• دمدولاتور چیست. دمولاتورها بلوک دیاگرام یک دمدولاتور مربعی

    دمولاتورهاو تعدیل کننده هادستگاه های تبدیل کننده هستند و برای تبدیل سیگنال AM به فرم آنالوگ (دمدولاتور) و سیگنال های آنالوگ به فرم AM (مدولاتور) استفاده می شوند. این دستگاه ها با توجه به طراحی خود برگشت پذیر هستند، یعنی با تعویض ورودی و خروجی چنین دستگاهی، می توانید یک مدولاتور از دمدولاتور دریافت کنید و بالعکس.

    از نظر ساختاری، عملکرد این مبدل ها بر اساس استفاده از دستگاه های سوئیچینگ پرسرعت است. به عنوان چنین وسایلی، رله های مکانیکی (معمولاً پلاریزه)، مدارهای دیود یا مدارهایی با ترانزیستور در حالت های کلیدی استفاده می شوند. بر اساس اصل اجرا، دمدولاتورها و مدولاتورها یا نیم موج هستند یا دو نیمه موج.

    دمدولاتور نیمه موج بر اساس یک رله پلاریزه

    اجازه دهید اصل عملکرد یک دمدولاتور نیمه موج را بر اساس یک رله مکانیکی پلاریزه در نظر بگیریم. مدار مبدل در شکل نشان داده شده است. 4.3.

    برنج. 4.3.

    ورودی، ولتاژ مدوله شده با دامنه به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور Tr عرضه می شود. ولتاژ حذف شده از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور به طور دوره ای مطابق با قطبیت ولتاژ شبکه تغذیه شده به سیم پیچ رله پلاریزه شده به خروجی دمودولاتور می رسد. یک رله پلاریزه دارای یک گروه از سه کنتاکت است. کنتاکت میانی متحرک 1 بسته با یکی از شدید ثابت (2 یا 3) بسته به قطبیت ولتاژ شبکه تغذیه شده به سیم پیچ رله. دمدولاتور فقط از یک تماس ثابت استفاده می کند 2, که فقط با یک قطبیت ولتاژ شبکه روی سیم پیچ رله بسته می شود. در شکل شکل 4.4 شکل موج در ورودی و خروجی دمدولاتور را نشان می دهد.


    برنج. 4.4.

    توجه داشته باشید که قطبیت سیگنال خروجی به نسبت فازهای سیگنال ورودی و شبکه بستگی دارد. به عنوان مثال، در مورد نشان داده شده در شکل. 4.4، همزمانی فازهای شبکه و سیگنال های ورودی منجر به ظهور نیم چرخه های مثبت سیگنال ورودی در خروجی دمدولاتور می شود. در صورتی که فازهای شبکه و سیگنال های ورودی 180 درجه نسبت به یکدیگر جابجا شوند، دوره های صفر منفی سیگنال ورودی در خروجی دمدولاتور ظاهر می شود. به همین دلیل است که گاهی اوقات دمدولاتور نامیده می شود یکسو کننده های حساس به فاز(FChV).

    سطح ریپل سیگنال خروجی دمدولاتور بسیار زیاد است و برای صاف کردن آن از یک فیلتر پایین گذر استفاده شده است که در شکل 1 نشان داده شده است. 4.3 خط نقطه چین. این فیلتر یک عنصر غیر پریودیک (اینرسی) است. به طور معمول، نقش یک مقاومت با مقاومت من fمقاومت فعال داخلی منبع سیگنال ورودی دمودولاتور را انجام می دهد که به سیم پیچ خروجی ترانسفورماتور Tr کاهش می یابد و مقدار ظرفیت خازن اس افانتخاب شده است. این انتخاب به ثابت زمانی چنین فیلتری بستگی دارد که به صورت تعریف شده است T f = I F S F.هرچه این ثابت بزرگتر باشد، ضربان ها به طور موثرتری صاف می شوند.

    اجازه دهید ضریب انتقال چنین دمدولاتور را در ضریب انتقال واحد ترانسفورماتور ورودی تخمین بزنیم. اجازه دهید دامنه سیگنال مدوله شده با دامنه ورودی ثابت شود. سپس

    شکل سیگنال خروجی دمدولاتور در این مورد در شکل نشان داده شده است. 4.5، آ.این سیگنال را می توان به صورت مجموع دو مؤلفه نشان داد: یک مؤلفه ثابت U 0 و یک مؤلفه متغیر (ضربان). Yx(t)،به ترتیب در شکل نشان داده شده است. 4.5، biv.

    با تخمین مقدار متوسط ​​سیگنال خروجی در یک دوره و بیشتر، با در نظر گرفتن نسبت مقدار متوسط ​​سیگنال خروجی به دامنه سیگنال ورودی AM، ضریب انتقال یک دمدولاتور تک سیکلی را بدست می آوریم:


    بسط سری فوریه مولفه متغیر Y,(?)، نشان داده شده در شکل. 4.5، در، در دوره تیمقدار دامنه گار- اصلی (اول) را می دهد.

    و کوزه در دار

    مونیکا U (= -.


    برنج. 45.شکل سیگنال خروجی دمدولاتور در دامنه ثابت سیگنال AM در ورودی ( آ) جزء ثابت (ب)و جزء متغیر (in) سیگنال خروجی

    فرکانس این هارمونیک با فرکانس حامل برابر است. همه هارمونیک ها با اعداد بالاتر دامنه های کاهشی دارند. درجه کاهش مستقیماً به مقدار عدد هارمونیک بستگی دارد. علاوه بر این، هر چه عدد هارمونیک در انبساط مولفه متغیر K، (0 در خروجی دمدولاتور) بیشتر باشد، توسط فیلتری به شکل عنصر اینرسی تضعیف می شود، بنابراین لازم است سعی شود. تا حد امکان هارمونیک بنیادی (اول) را صاف کنید.همه هارمونیک های دیگر با اعداد بالاتر بیشتر تضعیف می شوند.

    با بازگشت به ثابت زمانی فیلتر در خروجی دمدولاتور، باید به خاطر داشت که این فیلتر ترتیب معادله مشخصه سیستم حلقه باز را افزایش می دهد و می تواند منجر به بدتر شدن کیفیت سیستم حلقه بسته شود. و حتی به از دست دادن ثبات آن در صورت افزایش بیش از حد. T f.در عمل، هنگام انتخاب ثابت زمانی فیلتر، آنها در تلاش برای ارضای نابرابری هستند

    جایی که ср فرکانس قطع سیستم حلقه باز است.

    آخرین نابرابری یک تغییر فاز اضافی را در فرکانس قطع سیستم حلقه باز تضمین می کند که از -5 درجه تجاوز نمی کند.

    معایب اصلی دمدولاتورها و مدولاتورهای مبتنی بر رله های مکانیکی، قابلیت اطمینان نسبتا پایین و فرکانس کاری محدود آنهاست که از 1 کیلوهرتز تجاوز نمی کند. به منظور رفع این کاستی ها، چنین مبدل هایی با استفاده از دیودهای نیمه هادی یا با استفاده از ترانزیستورها در حالت های کلیدی ساخته می شوند. مدارهای دیودی کمتر متداول هستند زیرا به انتخاب دقیق دیودها و مقاومت های بالاست برای متعادل کردن مدارها در غیاب سیگنال ورودی نیاز دارند. به این دلایل، به آنها نمی پردازیم. در صورت نیاز می توانید به ادبیات مربوطه مراجعه کنید.

    مطالعه منسجم بهینه

    هدف از کار

    مطالعه اصل عملکرد دمدولاتورها. عملکرد دمدولاتور در شرایط تداخل. بررسی تاثیر آستانه بر احتمال خطا در AM.

    1. کدگذاری و مدولاسیون

    در سیستم های مدرن برای انتقال پیام های گسسته، مرسوم است که بین دو گروه از دستگاه های نسبتاً مستقل تمایز قائل شوند: کدک ها و مودم ها. کدکبه دستگاه هایی گفته می شود که پیام را به کد (رمزگذار) و کد را به پیام (رمزگشا) تبدیل می کنند و مودم- دستگاه هایی که کد را به سیگنال (مدولاتور) و سیگنال را به کد (دمودولاتور) تبدیل می کنند.

    هنگام انتقال پیام مداوم a (t)ابتدا به یک سیگنال الکتریکی اولیه تبدیل می شود b (t)و سپس مانند؛ به طور معمول، یک سیگنال با استفاده از یک مدولاتور تولید می شود s(t)،که به خط ارتباطی ارسال می شود. نوسان پذیرفته شده x(t)دچار تحولات معکوس می شود که در نتیجه سیگنال اولیه جدا می شود b (t).با استفاده از آن، پیام با دقت متفاوت بازسازی می شود. a (t).

    فرض بر این است که اصول کلی مدولاسیون شناخته شده است. اجازه دهید به طور خلاصه به ویژگی های مدولاسیون گسسته بپردازیم.

    با مدولاسیون گسسته، پیام رمزگذاری شده آ، که دنباله ای از نمادهای کد است-( ب i) به دنباله ای از عناصر (پیام) سیگنال تبدیل می شود ( سمن). در یک مورد خاص، مدولاسیون گسسته به اثر نمادهای کد بر روی حامل کاهش می یابد f (t).

    از طریق مدولاسیون، یکی از پارامترهای حامل طبق قانون تعیین شده توسط کد تغییر می کند. در انتقال مستقیم، حامل می تواند یک جریان مستقیم باشد که پارامترهای متغیر آن مقدار و جهت جریان است. به طور معمول، جریان متناوب (نوسانات هارمونیک) مانند مدولاسیون پیوسته به عنوان یک حامل استفاده می شود. در این حالت می توان مدولاسیون های دامنه (AM)، فرکانس (FM) و فاز (PM) را به دست آورد. مدولاسیون گسسته اغلب نامیده می شود دستکاری - اعمال نفوذ، و دستگاهی که مدولاسیون گسسته (مدولاتور گسسته) را انجام می دهد، دستکاری کننده یا مولد سیگنال نامیده می شود.

    در شکل 1. اشکال سیگنال در کد باینری برای انواع مختلف دستکاری داده شده است. با AM، نماد 1 مربوط به انتقال یک نوسان حامل در طول زمان T (ارسال) است، نماد 0 - عدم وجود نوسان (مکث). در FM، انتقال یک موج حامل با فرکانس f 1مربوط به نماد 1 و انتقال ارتعاشات با فرکانس است f Oمربوط به 0 است. با PM باینری، فاز حامل با هر انتقال از 1 به 0 و از 0 به 180 0 تغییر می کند.

    در عمل، سیستم مدولاسیون فاز نسبی (RPM) کاربرد پیدا کرده است. برخلاف PM، با OFM فاز سیگنال ها نه از برخی استانداردها، بلکه از فاز عنصر قبلی سیگنال محاسبه می شود. در حالت باینری، نماد 0 توسط یک قطعه سینوسی با فاز اولیه عنصر سیگنال قبلی، و نماد 1 توسط همان قطعه با فاز اولیه که با فاز اولیه عنصر سیگنال قبلی با . در OFM، انتقال با ارسال یک عنصر که اطلاعاتی را حمل نمی کند آغاز می شود، که به عنوان سیگنال مرجع برای مقایسه فاز عنصر بعدی عمل می کند.


    2. DEMODULATION و رمزگشایی

    بازسازی پیام ارسال شده در گیرنده معمولاً به ترتیب زیر انجام می شود. اولین بار تولید شد دمدولاسیونعلامت. در سیستم‌های ارسال پیام‌های پیوسته، در نتیجه دمدولاسیون، سیگنال اولیه نشان‌دهنده پیام ارسالی بازیابی می‌شود.

    در سیستم های انتقال پیام گسسته، در نتیجه دمدولاسیوندنباله ای از عناصر سیگنال به دنباله ای از نمادهای کد تبدیل می شود، پس از آن این دنباله به دنباله ای از عناصر پیام تبدیل می شود. این تحول نامیده می شود رمزگشایی

    بخشی از دستگاه گیرنده که سیگنال دریافتی را تجزیه و تحلیل می کند و در مورد پیام ارسالی تصمیم می گیرد نامیده می شود طرح تعیین کننده

    در سیستم های انتقال پیام گسسته، مدار تصمیم معمولا از دو قسمت تشکیل شده است: اول - دمدولاتورو دوم - رمزگشا

    ورودی دمدولاتور از خروجی کانال ارتباطی سیگنالی را دریافت می کند که توسط نویز افزایشی و ضربی تحریف شده است. در خروجی دمدولاتور، یک سیگنال گسسته تولید می شود، به عنوان مثال، دنباله ای از نمادهای کد. به طور معمول، یک بخش (عنصر) مشخص از یک سیگنال پیوسته توسط مودم به یک نماد رمز (دریافت عنصر به عنصر) تبدیل می شود. اگر این نماد رمز همیشه با نماد ارسالی (دریافت شده در ورودی مدولاتور) منطبق باشد، ارتباط بدون خطا خواهد بود. اما همانطور که قبلاً شناخته شده است، تداخل بازسازی نماد کد ارسال شده از سیگنال دریافتی را با اطمینان مطلق غیرممکن می کند.

    هر دمدولاتور از نظر ریاضی با قانونی توصیف می شود که بر اساس آن یک سیگنال پیوسته دریافت شده در ورودی آن به نماد کد تبدیل می شود. این قانون نام دارد قاعده تصمیم یا طرح تصمیم. تجزیه کننده ها با قوانین تصمیم گیری متفاوت، به طور کلی، تصمیمات متفاوتی را تولید می کنند که برخی از آنها صحیح و برخی دیگر نادرست خواهند بود.

    فرض می کنیم که ویژگی های منبع پیام و رمزگذار شناخته شده است. علاوه بر این، مدولاتور شناخته شده است، یعنی مشخص شده است که کدام اجرای عنصر سیگنال مربوط به یک نماد کد خاص است، و مدل ریاضی کانال پیوسته نیز مشخص شده است. برای اطمینان از کیفیت دریافت بهینه (یعنی بهترین ممکن) باید تعیین کرد که دمدولاتور (قاعده تصمیم) باید چه باشد.

    این مشکل برای اولین بار (برای یک کانال گاوسی) در سال 1946 توسط دانشمند برجسته شوروی V. A. Kotelnikov مطرح و حل شد. در این تنظیمات، کیفیت با احتمال دریافت صحیح نماد ارزیابی شد. حداکثر این احتمال

    برای یک نوع مدولاسیون مشخص V.A. Kotelnikov نامیده می شود ، و دمدولاتور ارائه کننده این حداکثر است گیرنده ایده آلاز این تعریف چنین استنباط می شود که در هیچ دمدولاتور واقعی، احتمال دریافت صحیح نماد نمی تواند بیشتر از یک گیرنده ایده آل باشد.

    در نگاه اول، اصل ارزیابی کیفیت دریافت بر اساس احتمال دریافت صحیح یک نماد کاملا طبیعی و حتی تنها امکان پذیر به نظر می رسد. در زیر نشان داده خواهد شد که همیشه اینطور نیست و معیارهای کیفی دیگری وجود دارد که در موارد خاص خاص قابل اجرا هستند.

    3. دریافت سیگنال ها به عنوان یک مشکل آماری

    به طور معمول، روش انتقال (روش کدگذاری و مدولاسیون) داده می شود و لازم است مصونیت نویز که روش های مختلف دریافت ایجاد می کنند، تعیین شود. کدام یک از روش های ممکن مدیریت بهینه است؟ این موضوعات موضوع بررسی تئوری مصونیت صوتی است که اساس آن توسط آکادمیک V. A. Kotelnikov ایجاد شده است.

    مصونیت نویز یک سیستم ارتباطی توانایی سیستم برای تشخیص (بازیابی) سیگنال ها با قابلیت اطمینان معین است.

    وظیفه تعیین مصونیت نویز کل سیستم به طور کلی بسیار پیچیده است. بنابراین، مصونیت نویز بخش های جداگانه سیستم اغلب تعیین می شود: یک گیرنده برای یک روش انتقال معین، یک سیستم کدگذاری یا سیستم مدولاسیون برای یک روش دریافت معین و غیره.

    به گفته کوتلنیکوف، حداکثر مصونیت صوتی قابل دستیابی نامیده می شود. ایمنی بالقوه نویز. مقایسه مقاومت صوتی بالقوه و واقعی یک دستگاه به ما امکان می دهد کیفیت یک دستگاه واقعی را ارزیابی کنیم و ذخایر هنوز استفاده نشده را پیدا کنیم. برای مثال، با دانستن ایمنی بالقوه نویز گیرنده، می‌توان قضاوت کرد که مصونیت صوتی واقعی روش‌های دریافت موجود تا چه اندازه به آن نزدیک است و بهبود بیشتر آنها برای یک روش انتقال مشخص چقدر توصیه می‌شود.

    اطلاعات در مورد ایمنی بالقوه گیرنده نویز برای روش های مختلف انتقال، این امکان را فراهم می کند که این روش های انتقال را با یکدیگر مقایسه کرده و مشخص کنید که کدام یک از آنها پیشرفته ترین در این زمینه هستند.

    در صورت عدم وجود تداخل در هر سیگنال دریافتی ایکسمربوط به یک سیگنال به خوبی تعریف شده است س. در صورت وجود تداخل، این مکاتبات یک به یک شکسته می شود. تداخلی که بر سیگنال ارسالی تأثیر می گذارد، عدم اطمینان در مورد اینکه کدام یک از پیام های احتمالی ارسال شده و سیگنال دریافتی ایجاد می کند. ایکستنها با برخی احتمالات می توان قضاوت کرد که یک سیگنال خاص مخابره شده است. این عدم قطعیت شرح داده شده است پسینیتوزیع احتمال P(s/x).

    اگر خواص آماری سیگنال مشخص باشد سو تداخل w(t)، سپس می توانید یک گیرنده ایجاد کنید که بر اساس تجزیه و تحلیل سیگنال ایکستوزیع پسین را پیدا خواهد کرد P(s|x).سپس بر اساس نوع این توزیع تصمیم گیری می شود که کدام یک از پیام های احتمالی مخابره شده است. تصمیم توسط اپراتور یا خود گیرنده بر اساس قاعده ای که با یک معیار معین تعیین می شود گرفته می شود.

    وظیفه بازتولید پیام ارسال شده به بهترین شکل ممکن بر حسب معیار انتخاب شده است. چنین گیرنده ای نامیده می شود بهینهو مصونیت نویز آن برای یک روش انتقال معین حداکثر خواهد بود.

    علیرغم ماهیت تصادفی سیگنال ها ایکس، در بیشتر موارد می توان بسیاری از محتمل ترین سیگنال ها را شناسایی کرد (x i)، i=1،2...m،مربوط به انتقال برخی سیگنال است من. احتمال اینکه سیگنال ارسالی به درستی دریافت شود برابر است با Р(х i/s i)،و احتمال نادرست پذیرفته شدن آن برابر است 1- Р(х i | s i) = .احتمال مشروط Р(х j |s i)به روش تولید سیگنال، تداخل موجود در کانال و مدار تصمیم گیری انتخاب شده گیرنده بستگی دارد. احتمال کل دریافت اشتباه یک عنصر سیگنال بدیهی است برابر با:

    جایی که P(s i)- احتمالات پیشینی سیگنال های ارسالی.

    4. معیارهای دریافت سیگنال بهینه

    برای تعیین اینکه کدام یک از طرح های تصمیم گیری بهینه است، قبل از هر چیز لازم است مشخص شود که بهینگی به چه معنا درک می شود. انتخاب معیار بهینگی جهانی نیست؛ این به وظیفه در دست انجام و شرایط عملیاتی سیستم بستگی دارد.

    اجازه دهید مجموع سیگنال و نویز به ورودی گیرنده برسد x(t) =s k (t)+w(t)، جایی که s k (t)- سیگنالی که نماد کد مربوط به آن است و k , w(t)- نویز افزودنی با قانون توزیع شناخته شده. علامت s kدر محل پذیرش تصادفی با توزیع پیشینی است P(s k).بر اساس تحلیل نوسانات x(t)گیرنده سیگنال را پخش می کند من. اگر تداخلی وجود داشته باشد، این بازتولید ممکن است کاملا دقیق نباشد. بر اساس پیاده سازی سیگنال دریافتی، گیرنده توزیع پسین را محاسبه می کند Р(s i /х)، شامل تمام اطلاعاتی است که می توان از پیاده سازی سیگنال دریافتی استخراج کرد x(t).اکنون لازم است معیاری تعیین شود که گیرنده بر اساس توزیع پسین خروجی دهد P(s i /x)تصمیم در مورد سیگنال ارسالی s k.

    هنگام انتقال پیام های گسسته، معیار Kotelnikov به طور گسترده استفاده می شود ( معیار ناظر ایده آل). با توجه به این معیار، تصمیم گیری می شود که سیگنال ارسال شده است منکه برای آن احتمال پسین Р(s i /х)بزرگترین را دارد

    مقدار، یعنی سیگنال ثبت شده است مناگر نابرابری ها برآورده شوند

    P (s i /x) > P (s j /x)، j i. (1)

    هنگام استفاده از چنین معیاری، احتمال کل یک تصمیم اشتباه است P0حداقل خواهد بود. در واقع، اگر در سیگنال ایکستصمیم گرفته می شود که یک سیگنال ارسال شده است منپس بدیهی است که احتمال تصمیم درست برابر خواهد بود Р(s i /х),

    و احتمال خطا است 1 - P(s i /x).نتیجه این است که حداکثر احتمال خلفی Р(s i /х)با حداقل احتمال کل خطا مطابقت دارد

    جایی که Р(s i)-احتمالات پیشینی سیگنال های ارسالی

    بر اساس فرمول بیز

    P(s i /x)= .

    سپس نابرابری (1) را می توان به شکل دیگری نوشت

    P(s i) р(х/s i.) >P(s j) р(х/s j)(2)

    تابع p(x/s)اغلب تماس بگیرید تابع احتمال. ارزش این تابع برای اجرای سیگنال معین بیشتر است ایکس،محتمل تر است که سیگنال ارسال شده است س. رابطه موجود در نابرابری (3)

    تماس گرفت نسبت احتمال. با استفاده از این مفهوم، قانون حل (3)، مربوط به معیار کوتلنیکوف، را می توان به شکل نوشت

    اگر سیگنال های ارسالی به یک اندازه محتمل باشند P(s i) =Р(s j) = ,سپس این قانون تصمیم گیری ساده تر است

    بنابراین، معیار مشاهده‌گر ایده‌آل به مقایسه نسبت‌های احتمال می‌رسد (5). این معیار کلی تر است و به آن معیار حداکثر درستنمایی می گویند.

    یک سیستم باینری را در نظر بگیرید که در آن پیام ها با استفاده از دو سیگنال ارسال می شوند s1(t)و s2 (t)، مربوط به دو نماد کد است یک 1و یک 2. تصمیم بر اساس نتیجه پردازش نوسان دریافتی گرفته می شود x(t)روش آستانه: ثبت شده s 1، اگر ایکس<х 0 ، و s2، اگر x x 0، جایی که x 0- برخی از سطح آستانه ایکس. ممکن است دو نوع خطا در اینجا وجود داشته باشد: بازتولید شده s 1زمانی که منتقل شد s2، و s2زمانی که منتقل شد s 1. احتمالات مشروط این خطاها (احتمالات انتقال) برابر خواهد بود با:

    مقادیر این انتگرال ها را می توان به عنوان نواحی متناظر محدود شده توسط نمودار چگالی توزیع احتمال شرطی محاسبه کرد (شکل 2). احتمال خطاهای نوع اول و دوم به ترتیب:

    P I =P(s 2)P(s 1 |s 2) = P 2 P 12,

    P II =P(s 1)P(s 2 |s 1) = P 1 P 21.

    احتمال کل خطا در این مورد

    P 0 = P I + P II = P 2 P 12 + P 1 P 21.

    اجازه دهید P 1 = P 2، سپس

    P 0 = .

    به راحتی می توان بررسی کرد که در این مورد حداقل است P 0زمانی صورت می گیرد که P 12 = P 21، یعنی هنگام انتخاب یک آستانه مطابق با شکل 2. برای چنین آستانه ای P 0 = P 12 = P 21. در شکل 2. معنی P0توسط منطقه سایه دار تعیین می شود. برای هر مقدار آستانه دیگری، مقدار P 0بیشتر وجود خواهد داشت.

    با وجود طبیعی بودن و سادگی آن، معیار Kotelnikov دارای معایبی است. اولین مورد این است که برای ساخت یک مدار تصمیم گیری، همانطور که از رابطه (2) به دست می آید، لازم است احتمالات پیشینی انتقال نمادهای کد مختلف را بدانیم. دومین عیب این معیار این است که همه خطاها به یک اندازه نامطلوب در نظر گرفته می شوند (وزن یکسانی دارند). در برخی موارد، این فرض صحیح نیست. به عنوان مثال، هنگام ارسال اعداد، خطا در اولین ارقام مهم خطرناک تر از خطا در آخرین ارقام است. از دست دادن یک فرمان یا هشدار نادرست در سیستم های هشدار مختلف می تواند عواقب مختلفی داشته باشد.

    بنابراین، در حالت کلی، هنگام انتخاب یک معیار دریافت بهینه، لازم است ضررهای وارده به گیرنده پیام در صورت بروز انواع خطاها در نظر گرفته شود. این تلفات را می توان با ضرایب وزنی خاصی که به هر یک از تصمیمات اشتباه اختصاص داده شده است بیان کرد. طرح تصمیم گیری بهینه طرحی خواهد بود که ارائه دهد حداقل میانگین ریسک. معیار حداقل ریسک متعلق به کلاس معیارهای به اصطلاح بیزی است.

    معیار نیمن-پیرسون به طور گسترده در رادار استفاده می شود. هنگام انتخاب این معیار، اولاً این مورد در نظر گرفته می شود که یک هشدار نادرست و از دست دادن یک هدف از نظر عواقب معادل نیستند و ثانیاً احتمال پیشینی سیگنال ارسالی ناشناخته است.

    5. دریافت بهینه سیگنال های گسسته

    منبع پیام های گسسته با مجموعه ای از عناصر پیام ممکن مشخص می شود u 1، u 2،...، u mاحتمال ظهور این عناصر در خروجی منبع Р(u 1)، Р(u 2)،...، Р(u m).در دستگاه فرستنده پیام به گونه ای به سیگنال تبدیل می شود که هر عنصر پیام با سیگنال خاصی مطابقت دارد. اجازه دهید این سیگنال ها را با علامت گذاری کنیم s 1، s 2 ...، s mو احتمال ظهور آنها در خروجی فرستنده ها (احتمالات پیشینی) به ترتیب از طریق P(s 1)، P(s 2)،...، P(s m).بدیهی است که احتمالات قبلی سیگنال ها P(s i)برابر احتمالات قبلی Р(u i)پیام های مرتبط P(s i) =P(u i).در طول انتقال، تداخل به سیگنال اعمال می شود. اجازه دهید این تداخل یک طیف توان یکنواخت با شدت داشته باشد.

    سپس سیگنال ورودی را می توان به عنوان مجموع سیگنال ارسالی نشان داد من (t)و تداخل w(t):

    x(1) = s i (t) + w(t) ,(i = 1، 2،...، m).

    در حالتی که احتمالات قبلی سیگنال ها یکسان باشد P (s 1) \u003d P (s 2) \u003d ... \u003d P (s m) \u003d,معیار کوتلنیکوف به شکل زیر است:

    نتیجه این است که با سیگنال‌های مشابه، گیرنده بهینه پیام مربوط به سیگنال ارسالی را که دارای کمترین انحراف استاندارد از سیگنال دریافتی است، بازتولید می‌کند.

    نابرابری (9) را می توان با باز کردن پرانتزها به شکل دیگری نوشت:

    برای سیگنال هایی که انرژی آنها یکسان است، این یک نابرابری برای همه است من جشکل ساده تری به خود می گیرد:

    در این مورد، شرایط دریافت بهینه را می توان به صورت زیر فرموله کرد. اگر همه سیگنال‌های ممکن به یک اندازه محتمل باشند و انرژی یکسانی داشته باشند، گیرنده بهینه پیام مربوط به سیگنال ارسالی را که همبستگی متقابل آن با سیگنال دریافتی حداکثر است، بازتولید می‌کند.

    بنابراین، هنگامی که E 2 = E 1، گیرنده Kotelnikov، که شرایط عملیاتی (10) را اجرا می کند، همبستگی (منسجم) است (شکل 3).

    برنج. 3. گیرنده همبستگی شکل.4. گیرنده با فیلترهای همسان.

    دریافت بهینه را می توان در مداری با فیلترهای خطی همسان اجرا کرد (شکل 5)، که پاسخ های ضربه ای آن باید باشد.

    g i =cs i (T - t)، که در آن c یک ضریب ثابت است.

    مدارهای در نظر گرفته شده گیرنده های بهینه از این نوع هستند منسجم، آنها نه تنها دامنه، بلکه فاز سیگنال فرکانس بالا را نیز در نظر می گیرند. توجه داشته باشید که در مدارهای گیرنده های بهینه هیچ فیلتری در ورودی وجود ندارد که همیشه در گیرنده های واقعی وجود دارد. این بدان معنی است که گیرنده بهینه برای تداخل نوسانات نیازی به فیلتر کردن در ورودی ندارد. مصونیت نویز آن، همانطور که بعدا خواهیم دید، به پهنای باند گیرنده بستگی ندارد.

    6. احتمال خطا در دریافت منسجم

    سیگنال های باینری

    اجازه دهید احتمال خطا را در سیستم انتقال سیگنال باینری در هنگام دریافت در گیرنده بهینه تعیین کنیم. بدیهی است که این احتمال حداقل ممکن خواهد بود و ایمنی بالقوه نویز را برای یک روش انتقال مشخص مشخص می کند.

    اگر سیگنال های ارسالی s 1و s2به همان اندازه محتمل P 1 = P 2 = 0.5،سپس احتمال کل خطا P0با دریافت بهینه سیگنال های باینری s 1 (t) و s 2 (t) برابر خواهد بود با:

    P 0 = ، (11)

    جایی که Ф()=- انتگرال احتمال، .

    از فرمول فوق نتیجه می گیرد که احتمال خطا وجود دارد P 0، که ایمنی بالقوه نویز را تعیین می کند، به مقدار بستگی دارد - نسبت انرژی ویژه تفاوت سیگنال به شدت نویز N 0. هر چه این نسبت بزرگتر باشد، ایمنی بالقوه نویز بیشتر می شود.

    بنابراین، برای سیگنال های به همان اندازه محتمل، احتمال خطا به طور کامل توسط مقدار تعیین می شود. مقدار این کمیت به چگالی طیفی تداخل بستگی دارد N 0و سیگنال ها را ارسال کرد s1(t)و s2 (t).

    برای سیستم هایی با مکث فعال، که در آن سیگنال ها انرژی یکسانی دارند، عبارت 2 را می توان به صورت زیر نوشت:

    که در آن ضریب همبستگی بین سیگنال ها است و نسبت انرژی سیگنال به توان تداخل خاص است.

    احتمال خطا برای چنین سیستم هایی با فرمول تعیین می شود

    نتیجه می شود که وقتی = - 1 ، یعنی s 1 (t) = - s 2 (t)، این سیستم بیشترین ایمنی بالقوه نویز را فراهم می کند. این یک سیستم با سیگنال های مخالف است. برای او = 2q 0.یک پیاده سازی عملی یک سیستم با سیگنال های مخالف، یک سیستم کلید زنی تغییر فاز است.

    مقایسه سیستم های مختلف برای انتقال پیام های گسسته با استفاده از پارامتری که نشان دهنده نسبت کاهش یافته سیگنال به نویز در خروجی گیرنده بهینه برای یک روش انتقال معین است، راحت است.

    به طور کلی می توان سیگنال رادیو تلگراف را نوشت

    s i (t) =А i (t)cos()، 0

    پارامترهای نوسان کجا هستند؟ من،،بسته به نوع دستکاری مقادیر خاصی را به دست می آورند.

    برای دستکاری دامنه A 1 (t) = A 0، A 2 = 0،

    برای کلید زدن تغییر فرکانس A 1 (t) = A 2 (t) = A 0،. با انتخاب بهینه فاصله فرکانس ()2، که در آن ک- یک عدد صحیح و، دریافت می کنیم

    برای کلید زدن فاز А 1 (t) =A 2 (t) =А 0,

    مقایسه فرمول‌های به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که در بین تمام سیستم‌های انتقال سیگنال باینری، بالاترین ایمنی بالقوه نویز توسط سیستمی با کلید‌گذاری تغییر فاز ارائه می‌شود. در مقایسه با FM، به شما امکان می دهد دو برابر و در مقایسه با AM - افزایش قدرت چهار برابری داشته باشید.

    در سیستم های ارتباطی، یک سیگنال معمولاً از دنباله ای از سیگنال های ساده تشکیل شده است. بنابراین، در تلگراف، هر حرف مربوط به ترکیب کدی است که از پنج بسته ابتدایی تشکیل شده است. ترکیب های پیچیده تر نیز امکان پذیر است. اگر سیگنال های ابتدایی تشکیل دهنده ترکیب کد مستقل باشند، احتمال دریافت اشتباه ترکیب کد با فرمول زیر تعیین می شود:

    P ok = 1 - (1 - P 0) n،

    که در آن P 0 احتمال خطای سیگنال اولیه است، n تعداد سیگنال های اولیه در ترکیب کد (اهمیت کد) است.

    لازم به ذکر است که احتمال خطا در مواردی که در بالا در نظر گرفته شد کاملاً با نسبت انرژی سیگنال به چگالی طیفی نویز تعیین می شود و به شکل سیگنال بستگی ندارد. در حالت کلی، زمانی که طیف تداخل با یکنواخت متفاوت است، احتمال خطا را می توان با تغییر طیف سیگنال، یعنی شکل آن، کاهش داد.

    سوالات کنترلی

    1. هدف دمدولاتور در یک سیستم ارتباطی دیجیتال چیست؟ تفاوت اصلی آن با دمدولاتور سیستم آنالوگ چیست؟

    2. حاصل ضرب نقطه سیگنال ها چیست؟ چگونه در الگوریتم دمدولاتور استفاده می شود؟

    3. آیا می توان از فیلترهای همسان در یک دمدولاتور بهینه استفاده کرد؟

    4. «معیار ناظر ایده آل» چیست؟

    5. "قاعده حداکثر احتمال" چیست؟

    6. آستانه حل کننده چگونه انتخاب می شود؟ اگر آن را تغییر دهید چه اتفاقی می افتد؟

    7. الگوریتم تصمیم گیری در RU چیست؟

    8. هدف هر بلوک دمودولاتور را توضیح دهید.

    11. الگوریتم دمدولاتور بهینه و نمودار عملکردی آن برای FM.

    12. تفاوت مصونیت نویز سیستم های ارتباطی با انواع مدولاسیون را توضیح دهید.

    13. شکل موج های بدست آمده در نقاط کنترلی مختلف دمدولاتور (برای یکی از انواع مدولاسیون) را توضیح دهید.

    ادبیات

    1. Zyuko A.G.، Klovsky D.D.، Nazarov M.V.، Fink L.M. تئوری انتقال سیگنال م.: رادیو و ارتباطات، 1365.

    2. Zyuko A.G.، Klovsky D.D.، Korzhik V.I.، Nazarov M.V. تئوری ارتباطات الکتریکی. م.: رادیو و ارتباطات، 1377.

    3. Baskakov S.I. مدارها و سیگنال های مهندسی رادیو. م.: دبیرستان، 1985.

    4. Gonorovsky I.S. مدارها و سیگنال های مهندسی رادیو. M.: رادیو شوروی، 1977.

    ویژگی های مختصر مدارها و سیگنال های مورد بررسی

    این کار از یک پایه جهانی با بلوک قابل تعویض "MODULATOR - DEMODULATOR" استفاده می کند که نمودار عملکردی آن در شکل نشان داده شده است. 20.1.


    منبع سیگنال دیجیتال CODER-1 است که یک توالی دوره ای از پنج کاراکتر تولید می کند. با استفاده از سوئیچ های جابجایی، می توانید هر ترکیب کد پنج عنصری را تنظیم کنید که با خطی از پنج نشانگر LED با کتیبه "TRANSMITTED" نشان داده می شود. در بلوک MODULATOR، نمادهای باینری نوسانات "فرکانس بالا" بسته به موقعیت سوئیچ "MODULATION TYPE" - AM، FM، FM یا OFM، در دامنه، فرکانس یا فاز مدوله می شوند (دستکاری می شوند). هنگامی که سوئیچ در موقعیت "صفر" قرار دارد، خروجی مدولاتور به ورودی آن متصل می شود (بدون مدولاسیون).

    کانال ارتباطی جمع کننده سیگنال از خروجی مدولاتور و نویز است که مولد آن (GN) در بلوک SIGNAL SOURCES قرار دارد. مولد نویز شبه سفید داخلی، که نویز یک کانال ارتباطی را شبیه سازی می کند، در همان باند فرکانسی که طیف سیگنال های مدوله شده (12-28 کیلوهرتز) عمل می کند.

    DEMODULATOR بر اساس یک طرح منسجم با دو شاخه ساخته شده است. تعویض انواع مدولاسیون - مشترک با مدولاتور. بنابراین سیگنال های مرجع s 0 و s 1 و ولتاژهای آستانه در نقاط کنترل پایه هنگام تغییر نوع مدولاسیون به طور خودکار تغییر می کنند.

    علائم (X) در نمودار عملکردی نشان دهنده ضرب کننده سیگنال آنالوگ ساخته شده بر روی آی سی های تخصصی است. بلوک های یکپارچه با استفاده از تقویت کننده های عملیاتی ساخته می شوند. سوئیچ های الکترونیکی (در نمودار نشان داده نشده اند) خازن های یکپارچه ساز را قبل از شروع هر نماد تخلیه می کنند.

    جمع کننده ها (å) برای معرفی مقادیر آستانه ولتاژ بسته به انرژی سیگنال های مرجع s 1 و s 0 طراحی شده اند.

    بلوک "RU" - یک دستگاه تعیین کننده - یک مقایسه کننده است، یعنی دستگاهی که ولتاژها را در خروجی های جمع کننده ها مقایسه می کند. خود "راه حل"، یعنی. یک سیگنال "0" یا "1" در لحظه قبل از پایان هر نماد به خروجی دمدولاتور اعمال می شود و تا زمانی که "تصمیم" بعدی گرفته می شود ذخیره می شود. لحظه های تصمیم گیری و تخلیه متعاقب آن خازن ها در یکپارچه سازها توسط یک مدار منطقی ویژه تنظیم می شود که سوئیچ های الکترونیکی را کنترل می کند.

    برای از بین بردن سیگنال‌های PSKM، بلوک‌هایی (که در نمودار نشان داده نشده است) به مدار دمدولاتور PM اضافه می‌شوند که تصمیمات قبلی و بعدی دمدولاتور PM را با هم مقایسه می‌کنند، که نتیجه‌گیری در مورد پرش فاز (یا کمبود) را ممکن می‌سازد. آن) در نماد دریافتی. اگر چنین پرشی وجود داشته باشد، یک سیگنال "1" به خروجی دمدولاتور ارسال می شود، در غیر این صورت، یک سیگنال "0". بلوک قابل تعویض شامل یک سوئیچ ضامن است که فاز اولیه (j) نوسان مرجع (0 یا p) را - فقط برای PM و OFM سوئیچ می کند. برای عملکرد عادی دمدولاتور، کلید ضامن باید در موقعیت صفر باشد.

    با کلیدگذاری دامنه، می توان به صورت دستی آستانه را تنظیم کرد تا تأثیر آن بر احتمال خطا در دریافت نماد بررسی شود. احتمال خطا در رایانه شخصی با شمارش تعداد خطاها در یک زمان تجزیه و تحلیل مشخص ارزیابی می شود. خود سیگنال های خطا (در یک نماد یا "حروف") در یک بلوک ویژه از پایه ("کنترل خطا") واقع در زیر بلوک DAC تولید می شوند. برای نظارت بصری خطاها، پایه دارای نشانگرهای LED است.

    ابزار اندازه گیری مورد استفاده یک اسیلوسکوپ دو کاناله، یک ولت متر داخلی و یک کامپیوتر شخصی است که در حالت شمارش خطا کار می کند.

    مشق شب

    1. بخش های اصلی موضوع را با استفاده از یادداشت های سخنرانی و ادبیات مطالعه کنید:

    صص 159¸174, 181¸191; با. 165¸192.

    وظیفه آزمایشگاهی

    1. شکل موج سیگنال ها را در نقاط مختلف مدار دمدولاتور در غیاب نویز در کانال مشاهده کنید.

    2. مشاهده خطاهای ظاهری در عملکرد دمدولاتور در صورت وجود نویز در کانال. احتمال خطا را برای AM و FM با نسبت سیگنال به نویز ثابت تخمین بزنید.

    3. وابستگی احتمال خطا در AM را به ولتاژ آستانه بدست آورید.

    دستورالعمل های روش شناسی

    1. عملکرد دمدولاتور در شرایط بدون تداخل.

    1.1. طرح اندازه گیری را مطابق شکل 20.2 جمع آوری کنید.با استفاده از کلیدهای تغییر دهنده ENCODER - 1، هر ترکیب دودویی از 5 عنصر را وارد کنید. دکمه کنترل "THRESHOLD AM" را در سمت چپ قرار دهید. در این حالت رگولاتور خاموش می شود و هنگام تغییر نوع مدولاسیون، آستانه به طور خودکار تنظیم می شود. کلید فاز نوسان مرجع DEMODULATOR را در موقعیت "0 0" قرار دهید. خروجی مولد نویز (NG) در بلوک SIGNAL SOURCES را به ورودی n(t) کانال ارتباطی وصل کنید. پتانسیومتر خروجی مولد نویز در سمت چپ قرار دارد (بدون ولتاژ نویز). ورودی همگام سازی خارجی اسیلوسکوپ را به سوکت C2 در بلوک SOURCES وصل کنید و تقویت کننده های انحراف پرتو عمودی را به حالت ورودی باز کنید (برای عبور از اجزای ثابت فرآیندهای مورد مطالعه).

    1.2. از دکمه برای تغییر انواع مدولاسیون برای تنظیم گزینه "0"، مطابق با سیگنال ورودی MODULATOR استفاده کنید. با گرفتن یک اسیلوگرام از این سیگنال و بدون تغییر حالت رفت و برگشت اسیلوسکوپ، یکی از انواع مدولاسیون (AM) را انتخاب کنید. اسیلوگرام ها را در نقاط کنترل دمدولاتور رسم کنید:

    · در ورودی دمدولاتور.

    · در خروجی ضرایب (در همان مقیاس در امتداد محور عمودی).

    · در خروجی های یکپارچه سازها (همچنین در همان مقیاس).

    · در خروجی دمدولاتور.

    در تمام اسیلوگرام های به دست آمده، موقعیت محور زمان (یعنی موقعیت سطح سیگنال صفر) را علامت بزنید. برای انجام این کار، می توانید موقعیت خط اسکن را هنگام بستن پایانه های ورودی اسیلوسکوپ ثابت کنید.

    1.3. مرحله 1.2 را برای نوع دیگری از دستکاری (FM) تکرار کنید.


    2. عملکرد دمدولاتور در صورت وجود تداخل.

    2.1. سوئیچ MODULATION TYPE را روی FM قرار دهید. یکی از ورودی های اسیلوسکوپ دو پرتو را به ورودی مدولاتور و دومی را به خروجی دمدولاتور وصل کنید. شکل موج ثابت این سیگنال ها را بدست آورید.

    2.2. با افزایش تدریجی سطح نویز (با استفاده از پتانسیومتر GS)، "اشکال" نادر در اسیلوگرام خروجی یا روی صفحه نمایش ورودی ACCEPTED ظاهر می شود.

    2.3. با استفاده از یک اسیلوسکوپ، نسبت سیگنال به نویز تنظیم شده را اندازه گیری کنید. برای انجام این کار، با قطع متوالی منبع نویز، محدوده سیگنال را در ورودی دمودولاتور (به تقسیمات روی صفحه) - 2a - (یعنی دوبرابر دامنه سیگنال)، و با قطع منبع سیگنال از ورودی کانال اندازه گیری کنید. و با بازیابی سیگنال نویز، محدوده نویز را اندازه گیری کنید (همچنین در تقسیمات) - 6 ثانیه. نسبت یافت شده a/s را در جدول 20.1 وارد کنید.

    2.4. از کلید "نوع مدولاسیون" برای تنظیم متوالی AM، FM، و FM استفاده کنید و فرکانس خطاها را از چشمک زدن LED "ERROR" یا از اسیلوگرام سیگنال خروجی دمدولاتور مشاهده کنید. نتایج مشاهدات را در گزارش ثبت کنید.

    2.5. بدون تغییر سطح نویز در کانال، احتمال خطای دمدولاتور در دریافت نماد را برای یک زمان تحلیل محدود اندازه گیری کنید (یعنی تخمینی از احتمال خطا). برای انجام این کار، رایانه شخصی را در حالت اندازه گیری احتمال خطا قرار دهید (به پیوست مراجعه کنید) و زمان تجزیه و تحلیل را روی 10-30 ثانیه تنظیم کنید. با شروع از FM (و سپس FM و AM)، تعداد خطاها را در طول تجزیه و تحلیل تعیین کنید و احتمال خطا را تخمین بزنید. داده های به دست آمده را در جدول وارد کنید. 20.1.
    3. وابستگی احتمال خطا به ولتاژ آستانه در دمدولاتور برای AM.

    3.1. سوئیچ TYPE OF MODULATION را روی AM قرار دهید. پتانسیومتر خروجی مولد نویز را روی حداقل تنظیم کنید. با استفاده از یک اسیلوسکوپ متصل به خروجی یکپارچه ساز پایینی، نوسان ولتاژ اوج به پیک عمودی را بر حسب ولت اندازه گیری کنید - U max.

    3.2. جدول 20.2 را تهیه کنید، حداقل 5 مقدار از منافذ آستانه U را در آن قرار دهید.

    جدول 20.2 برآورد احتمال خطا بسته به آستانه (برای AM)

    3.3. از پتانسیومتر "THRESHOLD AM" برای تنظیم مقدار آستانه U max /2 استفاده کنید (اندازه گیری ولتاژ "E 1/2" در نقطه کنترل دمدولاتور با استفاده از یک ولت متر ولتاژ مستقیم). سطح نویز کانال را تا زمانی که خرابی های نادری رخ دهد افزایش دهید. بدون تغییر سطح نویز، تخمین احتمال خطا را برای این آستانه (U max /2) و سپس برای تمام مقادیر دیگر منافذ U اندازه گیری کنید. نموداری از وابستگی P osh = j (منفذ U) رسم کنید.

    گزارش باید حاوی:

    1. نمودار عملکردی اندازه گیری ها.

    2. اسیلوگرام، جداول و نمودار برای تمام نقاط اندازه گیری.

    3. نتیجه گیری در مورد نکات 2.4 و 3.3.

    به طور کلی، یک دمدولاتور سیگنال کلیددار با تغییر فاز یک PD است که یک ورودی آن سیگنال مدوله شده را دریافت می کند و دیگری سیگنالی را از منبع نوسان مرجع دریافت می کند. برای تشخیص یک سیگنال با چهار مقدار فاز، دو PD مورد نیاز است، که سیگنال ورودی با همان فاز به آنها می رسد، و سیگنال های منبع نوسان مرجع 90 درجه نسبت به یکدیگر تغییر فاز می دهند. هنگام دمودولاسیون سیگنال ها با یک PPM، لازم است فازهای سیگنال دریافتی در دو بازه زمانی ساعت مجاور مقایسه شود.

    با توجه به سرعت مدولاسیون بالا، دمدولاتورهای سیگنال PPM دارای تعدادی ویژگی هستند. دمودولاسیون روی IF انجام می شود و لازم است مسیری با پهنای باند 500-1000 مگاهرتز ایجاد شود.

    دمدولاتور سیگنال های OFM-4 که ​​با سرعت 200 مگابیت بر ثانیه ارسال می شود، از یک مدار PD با 3 دسی بل QNO، متشکل از دو جفت کننده جهت با ارتباطات توزیع شده (هر کدام 8.34 دسی بل) استفاده می کند. این مدار فقط از دو دیود استفاده می کند. ویژگی امپدانس خوب و حساسیت بالایی دارد. برای بهبود تطابق، می توان از چهار دیود در اینجا استفاده کرد.

    اگر دمودولاسیون در فرکانس متوسط ​​انجام شود، می توان کنترل فرکانس خودکار را اعمال کرد (ACH)نوسان ساز محلی شکل بلوک دیاگرام گیرنده را نشان می دهد. سیگنال ورودی همراه با سیگنال نوسان ساز محلی ( گرفتن.) به میکسر کاهنده می رود (سانتی متر.)،و پس از تقویت در تقویت کننده - به ورودی دمدولاتور سیگنال (Dmd)و آشکارساز AFC (Det. AHR).دمدولاتور یک PD است که در آن سیگنال خط تاخیر، با تاخیر در مدت زمان بازه ساعت، به عنوان یک نوسان مرجع استفاده می شود. فرکانس متوسط F IFدقیقا پنج برابر سرعت ساعت اف تی،بنابراین، مدار آشکارساز AFC شبیه به مدار دمدولاتور است، اما تاخیر با مقدار فاصله ساعت به اضافه p/2 انجام می شود. سیگنال‌های دستگاه بازسازی و آشکارساز AFC وارد مدار AFC می‌شوند و یک سیگنال کنترلی نوسان‌گر محلی را در خروجی آن تشکیل می‌دهند که آن را مرتب می‌کند تا دائماً حفظ شود. F IF = 5F T.

    طرح بازسازی حامل و پارامترهای آن

    عدم وجود یک جزء فرکانس حامل در طیف سیگنال OFM مستلزم بازیابی آن در گیرنده برای انجام تشخیص منسجم است. در میان طرح‌های بازیابی حامل شناخته شده در DSPهای پرسرعت در محدوده مایکروویو، پرکاربردترین طرح مدولاسیون مجدد است (گاهی از نام‌ها استفاده می‌شود: طرحی با یک تغییردهنده، با یک مدولاتور معکوس یا بازیابی). شکل یک بلوک دیاگرام یک دمدولاتور را نشان می دهد که در آن تشخیص منسجم سیگنال OFM-4 انجام می شود و یک مدار با مدولاسیون مجدد و یک حلقه حلقه قفل فاز به عنوان SVN استفاده می شود. سیگنال ورودی از تقویت کننده به یک آشکارساز فاز چهار موقعیت (4-PD) و از طریق یک خط تاخیر تغذیه می شود.



    L31 روی 4-FMD که دو ورودی دیجیتال آن با سیگنال های شناسایی شده با خروجی 4PD عرضه می شود. PD حلقه PLL سیگنال ها را از حامل بازسازی شده و از ژنراتور ولتاژ کنترل (VCO) از طریق خط تاخیر L32 و از خروجی 4-PMd دریافت می کند. سیگنال کنترل VCO توسط PD و فیلتر حلقه PLL تولید می شود. این مدار حاوی حداقل عناصری است که زمان تاخیر حلقه PLL را تعیین می کند؛ عملکرد آن به همگام سازی فرکانس ساعت بستگی ندارد.

    برخی از کاربردهای مدولاتورها و دمدولاتورهای OFM

    برای افزایش حجم اطلاعات ارسالی با حفظ سرعت مدولاسیون ثابت، پیشنهاد می شود از سیگنال مدولاسیون فاز 16 سطحی استفاده شود. مدولاتور سیگنال از دو واحد 4-PSM تشکیل شده است که سیگنال های دیجیتالی، دو عدد برای هر کدام و یک سیگنال از ژنراتور حامل دریافت می کنند. سیگنال های مدوله شده جمع می شوند و حالت بهینه برای تشخیص زمانی است که یکی از سیگنال های جمع شده 6 دسی بل کمتر از دیگری باشد. نتیجه یک سیگنال AFM 16 سطحی است که فضای سیگنال آن در شکل نشان داده شده است. در حین تشخیص، عملیات معکوس انجام می شود که می تواند در یک دمدولاتور با استفاده از EHF با مدولاسیون ثانویه پیاده سازی شود. شکل بلوک دیاگرام چنین دمدولاتوری را نشان می دهد. سیگنال ورودی می رسد و اولین آشکارساز فاز چهار موقعیتی (4-PD1) همراه با نوسان مرجع حامل بازسازی شده از VCO، در خروجی دستگاه بازسازی دو دنباله را به دست می آوریم که با دامنه بیشتری منتقل می شوند. همین توالی ها، همزمان با سیگنال VCO، به 4-FMD فرستاده می شوند، که برای بار دوم مدولاسیون را انجام می دهد. با استفاده از سیگنال 4-PDM و ورودی حلقه PLL در خروجی PD، یک سیگنال کنترل VCO تولید می‌شود و وقتی از آن کم شود، سیگنالی به همراه سیگنال نوسان مرجع به 4-PD2 عرضه می‌شود و دو دنباله ارسالی دیگر را تشکیل می‌دهد. خروجی های آن

    تجزیه و تحلیل ادبیات تمایل به توسعه سیستم های ارتباطی دیجیتال پرسرعت در محدوده مایکروویو با انواع مختلف مدولاسیون فاز حامل را نشان می دهد. توسعه دامنه موج میلی‌متری و شبه میلی‌متری، طراحی دستگاه‌هایی را که مدولاسیون با سرعت بالا و دمدولاسیون فاز سیگنال را انجام می‌دهند، نیازهای زیادی ایجاد می‌کند. زمینه های اصلی طراحی زیر را می توان متمایز کرد:

    - مدولاسیون فاز حامل دامنه های میلی متری و شبه میلی متری با سرعت تا 250 مگابیت بر ثانیه با استفاده از p-i-n-دیودها؛

    - مدولاسیون فاز سیگنال در محدوده 1-2 گیگاهرتز با سرعت تا 400 مگابیت بر ثانیه با استفاده از DBS.

    - استفاده از روش های مدولاسیون مشابه هنگام انتقال اطلاعات با استفاده از روش OFM در CRRL با فرکانس متوسط ​​140 مگاهرتز.

    - استفاده در طراحی عناصر MPL ساخته شده با استفاده از فناوری لایه نازک؛

    - تشخیص منسجم یک سیگنال مدوله شده فاز باند پهن در محدوده 1-2 گیگاهرتز، از جمله مواردی که طیف سیگنال های ورودی و شناسایی شده نزدیک به یکدیگر قرار دارند.

    - ایجاد یک مدار بازیابی حامل که با یک باند اکتساب وسیع، دارای نسبت سیگنال به نویز بزرگ حامل بازیابی شده و یک خطای فاز حالت پایدار کوچک است.

    - استفاده از انواع مدولاسیون که امکان افزایش حجم اطلاعات ارسال شده در یک کانال رادیویی و بهبود ویژگی های تشخیص سیگنال را فراهم می کند.

    دمدولاتور دیجیتال RSP

    دمودولاتور پیچیده ترین گره RSP دیجیتال است که شاخص های کیفیت مسیر انتقال را به طور کلی تعیین می کند.

    هنگام دمودولاسیون سیستم ها با OPM، از هر دو روش منسجم و غیر منسجم استفاده می شود.

    الگوریتم بهینه(شکل الف)

    یک فیلتر همسان SF با تابع انتقال به طور پیچیده به چگالی طیفی سیگنال S(t) یا یک همبسته استفاده می‌شود که حاوی یک مولد نوسان مرجع Гк، یک ضرب‌کننده و یک انتگرال‌کننده با تنظیم مجدد در لحظه است. t 0 = T(شکل ب)). ساخت این مدارها به دلیل به دست آوردن یک ولتاژ مرجع منسجم، مشکلات قابل توجهی را ایجاد می کند. در مدارهای واقعی (شکل 18 ج)) که در آنها ولتاژ مرجع با استفاده از مدار بازیابی حامل منسجم VKN به دست می‌آید و به جای یک انتگرال‌کننده ایده‌آل با تنظیم مجدد، از یک فیلتر پایین‌گذر با پهنای باند 1.2 ولت C استفاده می‌شود (V C برابر است با فرکانس عددی برابر با سرعت انتقال است). یک بازسازی کننده سیگنال باینری به عنوان یک دستگاه تعیین کننده استفاده می شود که شامل مدارهایی برای جداسازی سیگنال ساعت است. تصمیم گیری در مورد دریافت سیگنال 0 یا 1 در وسط گرفته می شود بهتکانه ام

    طرح بازیابی حامل منسجم

    طرح های اصلی عبارتند از:

    مداری برای ضرب سیگنال PM مطابق با تعدد سیستم برای حذف مدولاسیون.

    مدار Costas حاوی یک مولد سیگنال حامل مرجع قابل تنظیم است که توسط یک سیگنال خطا که با مقایسه چندجمله‌ای ورودی و خروجی دیجیتال احیاگر به دست می‌آید کنترل می‌شود.

    طرح بازیابی حامل منسجم Siforov. یکی از تغییرات مدار کوستاس، دمودولاتوری است که در آن سیگنال نوسان ساز کنترل حامل مرجع توسط سیگنال های احیاکننده ها مدوله می شود و سیگنال خطا با مقایسه ورودی و ترمیم مشخص می شود.

    سیگنال OFM-2 در حلقه PD PLL با سیگنال ژنراتور IF توسط ولتاژ کنترل VCO، که فرکانس آن نیز در دو ضرب می شود، مربع و مقایسه می شود.

    طرح مدولاسیون معکوس سیگنال دستکاری شده S(t) در ورودی مدولاتور IF MD دریافت می شود، و دنباله ای که نماد معکوس تولید شده در خروجی FD در ورودی باند پایه است. سیگنال IF بازیابی شده به این روش به PD سیستم قفل فاز ارسال می شود و در آنجا با سیگنال VCO مقایسه می شود.

    در سیستم های کم سرعت، گاهی اوقات از دریافت خودکار همبستگی ساده سیگنال ها با OPM استفاده می شود. یک سیگنال IF با تأخیر در طول مدت سیگنال ساعت PM به عنوان سیگنال نوسانگر مرجع استفاده می شود.

    بلوک دیاگرام دمودولاتور خودهمبستگی OFM-2 در شکل نشان داده شده است.

    قبلا سیگنال های با مدولاسیون فاز و فرکانس PM و FM را بررسی کردیم، در این مقاله به بررسی مسائل جداسازی جزء اطلاعات از سیگنال رادیویی باند گذر در حین مدولاسیون زاویه ای می پردازیم. فرض بر این است که خواننده با اصل عملکرد یک نوسان ساز محلی مربعی آشنا است.

    اجازه دهید یک سیگنال باند گذر ورودی با مدولاسیون فاز وجود داشته باشد:

    (1)

    دامنه سیگنال ورودی کجاست، فرکانس حامل سیگنال، انحراف فاز سیگنال PM (شاخص مدولاسیون فاز)، و سیگنال تعدیل کننده ای است که باید از آن استخراج شود. فرض بر این است که سیگنال تعدیل کننده از واحد بزرگی تجاوز نمی کند.

    همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، با استفاده از یک نوسان ساز محلی مربع، پوشش فاز سیگنال را انتخاب می کنیم.



    شکل 1: استخراج پوشش پیچیده با استفاده از نوسانگر محلی مربعات

    پس از ضرب سیگنال اصلی در مولفه های مربعی به دست می آوریم:

    از عبارت (3) می توانیم بیان کنیم:

    (4)

    بنابراین، ما توانستیم سیگنال PM را دمودوله کنیم و سیگنال تعدیل کننده اصلی را جدا کنیم. در این مورد توجه به نکات زیر ضروری است. اولاً، عبارات فوق حاکی از دریافت منسجم سیگنال PM است، یعنی. عدم وجود فرکانس و عدم تطابق فاز بین فرکانس حامل و فرکانس نوسان ساز محلی مربعات، و ثانیاً، فرض می شود که تانژانت قطبی در رادیان ها محاسبه می شود (تابع قطبی 2). اگر شرایط دریافت منسجم تضمین نشود، عدم تطابق فرکانس و تغییر فاز تصادفی سیگنال PM دریافتی نسبت به فاز اولیه اسیلاتور محلی وجود دارد. بنابراین، (2) را می توان به صورت زیر بازنویسی کرد:

    (7)

    بنابراین، دریافت نامنسجم منجر به اضافه شدن یک جزء خطی متناسب با تنظیم فرکانس به اضافه یک فاز اولیه تصادفی به سیگنال دمودوله شده می‌شود. در این مورد، اثر دوم شروع به ظاهر شدن می کند، که تناوب تناوب است. اگر عبارت خطی بیش از مدول باشد، آنگاه به دلیل تناوب قوس، خروجی همانگونه که در شکل 2 نشان داده شده است یک "اره" خواهد بود.



    شکل 2: اثر تناوب قطبی

    بنابراین، پردازش منسجم برای دریافت سیگنال PM مورد نیاز است، در غیر این صورت سیگنال دمودوله شده ممکن است مخدوش شود. در عمل، مدولاسیون PM آنالوگ به دلیل این معایب زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرد. با این حال، مدولاسیون فاز دیجیتال، زمانی که سیگنال تعدیل کننده دیجیتال است، کاربرد بسیار زیادی پیدا کرده است. با مدولاسیون فاز دیجیتال، سیگنال مدوله از پالس های مستطیلی تشکیل شده و فاز به طور ناگهانی تغییر می کند و کلید تغییر فاز PSK به دست می آید، اما این موضوع در قسمت های بعدی با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت. به مدولاسیون فرکانس باز خواهیم گشت. با مدولاسیون فرکانس FM، سیگنال تعدیل کننده اصلی یکپارچه شده است:

    پس از تمایز پوشش فاز، فرکانس لحظه ای را به دست می آوریم:

    (10)

    لطفاً توجه داشته باشید که پس از گرفتن مشتق، عدم تطابق فرکانس تنها بر مولفه DC سیگنال دمودوله شده تأثیر می‌گذارد که معمولاً اطلاعاتی را حمل نمی‌کند و می‌توان با استفاده از فیلتر بالا گذر آن را حذف کرد. با این حال، قبل از تمایز، یک آرکتانژانت با "تناوبی نامطلوب" باقی ماند. بیایید با محاسبه مشتق تانژانت در عبارت (10) به عنوان مشتق تابع مختلط از شر آن خلاص شویم:

    سیگنال مدولاسیون اصلی نرمال شده در شکل 4 نشان داده شده است. سیگنال تعدیل کننده اصلی فرکانس و مدولاسیون فاز سیگنال را در فرکانس حامل 25 کیلوهرتز با انحراف فرکانس برای مدولاسیون FM برابر با 2 کیلوهرتز و انحراف فاز PM برابر با 7 انجام می دهد.




    شکل 4: اسیلوگرام سیگنال تعدیل کننده نرمال شده اصلی



    شکل 5: خروجی دمدولاتور فاز بدون افشای تناوب قطبی



    شکل 6: خروجی دمدولاتورهای PM و FM با نرمال سازی و انبساط قطبی با تنظیم دقیق فرکانس نوسان ساز محلی



    شکل 7: خروجی دمدولاتورهای PM و FM با نرمالیزاسیون و باز شدن قوس با تنظیم فرکانس نوسان ساز محلی

    شکل 5 خروجی آشکارساز فاز را هنگام دموولاسیون سیگنال PM نشان می دهد. مشاهده می شود که در خروجی آرکتانژانت، اضافه بارهای فاز آشکار ناشی از تناوب فاز وجود دارد. افشای تناوب متقاطع، با نرمال سازی مربوطه دمدولاتورهای PM و FM هنگام تنظیم دقیق فرکانس نوسان ساز محلی به فرکانس حامل سیگنال FM و PM در شکل 6 نشان داده شده است. به وضوح مشاهده می شود که هنگام تنظیم دقیق فرکانس نوسان ساز محلی، سیگنال در خروجی دمودولاتور FM به طور کامل سیگنال تعدیل کننده اصلی را تکرار می کند و خروجی دمودولاتور PM توسط یک جزء DC متناسب با فاز اولیه تصادفی جابجا می شود. سیگنال در خروجی دمدولاتورهای PM و FM با تنظیم فرکانس نوسان ساز محلی به ترتیب 100 (در مورد سیگنال PM) و 500 هرتز (برای سیگنال FM)، در شکل 7 نشان داده شده است. که تنظیم فرکانس یک سیگنال FM فقط مولفه DC را در خروجی دمودولاتور FM جابجا می کند، در حالی که در خروجی دمدولاتور PM یک جمله خطی با ضریب تناسب بسته به تنظیم فرکانس نوسان ساز محلی اضافه می شود.

    حال اجازه دهید موضوع افشای تناوب آرکتانژانت را در نظر بگیریم. برای این کار از الگوریتم های unwrap استفاده می شود که چندین گزینه وجود دارد. اولین گزینه تشخیص جهش های فاز در خروجی تانژانت نزدیک به رادیان است. اصل عملکرد این الگوریتم در شکل 8 نشان داده شده است.

    به دلیل نویز و نمونه گیری سیگنال. در این حالت احتمال عدم پرش فاز و تولید سیگنال نادرست وجود دارد.

    گزینه دوم برای آشکار کردن تناوب قوس به شرح زیر است. سیگنال PM با استفاده از یک دمدولاتور FM مطابق با (11) با استفاده از ساختار نشان داده شده در شکل 3 دمودوله می شود. در نتیجه، فرکانس لحظه ای برابر با مشتق فاز بدست می آید. پس از این، فاز یکپارچه شده و بدون استفاده از قوس الکتریکی بازیابی می شود (شکل 9 را ببینید).



    شکل 9: افشای تناوب قطبی با استفاده از دمدولاتور FM

    این روش در مورد مدولاسیون دیجیتال قابل قبول نیست، زیرا دمدولاتور فرکانس اطلاعات مربوط به فاز اولیه را ذخیره نمی کند، علاوه بر این، در نتیجه یکپارچه سازی، یک ثابت یکپارچه سازی تصادفی به سیگنال خروجی اضافه می شود.

    یکی دیگر از، شاید بهترین راه برای آشکار کردن تناوب قوس، که در سیستم های دیجیتال با کلیدهای تغییر فاز کاربرد گسترده ای پیدا کرده است، جلوگیری از حرکت بیشتر فاز (یعنی جلوگیری از تناوب تناوب) با استفاده از فاز است. مدارهای ردیابی حلقه قفل شده که در این مقاله به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

    بنابراین، مسائل مربوط به ساخت دمدولاتورهای PM و FM را در نظر گرفتیم. آنها نشان دادند که برای یک سیگنال PM، تنظیم فرکانس نوسان ساز محلی منجر به یک ترم خطی در خروجی دمدولاتور PM می شود و در مورد سیگنال FM، با تنظیم فرکانس، تنها جزء ثابت در خروجی دمودولاتور تغییر می کند الگوریتم‌های باز کردن برای آشکار کردن تناوب قوس ارائه شده‌اند.

    بیشتر بخوانید: