Дискретный канал с частотной модуляцией.

В зависимости от вида модулирующего сигнала или в канал с ЧМ посылаются частоты или . В соответствии с рекомендациями МККТТ «1» соответствует сигнал с частотой а «0» — сигнал с частотой Приемник осуществляет классификацию принимаемых сигналов, определяя, какого вида передавался символ: «0» или «1».

Рис. 6 25. Структурная схема дискретного канала с ЧМ

Структурная схема дискретного телеграфного канала с ЧМ приведена на рис. 6.25. Передаваемое сообщение от источника сообщений (телеграфного аппарата ТА поступает на согласующее устройство СУ, которое предназначено для преобразования однополюсных посылок в двухполюсные. Последние управляют работой чгстотного модулятора М. При поступлении от СУ на модулятор положительной телеграфной посылки на выходе модулятора появится частота называемая верхней характеристической частотой. Частота является средней частотой, а — девиацией (отклонением) частоты. При поступлении на вход модулятора отрицательной посылки на его выходе появляется частота называемая нижней характеристической частотой. Полосовой фильтр передачи ограничивает спектр сигнала, подаваемого в канал связи. Ширина спектра сигнала на выходе модулятора зависит от скорости телеграфирования и девиации частоты. Приблизительно [1.4]. Следовательно, для скорости телеграфирования 50 Бод Гц. Ограничение спектра передаваемых частот с помощью полосовых фильтров уменьшает взаимное влияние каналов в многоканальной каналообразующей аппаратуре.

Полосовой фильтр приема выделяет полосу частот телеграфного канала, что позволяет избавиться от помех, находящихся вне полосы пропускания . Далее сигнал усиливается усилителем Последний компенсирует потерю энергии сигнала за счет затухания линии. Обычно усилитель выполняет дополнительную функцию — функцию ограничения сигнала по уровню (УО). При этом удается обеспечить постоянство уровня сигнала на входе частотного демодулятора при изменении уровня на входе приемника в довольно широких пределах. В демодуляторе импульсы переменного тока преобразуются в двухполюсные попытки постоянного тока. На выходе СУПР получаем однополюсные посылки, подаваемые на

В качестве частотного модулятора может использоваться генератор с изменяемой скачкообразно в соответствии с видом модулирующего сигнала частотой (рис. 6.26). В современных системах с ЧМ наиболее часто используется схема с получением требуемых частот с помощью делителей частоты ДЧ (рис. 6.27). Благодаря переключению частот (во много раз превышающих требуемые ), уменьшаются скачки фазы и, следовательно, обеспечиваются меньшие по величине искажения ЧМ сигнала [1.4].

Рис. 6.26. Структурная схема частотного модулятора с непосредственным воздействием на частоту генератора

Рис. 6.27. Структурная схема частотного модулятора без непосредственного воздействия на частоту генератора

Демодуляторы ЧМ сигналов могут быть реализованы как на цифровых, так и аналоговых устройствах. Следует заметить, что последние в настоящее время применяются значительно реже. Один из вариантов аналогового демодулятора использует представление ЧМ сигнала в виде суммы двух АМ сигналов (см. разд. 6.2). Такая схема получила в литературе название двухполосной схемы приема по огибающей. Принцип работы такого демодулятора ясен из приведенной на рис. 6.28 структурной схемы и временных диаграмм (рис. 6.29). В верхнем тракте демодулятора выделяется огибающая сигнала с частотой в нижнем — с частотой . В каждом из трактов имеются амплитудные демодуляторы и фильтры нижних частот ФНЧ. Сигналы трактов суммируются с разным знаком в суммирующем устройстве Неправильный прием соответствует случаю, когда при передаче уровень в момент регистрации в верхнем тракте (тракте прпема ) окажется выше, чем в нижнем.

Во многих цифровых частотных демодуляторах реализуется принцип классификации принимаемых сигналов по частоте на основе измерения длительности полупериода (периода) принимаемого сигнала. На основании измерений длительности полупериода при двухпозиционной модуляции решающее устройство отождествляет принятый полупериод с одним из значений полярности сигнала.

Рис. 6.28. Прием ЧМ сигнала по огибающей

Рис. 6.29. Временные диаграммы частотною демодулятора прн приеме по огибающей (показаны для точек 1—8 схемы рис. 6.28)

Таким образом, реальный ЧМ сигнал разбивается на элементарные отрезки сигнала, содержащие полупериод несущего колебания. Определение границ единичных элементов осуществляется с точностью, не превышающей длительность одного элементарного отрезка сигнала. Разновидностью метода измерения длительности полупериода (периода) принимаемого сигнала является метод измерения разности набега фазы каждого текущего несущего колебания относительно предшествующего периода. Этот метод реализован в каналообразующей аппаратуре тонального телеграфирования ТТ-12, схема демодулятора которого представлена на рис. 6.30.

Временные диаграммы, поясняющие принцип действия частотного демодулятора, приведены на рис. 6.31. Входной сигнал (рис. 6.31,а) преобразуется усилителем-ограничителем УО в прямоугольные импульсы (рис. 6.31,б). В формирователе импульсов сброса ФИС выделяются короткие импульсы, соответствующие каналам каждого из импульсов, изображенных на рис. 6.31,б. Короткие импульсы подаются поочередно на делители частоты (рис. 6.31, в и г), устанавливая их в начальное состояние (обозначено точками на рис. 6 31, д и е)

Рис. 6.30. Демодулятор каналообразующей аппаратуры ТТ-12

Рис. 6.31 Временные диаграммы демодулятора аппаратуры : а — входной сигнал, cooтветствующий частоте б — то же, после ограничителя, в, г — импульсы сброса, д е — импульсы на выходе делителей — импульсы на выходе ФД

Импульсы на выходе делителей при приеме средней частоты изображены на рис. 6.31, д и е. В этом случае между сигналами на выходе делителей сдвиг по фазе равен четверти периода, причем знак сдвига фаз мняется после поступления каждого импульса сброса. Сигналы с выходов делителей поступают на вход фазового детектора ФД (выполненного в виде сумматора по на выходе которого возникает последовательность импульсов (рис. 6.31, ж), ширина каждого из которых зависит от соотношения фаз сигналов на выходах делителей. При появлении на входе демодулятора частоты последовательность импульсов становится шире, а при появлении на входе демодулятора частоты — уже.

Выделяя в помощь ФНЧ постоянную составляющую, имеем где — постоянная составляющая, соответствующая сигналу с частотой — постоянная составляющая, соответствующая сигналу с частотой Подавая постоянную составляющую на ПУ с порогом срабатывания получаем на выходе ПУ прямоугольные импульсы, соответствующие переданным единичным элементам.

При ЧМ в канал передаются частоты или причем переход от одной частоты к другой происходит не скачкообразно, а плавно. Время изменения частоты от до называется временем нарастания переходного процесса где — ширина канала.

Рис. 6.32 К определению искажений от сдвш а частот а — переходной процесс частоты б — искажение принятого элемента при сдвиге частот

На рис. 6.32, а показан переходной процесс частоты (сплошная линия) при передаче одиночного элемента длительности Здесь же (рис. 6.32,б) показано, как воспроизводится элемент (в данном случае ) на выходе ПУ: если частота выше то фиксируется элемент равный по длительности то

Искажения переходного процесса частоты приводят к изменению длительности сигнала на выходе ПУ, т. е. к краевым искажениям. Одной из причин таких искажений является сдвиг частот. Сдвиг частот может возникнуть, например, вследствие нестабильности генератора частотного модулятора несовпадения частот генераторов модулятора и демодулятора системы передачи. Так, если частота несущей на передаче f, а на приеме то имеем сдвиг частот

Переходный процесс при сдвиге частот на величину показан штриховой линией на рис. 6.32, а. Сдвиг частот приводит к появлению краевых искажений типа преобладаний. В данном случае единичный элемент зарегистрирован на приеме с увеличением его длительности на Относительная величина искажений будет определяться выражением . Найдем зависимость для заданных то, . Для этого рассмотрим подобие треугольников ABC и CDE При этом имеем:

Отсюда и окончательно с учетом того, что получим

Рис. 6.33 Дискретный канал о ФМ

Таким образом, зависимость является линейной. Задавая величину допустимых искажений, можно определить при заданных допустимый сдвиг частот. Для борьбы с преобладаниями, вызванными сдвигом частот, в современной телеграфной каналообразующей аппаратуре вводятся устройства автоматической регулировки преобладаний. Для этого на передаче формируется контрольная частота Гц. Измеряя на приеме отклонение частоты контрольного сигнала от номинального значения (3300 Гц), определяется сдвиг частот рабочего сигнала (в предположении, что сдвиг КЧ и рабочего сигнала одинаков) и компенсируется его влияние путем изменения порога срабатывания ПУ.

Причиной искажений могут являться также различного рода помехи — флуктуационные, импульсные, гармонические и др. [1.4]. Достоверность приема, которая определяется вероятностью неправильного приема, зависит от вида и интенсивности помех. Следует заметить, что при перерывах связи вероятность неправильного приема определяется при ЧМ так же как и при АМ, т. е.