование необходимо потому, что нелинейные элементы реагируют на изменения только амплитуды, а не частоты колебаний.

Для выделения передаваемого полезного сигнала из частотно-модулированного колебания применяются частотные детекторы (рис. 14-10). Преобразование частотной модуляции в амплитудную можно осуществить с помощью различных линейных цепей. В частности резонансного контура, амплитуда напряжений на котором зависит от частоты входных колебаний. Положим, что колебательный контур настроен на частоту ωо и на него подается однотональный ЧМ-сигнал с постоянной амплитудой и меняющийся по гармоническому закону частотой:

ω(t)= ω₀+ ω_Д cos(Ω∙t)

(14-11)

где ω₀-частота несущего колебания, ω_Д-девиация частоты.

Поскольку модуль полного сопратевления колебательного контура зависит от частоты, то амплитуда напряжения на нем будет изменяться во времени при отклонениях частоты ЧМ-сигнала от несущей ωо.Таким образом, амплитуда ЧМ-колебания на выходе резонансного контура изменяется во времени пропорционально гармоническому модулирующему сигналу, т. е. ЧМ-сигнал превратился в напряжение, модулированное еще и по амплитуде. Затем такое, достаточно сложное по структуре АМ- ЧМ- колебание, детектируются амплитудным детектором.

Недостаток данного метода детектирования – весьма ограниченный линейный участок на скате резонансной кривой контура.

Рис. 14-10 ЧМ-детектор

Для передачи электромагнитных волн необходимы средства связи. Одним из способов связи является ненаправленная радиосвязь от передатчика к приемнику через эфир, которая используется для широкого вещания радио и TV. Этот способ позволяет охватить практически неограниченное число потребителей информации. В том случае, когда число потребителей информации ограничено применяют направленно излучающие антенны или линии передачи сигнала. При направленной магистральной связи на дальние расстояния используются ретрансляторы, которые усиливают сигнал, очищают от помех и передают его дальше.

Приём дальних вещательных станций находится в зависимости не только от времени года, но так же и от солнечной активности. Солнечная активность оказывает огромное влияние на внутреннее положение ионосферы – оболочки Земли, которая состоит из двух газов - ионизированного и разряженного. Эта самая оболочка тянется на протяжении 1000 км от поверхности Земли. На высоте от 50 до 400 км находится наиболее важная её часть для коротких волн.

Радиоволны КВ радиостанции, подобно свету имеют прямолинейное распространение. Огибая земной шар огромными перепадами от пары сотен до 3000 км и более, они имеют возможность преодолевать не одну тысячу километров, попеременно отражаясь от ионосферы от поверхности Земли.

Ионосфера включает в себя положительно заряженные ионы, в большинстве окиси азота и молекулярного кислорода и отрицательно заряженные свободные электроны. Вследствие ионизации, суть которой заключается в отставании электрона от нейтральной молекулы газа, образуются ионы и электроны. Чтобы электрон оторвался, надобно затратить – энергию ионизации.

Источником энергии ионизации являются ультрофиолетовые и ренгеновские излучения, идущие от Солнца.

Следует заметить, что чем больше плотность электронов в ионосфере, тем гораздо более лучше от нее отражаются электромагнитные волны с высокой частотой. В ночное веремя образование элктронов практически прекращается и в этой связи, ионосфера становится обедненной электронами, а прохождение электромагнитных волн наблюдается лишь на низкочастотных КВ-диапазонах (75, 49, 41 и 31 м).

В ионосфере электроны распределены с разной плотностью. Самый верхний плотный слой электронов (высота 150 км) называется областью F, которая в теплое время распадается на два слоя – F1 и F2 .Слой F2 обладает большей плотностью электронов и тем лучше отражает волны высокой частоты.

На высотах 90-150 км находится область Е и она меньше ионизированна, чем F, но в дневное время прием станций низкой частоты КВ (31 и 25 м) имеет место быть при отражении электромагнитных волн от области Е. В ночное время область Е обедняется электронами и поэтому она играет значительную роль в приеме сигналов станций диапазонов 41, 49 и 75м.

На высотах 50-90 распложена область D ионосферы, которая имеет достаточно мало свободных электронов. Эта область хорошо отражает диапазоны средних и длинных электромагнитных волн.В ночное время ионизация в области D практически исчезает и появляются возможность приема станций в диапазонах 41, 49 и 75 м, электромагнитные волны которых отражаются уже от слоев F2 и Е.

Из свойств электромагнитных волн известно, что они способны преломлятся при переходе из одной среды в другую такое явление наблюдается для электромагнитных волн при встрече с ионосферой и коэффицент преломления их уменьшается с ростом высоты, а иногда волны просто отражаются от ионосферы. Встречаются и такие явления, когда Электромагнитные волны попав в ионосферу распространяются вдоль неё, если угол падения (α) – становится критическим. В том случае, когда углы падения меньше «α», то электромагнитные волны уходят в космос, а если больше «α», то электромагнитные волны отражаются к поверхности Земли.

Для радиосвязи применяются волны в диапазоне от 3 до 3000 МГц, классификация таких волн приведена в таблиц14-1

Таблица 14-1

№	Наименование волн	Диапазон волн	Диапазон частот	Устоявшиеся термины
1	Декамегаметровые	10^5-10^4 км	3-30 Гц
2	Мегаметровые	10^4-10^3 км	3-300 Гц
3	Гектокилометровые	10^3-10^2 км	300-3000 Гц
4	Мириаметровые	100-10 км	3-30 кГц	Сверхдлинные
5	Километровые	10-1 км	30-300 кГц	Длинные (ДВ)
6	Гектометровые	1000-100 м	3-30 мГц	Средние (СВ)
7	Декаметровые	100-10 м	30-300 мГц	Короткие (КВ)
8	Метровые	10-1 м	300-3000 мГц	Ультрокороткие
9	Дециметровые	100-10 см	3-30 ГГц	(УКВ)
10	Сантиметровые	10-1 см	30-300 ГГц
11	Миллиметровые	10-1 мм	300-3000 ГГц
12	Децимиллиметровые	1-0,1 мм	30-300 кГц

Декамегаметровые, мегаметровые, гектокилометровые и мириаметровые слабо поглощаются морской водой и используются в системах подводной связи. Такие волны несут мало информации, а также быстро затухают.

Километровые волны распространяются над Землёй по двум траекториям: поверхностными и пространственными лучами. Поверхностные лучи имеют возмоность распространятся до 2500 км. На большие расстояния такие волны распространяются за счет отражения от ионосферы.

Гектометровые волны (также поверхностные и пространственные). Такие волны днем распространяются поверхностными лучами, пространственные лучи – полностью поглощаются ионосферой.

Декаметровые волны распространяются поверхностными лучами в пределах прямой видимости. Кроме того декаметровые волны могут распространяться на очень большие расстояния за счет отражения ионосферы. Но при этом присутствует многократный эффект замирания, который называют зоной молчания. Метровые, дециметровые, сантиметровые волны распространяются поверхностными лучами. Также наблюдается слабая дифракция этих волн. Волны 10 м обладают распространением только по прямой видимости. Для увеличения расстояния передачи таких волн применяют ретрансляторы.

С помощью электромагнитных волн производится телевизионные передачи и их прием.

В телевидении амплитуда несущей волны модулируется, а соответствии с различной яркостью отдельных небольших элементов передаваемого изображения. В нашей стране все изображение (кадр) разбивается на 625 строк по 833 элемента в каждой строке. Для преобразования изображения в систему электрических сигналов, модулирующих несущую волну и называемых видеосигналом, применяются специальные передающие электронно-лучевые трубки, действие которых основано на явлении фотоэффекта. Рассмотрим работу одной из передающих трубок. Передаваемое изображение проектируется (с помощью оптики) на полупрозрачный фотокадр. Под действием света из фотокатода выбиваются фотоэлектроны, причём их количество пропорционально освещённости. Такие фотоэлектроны ускоряются и попадают на мишень, которая представляет собой диэлектрик или стекло толщиной 2 микронм. Эта мишень обладает свойством большой вторичной эмиссией. Благодаря вторичной эмиссии на мишени образуется “электрическое изображение” кадра в виде положительных зарядов переменной плотности. Далее, электронная пушка посылает узкий пучок электронов, который пробегает последовательно по всей поверхности мишени. Электроны пучка компенсируют положительный заряд “электрическое изображение”, а частично отражаются. В результате, интенсивность отраженного пучка электронов оказывается модулированной в соответствии с неодинаковыми яркостями различных элементов кадра. Для усиления этих сигналов изменяется фотоумножитель. Каждый кадр передается последовательно, малыми элементами и за одну секунду передается 25 кадров, что существует 13 млн. элементов. Такая высокая частота модуляции возможна только на УКВ.

Кинескоп – служит для воспроизведения изображения. Экран кинескопа покрыт составом, которой светится под действием падающего на него пучка электронов. Электронный луч пробегает по экрану и не одинаковая яркость свечения экрана достигается путем изменения интенсивности электронного луча в соответствии с модуляцией изменяемых электромагнитных волн. Таким образом получают изображение на кинескопе. Передача по телевидению производится в метровых, дециметровых и в сантиметровых волнах. Следует заметить, что при передачах на УКВ наблюдается сильное поглощение этих волн поверхностью Земли и практически они не отражаются от ионосферы. Лучший прием ТВ наблюдается при прямой видимости передающей и приемной станции.

Первые телевизионные системы передачи и распределения различных телевизионных программ были построены за счет связи телецентров с помощью радиорелейных линий и кабелей. С появлением спутников Земли, появился технический фундамент для того, чтобы была возможность эффективно решить проблему производства не только больших, но и глобальных различных вещательных и связевых систем. Наземные приемные устройства состоят из приемной системы, которая включает в себя три составных элемента: приёмная антенна, приёмное устройство и приёмная головка. Приёмная антенна представляет собой металлическое зеркало, которое представлено в виде параболоида. Зеркало параболического вида собирает множество параллельных пучков электромагнитных волн в одну точку, которая именуется фокусом параболоида. В такой точке находится приёмная головка. Из параболических антенн выделяют два типа: прямого действия и офсетные. Антенны с прямым действием представляют собой срез вершины параболы, ось которой проходит через центр зеркала, а фокусная размещается на расстояние ½ радиуса кривизны. Такая поверхностная форма антенн практически совпадает со сфероидальной.

Приёмная головка располагается напротив центральной части зеркала и местами затеняет его. Необходимо, чтобы ось зеркала была направлена конкретно на спутник, что означало бы её вертикальное направление поворота на угол мета.

Для офсетных параболических антенн применяются боковые параболические части. Фокальная точка имеет размещение у нижнего продольного края зеркала и никаким образом не затеняет его. Для передачи сигналов с телевизионных и телефоны центров на спутники необходимо определенное размещение их на околоземных орбитах. Оптимальный вариант размещения спутников – геостационарные орбиты.

Геостационарную орбиту можно определить при помощи математического соотношения: при перемещении спутника, угловая скорость его будет такой же, как угловая скорость при вращении Земли. Это соотношение осуществимо только для единственной траектории. Находясь на Земле, наблюдатель видит неподвижный спутник, находящийся на геостационарной орбите. Работоспособность спутника зависит от широты места, чем она выше, тем хуже будет обслуживание спутником, расположенных там потребителей информации.

Между спутниками, которые находятся в одной точке стояния, существуют взаимные помехи, которые могут быть устранены частотным разбросом из возможных рабочих каналов в диапазонах, которые представлены в таблице 14-2

Таблица 14-.2

Диапазоны	Полосы частот, МГц
L	0,39…1,55 ; 1.61…1,71
S	1.93…2,70
C	3,40…5,25 ; 5,725…7,075
X	7,25…8,40
Ku	10.70…12,57 ; 12,70…14,80
Ka	15,40…27,50 ; 27,00…50,20
K	84,00…86,00

После рассмотрения работы радио и телевидения следует также познакомиться и с телеметрическими видами связи, к которым относятся радиолокация, модем, сотовая связь, интернет и т.д.

Определение положения предметов в пространстве при помощи радиосигналов называют радиолокацией. Электромагнитные волны свободно распространяются в вакууме и в диэлектриках, но от металлов отражаются. На свойстве электромагнитных волн отражаться от металлических корпусов самолетов, кораблей и т.д. основана работа радиолокации.

Радиолокационная установка состоит из двух частей передающей и приемной. Передатчик посылает в пространство направленное электромагнитное излучение, а приемник воспринимает отраженную электромагнитную волну. Зная скорость распространения электромагнитных волн (с) можно определить расстояние до цели:

S = ct

(14-12)

где t- время, прошедшее от момента посылки сигнала до его возвращения.

Широкое распространение ля передачи информации, настоящие время, нашла сотовая связь. Принцип работы сотовой связи состоит в следующем: абонент передает информацию и далее эта информация кодируется в цифровой двоичный код, состоящий из 0 и 1, далее гетеродинный блок в телефоне генерирует опорную частоту сигнала. Эта опорная частота модулируется цифровым сигналом и при этом могут использоваться частотная модуляция (например: частота “1” чуть больше частоты “0”), фазовая (“0” и “1” отличаются фазой сигнала) и амплитудная (“0” и ”1” отличаются амплитудой). Далее сигнал поступает на усилитель, а затем на антенну и принимается базовой ближайшей станцией. Эта станция которая определяет каждую конкретную соту, которая содержит один или несколько приемопередатчиков, а также аппаратуру, позволяющую выделить из пришедшей информации цифровой код абонента и преобразует его снова в аналоговую. Прием информации телефоном происходит аналогично изложенному выше, с той лишь разницей, что информация исходит от станции.

В настоящее время производится и широко используется особый класс телеметрической аппаратуры – модем. Модем (от модуляция и демодуляция) управляет модуляцией и демодуляцией информационных сообщений. Основная функция модема – преобразования несущего гармонического колебания, учитывая закон изменения передаваемой информационной последовательности. Установив модем на компьютер можно получить доступ к базам данных, которые удалены от пользователя на многие тысяч километров, разместить сообщение на BBS т.д. Для передачи данных в модемах используется полоса низких частот, а для приема полоса высших частот. Следует отметить, что частотная модуляция превосходит амплитудная в отношении устойчивости к некоторым воздействиям, которые наблюдаются в телефонной сети.

В современных моделях используется модуляция с решетчатым кодированием (TCQAM), которое позволяет повысить помехозащищенность передачи информации.

Модем также позволяет выход в Интернет.

Интернет (англ. Internet – между сетей) – это общемировая совокупность компьютерных сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров. Назначением её является обеспечение постоянного доступа к всевозможной информации для любого пользователя ПК. Интернет предоставляет нам безграничные информационные ресурсы, необходимые сведения, развлечения, помощь в учёбе, услуги передачи файлов, возможность пользоваться электронной почтой, обеспечивает общение с новыми людьми, не имеющий аналогов в мире и многое-многое другое.

Интернет – это много-много компьютеров, соединенных между собой проводами(или каким-нибудь другими каналами связи, это сейчас не самое главное). Обычно соединяют сначала небольшое количество компьютеров, не более тысячи, образуется так называемая локальная сеть. А затем полученные сети уже соединяют между собой в более крупные образования, ну а их уже – в еще более крупные конгломераты. И так до тех пор, пока компьютеры всего мира не окажутся соединенными между собой, иными словами- объединенными в глобальную сеть. Для того, чтобы сеть заработала, необходимо на все эти компьютеры (по-другому, узлы) установить нужные программы. Таких программ бывает всего два типа: программы-серверы и программы-клиенты. Программа-клиент необходима для превращения вашего желания в запрос, отправки его в нужном направлении по компьютерной сети, получения ответа и преобразовании его в понятный нам вид. Такие известные программы, как Internet Explorer или Netscap Navigator-ни что иное, как программы-клиенты. Они помогают вам путешествовать по ресурсам Интернета и посему еще называются браузерами (browser). Для просмотра содержимого Интернета пользователь должен ввести лишь имя Web-сервера в специальное поле браузера, к примеру: www.mysite.ru, и его содержимое появится на экране. Увидев, что вы ввели какой-то текст и нажали на клавишу «Enter», программа- клиент сформулирует запрос, в котором содержится информация о том, что вы хотите посмотреть этот самый сайт на своем компьютере. Этот запрос ваша программа-клиент отправляет по сети программе-серверу, которая готовит ответ и в специальном формате отправляет его обратно вашему браузеру. Разобравшись в ответе сервера, браузер, в свою очередь, показывает вам, что вы и просили (или же сообщает, почему он не может этого сделать).