Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по ТЭС (2 семестр) - файл 12-23.DOC


Лекции по ТЭС (2 семестр)
скачать (1999.4 kb.)

Доступные файлы (5):

1-11.DOC2918kb.08.11.1999 04:10скачать
12-23.DOC1255kb.08.11.1999 04:15скачать
24-40.DOC870kb.30.01.2004 15:10скачать
41-42.DOC42kb.30.01.2004 17:47скачать
ТЭС_вопросы.doc22kb.30.01.2004 17:53скачать

12-23.DOC

12. Амплитудно - импульсная модуляция (АИМ).

При АИМ амплитуда импульсов меняется в соответствии со значениями полезного сигнала, а остальные параметры остаются неизменными.





Это выражение определяет структуру АИМ сигнала.

А0- постоянная составляющая;

- вторая составляющая пропорциональная сообщению.

- бесконечное число гармоник с частотой повторения , каждая из которых модулирована по амплитуде.

Спектр АИМ сигнала.



Соседние участки спектра не пересекаются, это обеспечивается выполнением условий т. Котельникова.

FП>=2FВ;

То мы можем восстановить полезный сигнал use простой фильтр низких частот.

^ 13.Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

При ШИМ модулируется ширина (длительность) импульсов, а остальные параметры остаются неизменными.



Различают одностороннюю (один фронт), и двухстороннюю (в обе стороны). При ОШИМ положение одного из фронтов зафиксировано, при ОШИМ ; . Максимальный временной сдвиг модулируемого фронта , относительно его начального значения называется девиацией фронта импульса: (если нет, то девиация поглотит весь импульс).

- огибающая импульса с номером k, tk- момент времени k-ого импульса.



Через ряд Фурье:

;

- огибающая ШИМ сигнала.

- индекс модуляции ШИМ.

Отличие спектральной структуры ШИМ от АИМ состоит в том, что гармоники частоты повторения модулированы более сложным образом: они изменяются одновременно по амплитуде и фазе. Но так как , то влияние фазовой модуляции сказывается незначительно по сравнению с амплитудой, более того, иногда ШИМ переходит в АИМ (при k 0,1…Q спектральная структура АИМ и ШИМ практически одинаковы).
^ 14. Время - импульсная модуляция (ВИМ).

При ВИМ модулируется положение импульса относительно тактовых точек t0k.




Длительность импульса и амплитуда постоянны, следовательно можно записать ,

- максимальный временной сдвиг относительно тактовых точек - девиация импульса.

При ВИМ в отличии от ШИМ,

Изменение положения импульса, при ВИМ, относительно точки можно рассматривать как изменение фазы импульса. , тогда величине девиации будет соответствовать следующее отклонение фазы . Поэтому , где

Если величина или при ВИМ постоянна и не зависит от ширины спектра сообщения, то модуляция называется фазово-импульсной (ФИМ).

При наличии такой зависимости ( зависит от ширины спектра сообщения), то такая модуляция называется частотно-импульсная (ЧИМ).

Существует понятие модуляции первого и второго рода, к первому роду относятся те виды, у которых значение модулируемого параметра в рассмотренный момент времени пропорционален мгновенному значению сообщений. При модуляции второго рода значение модулирующего параметра пропорционально значению сообщения в тактовых точках.



- огибающая ВИМ сигнала.

- индекс модуляции при ВИМ. - постоянная составляющая

-вторая составляющая величина пропорциональная произведению сообщения

-бесконечное число гармоник с частотой повторения , причем каждая, из которых модулирована одновременно по амплитуде и по фазе.

При ВИМ(1) влияние амплитудной модуляции гармоник проявляется незначительно по сравнению с фазой, т.е. информация содержится в основном в фазе гармоники.

При ВИМ(2) спектр содержит постоянную составляющую и бесконечное число гармоник с частотой повторения , модулированных по закону полезного сообщения только по фазе.

Характерной особенностью импульсных видов модуляции является то, что все они имеют широкополосный спектр, намного шире спектра сообщений. Основная энергия импульса сигнала 0-FB. FB=1/τ;


^ 15. Методы формирования ИМ-сигнала.

Последовательность АИМ-сигнала можно рассматривать как результат дискретизации непрерывного сообщения по времени. Осуществляется разными способами. Например, рассмотрим метод применения ключей.



Может быть балансной и однополярной .

Получение ШИМ.

Применяются импульсные устройства, имеющие одно или два устойчивых состояния равновесия.

Схема сравнения.



Генератор коротких импульсов запускает каждым импульсом ГПН и переводит триггер из одного устойчивого состояния в другое, в результате чего с одного из плеч триггера снимается ШИМ.

Тогда когда Ux(t) и нарастающее пилообразное напряжение становятся равными, на выходе формируется короткий импульс, который возвращает триггер в первоначальное состояние, в результате чего напряжение, снимаемое с одного из плеч триггера, представляет собой последовательность односторонних ШИМ.

Получение ФИМ.

Осуществляется дифференцированием ШИМ с последующим формированием коротких импульсов. Положение этих коротких импульсов соответствует положению модулирующего фронта импульсов ШИМ.

дифференцирование.
^ 16. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).

Достоинства:

  • высокая помехоустойчивость;

  • возможность регенерации ИКМ-сигнала;

  • система менее чувствительна к нелинейным искажениям;

  • удобство сопряжения с ЭВМ и АТС;

Суть способа:

Передаваемое сообщение дискретизируется по времени с помощью взятия выборок, затем выборки квантуются по уровням, отсюда весь динамический диапазон разбивается на дискретное число уровней, каждый из которых имеет собственное обозначение. Они представляют собой группу импульсов и пауз (двоичная с.с.).





Схема передачи инф. на основе ИКМ.



Д - дискретизатор.

При построении систем передачи информации не учтена важная операция – идентификация разрядов кода, которая осуществляется счётчиками, позволяющими делить последовательность разрядов на комбинации требуемой длины. Чтобы счётчики группировали разряды одинаково, необходима синхронизация, для этого периодически передаётся какая-либо идентифицирующая комбинация.

^ 17. Методы уплотнения каналов. Общие принципы уплотнения.

Канал передачи – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу первичного сигнала между двумя пунктами.

Если система передачи информации, в которой по одной физической цепи передаётся первичный сигнал от одного источника сообщения к одному получателю, называется одноканальной. Если от многих источников ко многим получателям – многоканальная.

В 1934г. – трёхканальная система, в 1940 – 12-тиканальная.

Многоканальными системами передачи информации называется совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих одновременную и независимую передачу от N источников к N получателям по одной цепи связи.



Уплотнение бывает линейным (суммирование) и нелинейным.



Вспомогательные колебания φi(t) при уплотнении должно обладать свойством «разделимости», которое обеспечивает правильность разделения принятого сигнала на отдельные канальные сигналы с последующим извлечением из них информации для получателя.

Из теории функционального анализа и основанной на ней теории разделения каналов, необходимым и достаточным условием разделимости функций является условие их линейной независимости. Это означает, что ни одну из использованных функций нельзя получить с помощью линейных комбинаций функций данного класса.



Определитель матрицы Aij, элементы которой определяются отношением.



PS –мощность i-ой поднесущей;

Pε – взаимная мощность k-ой и i-ой поднесущей.

Доля мощности проникающая на выход из другого канала должна быть намного меньше мощности поднесущей.

Используются ортогональные колебания следующих видов:

  • гармонические;

  • импульсные последовательности;

  • кодовые последовательности.

Принципы разделения (уплотнения):

  • частотные;

  • уплотнение по форме (кодовое);

  • временное.

^ 18. Методы частотного уплотнения каналов.

Основаны на принципе частотного преобразования спектра сообщения отдельных источников на передающей стороне системы связи.



Модулируя поднесущее колебание можно получить N канальных сигналов, каждый из которых занимает полосу частот ΔFi, которое зависит от ширины спектра исходящего сообщения Xi(t) и вида модуляции. Чтобы уменьшить взаимное влияние между каналами и облегчить их разделение, между ними вводятся защитные промежутки ΔFзi.

, γзi – защитн. коэф полосы (1,2÷1,3)



Из рисунка видно, что верхняя частота канального сигнала равна



Если число каналов и полосы частот защиты известны, то

, N – число каналов.

- поднесущая N-го канала.

Структурная схема системы передачи инф. с ЧРК.



^ 19. Временное уплотнение каналов (ВУК).

ВУК основано на дискр-ии сообщ-ий по времени. Исп-ся набор имп-х поднесущих, не перекрывающихся по времени.

(dTзащ) – защитный интервал.

Частота повторения импульсов должна удовл-ть Fп > 2Fв (высшая ч-та сообщ-я).

МК с-л формир-ся в рез-те линейного объед-я n каналов. Ширина спектра МК с-ла однозначно опр-ся длит-ю имп-в поднесущей .

Временное упл-е осущ-ся в синхронном режиме. Для в устр-вах упл-я формируют периодич-ю послед-ть синхроимпульсов с периодом Тп=1/Fп . Число каналов, кот-е м.б. получено при ВУ :

Структурная схема СПИ с ВРК:



Электронные ключи (ЭК) выступают мод-рами АИМ с-лов. Упр-ся они импульсами с блока РИК (распр-ль имп-в по каналам). Блок РИК орг-ет сдвиг о времени имп-в от генератора имп-в (ГИ). Т. обр. имп-сы каждого канала, несущие в своей ампл-де инф-ю о первичном с-ле, передаются по цепи связи только в опр-е промежутки времени.

Раздел-е каналов на приёмной стороне осущ-ся также с помощью ЭК, кот-е должны работать синхронно и синфазно с ключами на перед-ей стороне. Это обесп-ся с пом-ю с-мы синхронизации (СС). ЭК на приёмнике исполняют роль канальных селекторов.

ФНЧ на приёмнике:

демод-я канальных с-лов закл-ся в восст-ии непрерывных с-лов Si(t) по дискр-м знач-м.




^ 20. Общие сведения об оптимальном приёме и фильтрации.

Осн. задачей любого приёмника явл-ся выделение полезного с-ла из смеси. При этом о переданном с-ле на приёмной стороне известно нек-е априорное сведение (ампл-да, частота, форма). Но есть параметр(ы), кот-й не известен ; в нём и содержится информация (м. б. известен динамич-й диапазон пар-ра).



Пр-к


С+П С

Задачи, возн-е при приёме с-ла:

  1. Обнаружение устан-е факта наличия с-ла. Если в канале аддитивный шум, то задача сводится к получению ответа на вопрос: является ли с-л на вх. пр-ка С+Ш или Ш.

  2. Различение – идет передача ненулевых с-лов S1(t) и S2(t), их нужно различить.
^

Задача: определить, какая смесь на входе - S1(t)+Ш или S2(t)+Ш.


  1. Воспроизведение формы восст-е сообщ-я ( возникает при передачи непр-х сообщ-ий модулир-ми или немодулир-ми с-лами). Задача: получить с-л y(t), наименее отл-ся от передав-го, причём полезное сообщ-е заранее не известно. Известно лишь то, что оно принадл-т к какому-либо классу. В этих усл-х

передав-е сообщ-е можно рассм-ть как одну из реализаций случайного пр-са с

частично известными статистич-ми хар-ками.

При восст-ии с-ла, величина откл-я с-ла y(t) от передаваемого знач-я

оценивается по критериям верности:

  • критерий наибольшего уклонения.



- критерий среднего откл-я.



- критерий СКО (наиб-ее распространен).



  1. ^ Оценка пар-ров (хар-на для РЛС, РНС). Здесь информационный пар-р может

принимать любые знач-я из нек. интервала и явл-ся случ. вел-ной.

Б
лок-схема приемника: 1

0

Решающее устр-во добавл-ся при приёме цифр-х с-лов. Д – детектор.

Главное в схеме –фильтр. Оптимальный фильтр тот, который учитывает

статистич. пар-ры входного С+Ш.

^ 21. Оптимальная фильтрация (ОФ) непрерывных сигналов.

Имеется с-л на фоне аддит. помехи. n(t) – случ. помеха с изв-ми статистич. пар-рами.



Задача (выдел-е С из С+Ш) – отыскание линейного фильтра с передат. ф-цией , кот. обеспечит наим-е откл-е y(t) от S(t).






y(t)

Величина откл-я оценивается по какому-либо критерию.

Критерий min СКО:

Теория линейной фильтрации базируется на том, что ф-цию можно представить линейной схемой. При передаче модулир-х колебаний, полезное сообщение закл-ся в изменении пар-ров переносчика. Здесь оптимальна линейная фильтрация.

Методами вариационного исчисления м/о показать, что АЧХ ОФ для непр-х с-лов, обеспеч-х min СКО, опр-ся только спектр. пл-тью с-ла и шума.

;

С-л и помеха м/б полностью опр-ны, если .

, т.е. спектры не перекрываются; тогда

Если же спектры с-ла и помехи перекрываются, то АЧХ имеет вид:



Такой ф-р проп-ет разл. частотные сост-е с тем большим ослаблением, чем выше отношение , т.е. чем выше интенсивность шума на данной ч-те и меньше спектр. пл-ть с-ла. Составляющая с-ла с малой интенсивностью несут малое кол-во инф-ии, а действию шумов подвержены больше.

При малых отн-ях , - восст-е с-ла невозможно.

Если же спектры С и П неравномерны, м/о получить хор-е рез-ты, если использовать передачу с предискажением, т.е. на передающей стороне, на тех частотах, где велика, с помощью спец-го устр-ва (фильтра) искусственно повышают ур-нь с-ла.

А на приемной стороне делают обр-ю операцию.

^ 22. Оптимальная фильтрация (ОФ) дискретного сигнала.

-задача синтеза ОФ. Имеется смесь С+П, кот-я поступает на вход ОФ:





y(t) S1

Sm

Не нужно заботиться о сохр-ии формы с-ла, задача сводится к обеспеч-ю min ошибочного реш-я при приеме: Рош пр меньше, чем выше С/Ш.

При синтезе ОФ для дискр-го с-ла исп-ся критерий max С/Ш.

Фильтры, удовл-е этому – ОФ, максимизирующие отношение С/Ш.

Задача:

на вход фильтра с перед-ой ф-цией подаётся аддитивная смесь . С-л полностью известен, неизвестен факт его наличия. Треб-ся синтезировать фильт, т.е. найти , кот. обеспечило бы на выходе в зад-ый момент времени t0 наибольшее отношение с-ла y(t) к ср. квадр. знач-ю шума: .

Условия сохр-я формы при этом не ставится.


^ 23. Оптимальная фильтрация (ОФ) при белом шуме.

На вход фильтра поступает равномерный случ. пр-сс.


Ф



S(t) y(t)



Тогда для с-ла на выходе ф-ра:



Пусть t0 – нек. фиксир. мом. вр-ни, при кот-м ампл-да с-ла на выходе фильтра max.



З-ча : отыскать , обесп-ю max h2. Восп-ся нер-вом Шварца-Буниковского:

Это нер-во превр-ся в равенство при



Подставим в нер-во h2 ; получим, что max h2 обеспечивается при вып-ии усл-я:





Т.о. величина перед. ф-ции опр-ся пар-ми с-ла (част. хар-кой), тогда

Физ. смысл результата:

1.АЧХ ОФ отл-ся только const сост-ей от ампл-го спектра с-ла, ОФ проп-ет разные част-е сост-е с тем большим ослабл-ем, чем меньше их интенсивность. В рез-те, полная мощность шума на выходе фильтра получ-ся меньшей, чем при равномерной АЧХ ОФ.

2.ФЧХ. - сдвиг во времени всех част-х сост-х с-ла на t0. ОФ обеспечивает компенс-ю нач. фазы сост-щих с-ла. Складываясь в фазе спектр-я составл-я с-ла в мом-т времени t0 образует пиковый выброс вых. с-ла. На составл-е шума, имеющие случ-е нач. фазы, ОФ такого влияния не оказ-т. Т.о. вследствии этих причин, ОФ обесп-ет max С/Ш на выходе.

Поскольку ЧХ ОФ полностью опр-ся спектром с-ла, то говорят, что ^ ЧХ ОФ согласована с с-лом, а ОФ – согласованный. ОФ для с-ла S(t) б/т оптимальным для всех с-лов такой же формы, но отл-ся от него ампл-дой и нач. фазой.

Когда шум не белый, хар-ка ОФ изменяется:










x(t)

Первый ф-р “отбеливает” шум. Второй – ОФ для белого шума.

Сокращения.

Распечатка.

If – если

ф. – функция

СПИ – система передачи

информации
С – сигнал.

КС – канал связи.

СС – система связи.

ЛС – линия связи.

Use – использовать.

СП – случайный процесс.

ПВ – плотность вероятности.

ХФ – характеристическая функция.

КФ – корреляционная функция.

Сложно (вопрос) – не поняли

Приняли и исправили:







Скачать файл (1999.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации