2020-01-14
143
Відома різноманітна кількість ШПС. Загальної термінології не існує, але ШПС можна розбити на частотно-модульовані (ЧМ) сигнали, багато-частотні (БЧ) сигнали, фазоманіпульовані (ФМ), сигнали з кодово-частотною модуляцією (КФМ), дискретні складні частотні сигнали (ДСЧ), складні сигнали з кодово-частотною модуляцією (СКЧМ) [3].
Іноді ФМ сигнали називають просто ШПС ДЧ сигнали зі «стрибаючою» частотою (ППРЧ).
 |
Рис. 6,а. ЧМ сигнал та його частотно-часова площина
ЧМ сигнали є безперервними сигналами, частота яких змінюється по заданому закону. На рис. 6,а показано ЧМ сигнал, частота якого змінюється по V-подібному закону від f 0- F /2 до f 0+ F /2, де f 0 – несуча частота сигналу, F – ширина спектру, яка дорівнює девіації частоти F = Δf, тривалість сигналу дорівнює Т. На рис. 6,а зображено частотно-часову площину, на якій штриховкою, приблизно зображено розподіл енергії ЧМ сигналу по частоті і по часу. База ЧМ сигналу по визначенню: B = FT = ΔfT.
|
ЧМ сигнали знайшли широке застосування в радіолокаційних системах, оскільки для конкретного ЧМ сигналу можна синтезувати узгоджений фільтр на приладах з поверхнево-акустичними хвилями. В системах зв’язку необхідно мати множину сигналів. При цьому необхідність швидкої зміни сигналів перемикань апаратури формування і обробки призводить до того, що закони зміни частоти стають дискретними [3].|
|
|
 | ||
 | ||
Рис. 6,б. БЧ сигнал та його частотно-часова площина
Багаточастотні сигнали являють собою суму N гармонік U 1 (t)…Un(t), амплітуди та фази яких визначаються у відповідності із законом формування сигналів. На частотно-часовій площині (рис. 6,б) штриховкою виділено розподіл енергії одного елемента БЧ сигналу на частоті fk. Всі елементи повністю перекривають виділений прямокутник зі сторонами FT. База сигналу В дорівнює площі прямокутника. Ширина спектру елементу 
. Через це база БЧ сигналу буде:
. (11)
Тобто співпадає з кількістю гармонік. БЧ сигнали є безперервними і для їх формування та обробки складно пристосувати цифрову техніку. Крім цього БЧ сигнали мають наступні недоліки:
- поганий пікфактор:
; (12)
- для отримання великої бази необхідно мати велику кількість частотних каналів.
Через це БЧ сигнали не мають перспективи розвитку.
Дискретно-частотні сигнали являють собою послідовність радіоімпульсів, несучі частоти якого змінюються по заданому закону. Нехай кількість імпульсів в ДЧ сигналі рівне М, тривалість імпульсу рівна 
, його ширина спектру 
. На частотно-часовій площині (рис. 7) штриховкою виділені квадрати, в яких розподілена енергія імпульсів ДЧ сигналу. База імпульсу ДЧ сигналу становить F 0 Т 0=1.
|
|
|
Із цього виразу випливає, що основною перевагою ДЧ сигналів для отримання необхідної бази В є число каналів 
, тобто значно менша ніж для БЧ сигналів. Саме ця перевага і обумовила увагу до цих сигналів і їх використання в системах зв’язку [3].
Разом з цим для великих баз В =104…106 використовувати лише ДЧ сигнали не доцільно, так як кількість частотних каналів М =102…103, що є надзвичайно великою.
Рис. 7. Частотно-часова площина ДЧ сигналу
Дискретними складними частотними сигналами є ДЧ сигнали, у яких кожен імпульс замінено шумоподібним сигналом. На рис. 8 зображено відеочастотний ФМ сигнал, окремі частини якого передаються на різних несучих частотах.
Номери частот вказані над ФМ сигналом. На рис. 8 зображено частотно-часову площину, на якій штриховкою виділено розподіл енергії ДСЧ сигналу.
База ДСЧ сигналу:
. (15)
– число імпульсів ФМ сигналу в одному частотному елементі ДСЧ сигналу. Кількість імпульсів повного ФМ сигналу дорівнює 
. Зображений ДСЧ сигнал містить в якості елементів ФМ сигнали. Через це такий сигнал можна назвати ДСЧ-ФМ сигналом. Якщо база ДСЧ сигналу 
, то база всього сигналу 
.
|
|
|
|
|
|
|
Такий сигнал скорочено можна позначити ДСЧ-ЧМ. Число частотних каналів в ДСЧ-ЧМ дорівнює 
. Якщо ДЧ сигнал і ДСЧ-ЧМ мають рівні бази, то вони мають і однакове число частотних каналів. Через це особливих переваг ДСЧ-ЧМ сигнал перед ЧМ сигналом не має [3]. Але принципи побудови ДСЧ-ЧМ сигналу можуть виявитися корисними при побудові великих систем ДЧ сигналів.
Фазоманіпульовані сигнали являють собою послвдовність радіоімпульсів, фази яких змінюються по заданому закону первинного сигналу. Звичайно фаза приймає два значення (0 чи π). При цьому радіочастотному ФМ сигналу відповідає відео-ФМ сигнал (рис. 9), який складається із позитивних і негативних імпульсів. Якщо число імпульсів N, то тривалість одного імпульсу рівна 
, а ширина його спектру рівна приблизно ширині спектру сигналу 
.
Рис. 9. Частотно-часова площина ФМ сигналу
На частотно-часовій площині (рис. 9) штриховкою виділено розподіл енергії одного елемента (імпульсу) ФМ сигналу. Всі елементи перекривають виділений квадрат зі сторонами F і Т. база ФМ сигналу:
. (16)
Тобто база дорівнює кількості імпульсів в сигналі. Можливість застосування ФМ сигналів в якості ШСС з базами В =104…106 обмежена в основному апаратурою обробки. При використанні узгоджених фільтрів у вигляді пристроїв на ПАХ, можливий оптимальний прийом ФМ сигналів з максимальними базами В =1000…2000. ФМ сигнали, котрі обробляюються такими фільтрами, мають широкі спектри (близько 10…20 МГц) і відповідно короткої тривалості (10…50 мкс). Обробка ФМ сигналів за допомогою відеочастотних ліній затримки при переносі спектрів сигналів в область відео частот, дозволяє отримувати бази В =100 при F ≈1 МГц, Т ≈100 мкс.
Перспективними є фільтри виконані на пристроях зі зворотнім зв’язком. За допомогою узгоджених фільтрів на ПЗЗ можна обробляти сигнали.
ФМ сигнали з базами 102…103 при тривалості сигналів 10-4…10-1 с цифровий корелятор на ПЗЗ здатний обробляти сигнали з базами 9·104. Слід відмітити, що ФМ сигнали з великими базами доцільно обробляти за допомогою кореляторів на великих інтегральних схемах чи ПЗЗ. При цьому В =4·104 являється граничною. Але при використання кореляторів необхідно в першу чергу вирішити питання про прискорене входження в синхронізм [3].
Так як ФМ сигнали дозволяють широко використовувати цифрову техніку та методи формування та обробки, можна реалізувати сигнали з відносно великим базами, через це ФМ є одним з перспективних видів ШСС.
|
|
|
Тому розроблена схема приймача обробляє саме ФМ сигнали.
Висновки
1. Використання фазокодоманіпульваних сигналів у системах широкосмугового зв’язку забезпечує ряд важливих переваг перед системами існуючого вузькосмугового зв’язку, а саме:
а) вища перешкодозахищеність широкосмугових систем зв’язку;
б) підвищена прихованість таких систем зв’язку;
в) раціональне використання частот за рахунок кодового розділення абонентів;
г) використання ШСС в системах зв’язку дає можливість ефективно боротися з багатопроменевістю розповсюдження радіохвиль;
д) шумоподібні сигнали забезпечують кращу електромагнітну сумісність широкосмугових та вузькосмугових систем радіозв’язку.
2. Умовами вибору фазокодоманіпульованого сигналу стали такі його переваги над іншими видами широкосмугових сигналів:
а) фазокодоманіпульовані сигнали дозволяють широко використовувати цифрові методи та техніку формування та обробки, що є досить актуальним на сьогодення;
б) порівняно проста реалізація пристроїв формування і обробки на елементах дискретної мікроелектронної техніки;
в) кращі кореляційнй властивості таких сигналів в частотно-часовій площині.
Таким чином обраний сигнал повністю задовільняє вимогам нової тропосферної станції.
