Модуляция в системах радиосвязи

Содержание
Общие сведения о радиосистемах
1. Вступление
2. Системы радиосвязи
2.1 Модуляция в системах радиосвязи
2.2. Структура систем радиосвязи
3. Основные показатели качества функционирования системы передачи. Характеристики систем радиосвязи
4. Системы радиолокации и радионавигации
5. Методы модуляции несущей в РЛС и РНС
6. Основные показатели качества РЛС и РНС. Характеристики систем

В любой системе связи сигнал передается по линии связи, в качестве которой используются либо соответствующие технические средства, либо физическая среда, обеспечивающая распространение сигналов с минимально возможными потерями интенсивности и искажениями формы. При радиосвязи --- связи на весьма удаленные расстояния, когда линиями связи являются земная атмосфера, космическая среда, в качестве сигнала-переносчика используются высокочастотные электрические колебания либо синусоидальной формы, либо в виде последовательности импульсов с высокочастотным заполнением, которые с помощью антенных систем преобразуются в электромагнитные волны. Для получения радиосигналов, переносящих сообщения, возникает необходимость изменения одного или нескольких параметров высокочастотного переносчика по закону изменения исходных информационных параметров первичного электрического сигнала, получаемого от датчиков. Этот процесс носит название модуляции (изменения параметров)носителя и осуществляется в передатчике сигналов. Процесс модуляции переносчика является одним из основных функциональных процессов, осуществляемых в передатчике любой системы радиосвязи для получения высокочастотного сигнала, отображающего состояние любого источника сообщений.

Сущность модуляции можно пояснить следующим образом. Пусть f(t,\widehat{\lambda }) - функция, определяющая сигнал-переносчик. Процесс модуляции заключается в изменении одного или нескольких параметров {\lambda }_i - в соответствии с изменением состояний источника сообщения (законом изменения первичного сигнала). В частности, при использовании в качестве переносчика гармонического колебания, f\left(t\right)=A{sin (\omega t+\psi )\ } можно осуществить амплитудную (AM), частотную (ЧМ) или фазовую (ФМ) модуляцию. При использовании в качестве переносчика периодической последовательности прямоугольных импульсов \varphi (t) шириной \tau -f\left(t\right)=A\sum_i{\varphi (\tau -iT-t_0)} --- образуются "четыре вида импульсной модуляции --- амплитудно-импульсная --- АИМ (изменение параметра А), широтно-импульсная --- ШИМ (изменение параметра \tau ), частотно-импульсная --- ЧИМ (изменение параметра Т) и фазово-импульсная --- ФИМ (изменение параметра t_0 ). При высокочастотном заполнении видеоимпульсов синусоидальным колебанием появляются дополнительные возможности модуляции за счет изменения параметров гармонического колебания.

Аналогичным образом осуществляется модуляция сигналов источников дискретных сообщений. При использовании переносчика гармонической формы можно получить по крайней мере три вида модулированных (манипулированных) сигналов в двоичном канале: AM (АТ «амплитудная телеграфия»), ЧМ (ЧТ) и ФМ (ФТ) с использованием двух возможных значений изменяемого параметра, либо сигналы ФМ (фазовая манипуляция), АФМ (амплитудно-фазовая манипуляция) и другие виды сигналов в «многопозиционном» канале с использованием некоторого дискретного множества значений модулируемых параметров.

При формировании сигналов, отображающих состояние источника дискретных сообщений, как правило, возникает дополнительная функция передатчика, заключающаяся в кодировании состояний источника. В процессе кодирования каждому состоянию источника (или некоторой последовательности его состояний) ставится в соответствие определенное кодовое слово, содержащее некоторую последовательность кодовых символов. В типичных условиях кодирования каждого состояния источника число используемых кодовых слов определяется алфавитом источника; количество кодовых символов в слове (разрядов кодового блока) зависит от числа m элементарных сигналов, используемых в канале связи для формирования сообщений (например, m = 2 в двоичном канале). Процесс кодирования при этом можно пояснить следующим образом. Пусть число состояний (мощность алфавита) источника является счетным, конечным, равным К. Число m используемых элементарных сигналов в системе передачи дискретных сообщений, как правило, таково, что m < К. Осуществляя нумерацию состояний источника и приписывая каждому состоянию его порядковый номер в m-ичной системе счисления, в результате получаем код в виде совокупности К кодовых слов (блоков). В частности, каждое кодовое слово можно сделать имеющим одинаковую длину (равномерный блочный код). Тогда минимальное число кодовых символов --- число разрядов в каждом кодовом слове будет определяться величиной n=\left]{{log}_m K\ }\right[ (верхняя целая грань). В том случае, когда n точно равно {{log}_m K\ } , все кодовые блоки с одинаковым числом разрядов являются используемыми. В каналах связи с высоким уровнем помех зачастую применяют более сложные способы кодирования, при которых m^n\ll K , при этом для отображения состояний источника используются далеко не все возможные n-разрядные кодовые блоки.

В конечном итоге радиосигнал в системе передачи дискретных сообщений представляет собой последовательность кодовых слов, каждое из которых представляется последовательностью элементарных высокочастотных сигналов (кодовых символов).