Источник сообщения – это некоторый объект или система, информацию о состояние которой необходимо передать
ФНЧ – ограничивает спектр сигнала на верхней частоте FB
Дискретизатор – представляет отклик ФНЧ в виде последовательности отсчетов хk
Квантователь – преобразует отсчеты в квантовые уровни xk(n); k = 0, 1, 2…;
, где L- число уровней квантования.
Кодер – кодирует квантованные уровни двоичным безызбыточным кодом, т.е. формирует последовательность комбинаций ИКМ bk(n).
Модулятор – формирует сигнал, амплитуда, частота или фаза которого изменяются в соответствии с сигналом bk(n).
Выходное устройство ПДУ – осуществляет фильтрацию и усиление модулированного сигнала для предотвращения внеполосных излучений и обеспечения требуемого соотношения сигнал/шум на входе приемника. Линия связи – среда или технические сооружения по которым сигнал поступает от передатчика к приемнику. В линии связи на сигнал накладывается помеха.
Входное устройство ПРУ – осуществляет фильтрацию принятой смеси – сигнала и помехи.
Детектор – преобразует принятый сигнал в сигнал ИКМ .
Декодер – преобразует кодовые комбинации в импульсы
Интерполятор и ФНЧ восстанавливают непрерывный сигнал из импульсов – отсчетов.
Получатель – некоторый объект или система, которому передается информация.
5. АЦП(вариант \4\):
Аналого-цифровое преобразование(АЦП) осуществляется в три этапа. Вначале сообщение дискретизируется по времени, далее квантуется по уровню и затем квантованные уровни кодируются. В результате чего формируется сигнал импульсно-кодовой модуляции(ИКМ).
Теоретической основой дискретизации служит теорема Котельникова. Суть её в следующем: любая непрерывная функция x(t), ограниченная по спектру верхней частотой Fв, может быть точно представлена последовательностью своих отсчётов , взятых в моменты времени
, кратные интервалу дискретизации
. Отклик x(t) идеального ФНЧ удовлетворяет этой теореме. Поэтому его можно продискретизировать, т.е. преобразовать из аналоговой формы x(t) в дискретно-аналоговую {
}, с частотой дискретизации
.
|
Дискретизатор можно реализовать в виде перемножителя двух функций: непрерывного сообщения x(t) и периодической последовательности дискретизирующих импульсов .
Рис 2а
Отклик дискретизатора (заштрихованная последовательность импульсов)
Рис 2б
В момент импульсы на выходе дискретизатора могут принимать бесчисленное множество значений из ограниченного или неограниченного диапазона
, называемого шкалой сообщения. В результате равномерного квантования с шагом
этот диапазон разбивается на конечное число уровней квантования
. На рисунке 2б и 2в показана процедура квантования для L=4. На экзамене нужно нарисовать для L=8!
Рис2в.
Шаг квантования можно рассчитать следующим образом:
Пороги квантования:
Уровни квантования:
Характеристика квантователя для L=8:
6. ЦАП(вариант \4\):
Цифро-аналоговое преобразование(ЦАП) позволяет на приёмном конце системы связи восстановить непрерывное сообщение по принятым двоичным комбинациям
сигнала ИКМ. Это осуществляется с помощью следующих процедур:
а) детектирование – восстановления дискретных L-ичных уровней по
б) интерполяции
в) низкочастотной фильтрации
7. Сигналы, спектры на входе и выходе дискретизатора:
|
8. Сигналы на входе и выходе квантователя:
Сигнал на входе квантователя:
Сигнал на выходе квантователя:
9. Сигналы на входе и выходе восстанавливающего устройства:
10. Модель аналогового АМ сигнала:
Амплиту́дная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда
При АМ амплитуда несущего ВЧ колебания изменяется в соответствии с модулирующим НЧ сигналом.
(7.1)
Um - средняя амплитуда АМ сигнала.
- глубина (коэффициент) АМ.
Если модулирующий сигнал гармонический:
- модулирующая, низкая частота,
- несущая, высокая частота, то АМ сигнал принимает вид:
(7.2)
Временная диаграмма НЧ сигнала:
Uнч(t)
Рис.7.1
![]() |
t
Временная диаграмма модулированного сигнала АМ:
uАМ (t)
DU
![]() |
Um t
Рис.7.2
В соответствии с временной диаграммой глубина амплитудной модуляции равна:
МA=DU/Um. (7.3).
Определим спектр АМ сигнала, для чего раскроем скобки в выражении для АМ и представим произведение косинусов в виде косинуса суммы и разности углов:
(7.4)
Спектр модулирующего сигнала .
U
Рис.7.3
W w
Спектр АМ сигнала.
u Um несущая
![]() |
нижняя MAUm MAU m верхняя
боковая 2 2 боковая
w0-W w0 w0+W w
Рис.7.4
- ширина спектра сигнала АМ – полоса частот, в пределах которой заключена основная доля энергии сигнала.
(7.5)
Боковые имеют высоту (амплитуду) не более половины несущей.
![]() |
11. Модель аналогового ЧМ сигнала:
Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.
|
а) — несущая частота, б) модулирующий сигнал, в) результат модуляции
При ЧМ частота ВЧ колебания (несущей) изменяется в соответствии с НЧ модулирующим сигналом.
wчм (t) = w0 + DwUнч(t), где (9.1)
wчм (t)- частота ЧМ сигнала;
w0- среднее значение несущей частоты;
Uнч(t)-модулирующий сигнал;
Dw-девиация частоты, т.е. максимальное отклонение частоты от среднего значения.
Если модулирующий сигнал гармонический, т.е.
Uнч = cosWt,
то wчм(t) = w0 + DwсоsWt
а выражение для ЧМ сигнала имеет вид:
jчм(t) =
Uчм(t) = Umcos(w0t+
Mч - индекс ЧМ. (9.2)
Uчм(t) = Umcos(w0t+
Временная диаграмма модулирующего сигнала имеет вид:
Uнч(t)
Рис.9.1.
![]() |
t
Временная диаграмма соответствующего ЧМ сигнала принимает вид:
Uчм(t)
Рис.9.
t
Как видно из рис.9.2, там, где модулирующий сигнал больше, там и частота ЧМ сигнала больше, а период колебаний меньше.
wчм(t) = w0 + DwcosWt
wmax = w0 + Dw
wmin = w0 - Dw
Амплитуда при ЧМ постоянна, меняется только частота.
Для получения спектра ЧМ сигнала разложим Uчм(t) в ряд Фурье.
Uчм(t) = Umcos(w0t+ = UmÁ0(Mч)cosw0t+ UmÁ1(Mч)cos(w0+W)t- UmÁ1(Mч)cos(w0W)t+UmÁ2(Mч)cos(w0+2W)t+UmÁ2(Mч)cos(w02W)t+UmÁ3(Mч)*cos(w0+3W)t- UmÁ3(Mч)cos(w0-3W)t+¼
Ák(Mч) - функция Бесселя к-ого порядка.
Вид спектра зависит от Мч.
Спектр ЧМ сигнала при Мч<<1 (т.е. порядка 0,1; 0,05;¼)
u Um несущая
![]() |
нижняя MчUm MчU m верхняя
боковая 2 2 боковая
![]() | ![]() | ||||
![]() |
w0-W w0 w0+W w
Рис.9.3.
При Мч<<1 спектр ЧМ сигнала похож на спектр АМ сигнала (несущая, 2 боковых), но для ЧМ этот спектр приближенный. Все остальные боковые тоже есть, но они очень малы.
Спектр ЧМ сигнала при Мч>1 выглядит так (Мч=5):
Полоса частот сигнала ЧМ.
Пчм @ 2W(Мч+1)
Мч<<1 Пчм @ 2W, (как при АМ)
Мч>>1 Пчм @ 2WМч = 2W 2Dw
Ширина спектра при Мч>>1 не зависит от модулирующей частоты. Это широкополосный сигнал.
Основные преимущества ЧМ, перед АМ — энергоэффективность и помехоустойчивость.
12. Модель аналогового ФМ сигнала:
Фа́зовая модуля́ция — один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Фазомодулированный сигнал имеет следующий вид:
,
где — огибающая сигнала;
является модулирующим сигналом;
-частота несущего сигнала; t — время.
Из спектра можно видеть, почти полное отсутствие несущей, что указывают на высокую энергоэффективность.
Недостаток данной модуляции в том, что ошибка в одном символе, может привести к некорректному приему всех последующих.
13. Параметры задания вашего варианта курсовой работы:
Исходные данные для расчетов приведены в таблице, где - мощность (дисперсия) сообщения, β – показатель затухания функции корреляции, L – число уровней квантования, G0 – постоянная энергетического спектра шума НКС, h02 – отношение сигнал – шум по мощности на входе детектора, ЧМ – частотная модуляция, НП – некогерентный прием.
ИС; АЦП; L=8 | ПДУ | НКС | ПРУ | Функция корреляции сообщения BA(τ) | |||
PA, B2 | α, c-1 | Способ передачи | Частота, МГц | G0, Вт.с | h02 | Способ приёма | PAe- β│τ│, β=α.103 |
f0 | f1 | ||||||
1.5 | ЧМ | 1.1 | 1.25 | 0.0010 | 8.5 | НП |
14. Спектр прямоугольного видеоимпульса:
Представление о спектре одиночного импульса можно получить на основе следующих рассуждений. Чем больше период импульсов, тем ближе друг к другу находятся гармонические компоненты в спектре сигнала. Если период стремится к бесконечности, то интервал между частотами составляющих стремится к нулю и спектр превращается в сплошной.
15. Спектр периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов:
Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов имеет сложную структуру. Спектр является дискретным, его компоненты имеют частоты, кратные основной частоте повторения импульсов. В начале координат находится постоянная составляющая последовательности импульсов. Огибающая амплитуд имеет вид функции типа Sinc, точка первого нуля которой располагается на частоте, обратной длительности импульса.
16. Преимущества и недостатки ИКМ:
17. Приём ИКМ методом однократного отсчёта:
Cухоруков 1 часть стр.24-25
18. Регенерация сигнала ИКМ, вероятности P(1/0) и P(0/1):
Под действием помех в канале связи решающее устройство(РУ) может ошибаться. Ошибочные решения бывают двух типов: переход 0 в 1(передавался 0, но РУ выдал 1), характеризующийся условной вероятностью ошибки P(1/0); Переход 1 в 0, характеризующийся условной вероятностью ошибки P(0/1);
Сухоруков 1 часть стр.24-26
19. Вероятность ошибки при регенерации сигнала ИКМ:
20. Оптимальные параметры регенерации ИКМ:
21. Основные характеристики работы ТКС:
22-24. Характеристики ЦФ:
К основным характеристикам ЦФ относятся: импульсная реакция, переходная функция, передаточная функция и связанная с ней амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики.
Импульсной реакцией ЦФ называется отклик
фильтра на входное воздействие в виде единичного импульса:
.
Переходной функцией ЦФ называется отклик
фильтра на входное воздействие в виде дискретной функции единичного скачка:
.
Переходная функция и импульсная реакция ЦФ связаны соотношением: .
Передаточная функция ЦФ определяется отношением Z-преобразований отклика и входного воздействия K(Z)=Y(Z)/H(Z), где K(Z), Y(Z), H(Z) – функции комплексной переменной.
.
Связь с временными последовательностями прямым Z-преобразованием
где X(Z) –либо K(Z), Y(Z), X(Z), а x(n) - .
Окончательное ур-е передаточной фун-ии ЦФ.
Корни числителя – нули передаточной функции. Корни знаменателя – полюса передаточной функции.
Обратное Z-преобразование.
Для определения АЧХ и ФЧХ нужно сделать замену:
25. Устойчивость ЦФ:
26. Оптимальный приёмник двоичных сигналов:
АЛГОРИТМЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЁМА(для ознакомления):
27. Оптимальный корреляционный приёмник: