Цифровые сигналы и радиоприемные устройства
Рассмотрены вопросы представления сигналов, генерации и усиления колебаний. Дано описание основ теории информации, принципов кодирования источника и канала, способов формирования широкополосных сигналов и построения многоканальных систем связи. Приведены примеры применения методов формирования сигналов в современных системах радионавигации и связи с подвижными объектами.
В данном курсе рассматриваются сигналы, используемые в радиотехнических системах и системах электросвязи. Радиотехнические системы по назначению разделяют на системы: передачи информации (радиосвязь, телеметрия, радио и телевещание), извлечения информации (РЛС, РНС, радиоастрономия, радио и радиотехническая разведка), разрушения информации, радиоуправления. Электросвязь - это системы звукового и телевизионного вещания, телефон, телеграф, передача документов (факс), радиовызов (пейджинг), электронная почта и т.д. Классификация систем достаточно условна: одна и та же система может выполнять разные функции, один и тот же канал связи используется одновременно разными системами.
Радиоприемные устройства (РПУ) нашего времени различаются по следующим пунктам:
- назначением
- видом принимаемых сигналов
- параметрами
- и т. д.
По назначению РПУ можно разделить на профессиональные и бытовые.
К профессиональным РПУ относятся:
- приемники для радиосвязи, радиоуправления, радиолокации, радионавигации, радиотелеметрии и т. д.
В зависимости от места установки профессиональные РПУ могут быть стационарными, бортовыми (судовыми, спутниковыми, самолетными и т.д.) Бытовые РПУ предназначены для приема программ звукового и телевещания.
В зависимости от сложности и качества они делятся на классы. Бытовые РПУ могут быть переносными, автомобильными и т. д.
По виду принимаемых сигналов РПУ подразделяются на:
- непрерывных
- дискретных сигналов.
РПУ непрерывных сигналов различаются по виду модуляции принимаемых сигналов:
- АМ
- однополосной (ОМ)
- ЧМ
-ФМ
РПУ дискретных сигналов подразделяются на:
- РПУ импульсной модуляции
- телеграфные
По диапазону частот принимаемых сигналов различают РПУ:
- НЧ
- СЧ
- ВЧ
- ОВЧ
- СВЧ
Радиовещательные РПУ - по диапазону длин волн бывают:
- ДВ
- СВ
- КВ
- УКВ
Приемники СВЧ широко используются в радиолокации и спутниковых системах связи.
В канале связи сигнал искажается под влиянием ряда факторов. Это собственный тепловой шум приемной аппаратуры, нелинейные и линейные искажения вследствие неидеальности характеристик элементов системы, атмосферные, индустриальные и даже преднамеренные помехи, замирания сигнала из-за многолучевого распространения и т.д. Искажения сигнала в цифровых системах приводят к ошибкам. Значительное число ошибок может быть обнаружено и даже исправлено применением корректирующих кодов. Кодер канала добавляет к "информационным" битам сообщения проверочные биты таким образом, чтобы из всех возможных кодовых комбинаций можно было выделить заведомо ошибочные и заменить их на "ближайшие" разрешенные, считающиеся "правильными". Помехоустойчивые коды применяются с учетом характера типовых ошибок в конкретной системе связи. В результате работы кодеров передатчика формируется последовательность двоичных знаков (0,1), представленных разными уровнями напряжения (или тока). Соответствующий сигнал является последовательностью однополярных или разнополярных импульсов (видеоимпульсов). Различные варианты такого представления называют кодами канала, кодированием "в основной полосе частот", "узкополосной модуляцией".