Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
\-F/2, где /о - центральная (несущая) частота сигнала, F - ширина
спектра, в свою очередь равная девиации частоты F=Afn. Длительность
сигнала равна Т. На рис. 2.12,6 представлена частотно-временная (f, t) -
плоскость, на которой штриховкой приближенно изображено распределение 2-
111 33
энергии ЧМ сигнала по частоте и по времени. База ЧМ сигнала по
определению (1.1)
В = FT = Д /д 7\ (2.41)
Частотно-модулированные сигналы нашли широкое применение в
радиолокационных системах, поскольку для конкретного ЧМ сигнала можно
создать согласованный фильтр на приборах с поверхностными акустическими
волнами (ПАВ). В системах связи необходимо иметь множество сигналов. При
этом необходимость быстрой смены сигналов и переключения аппаратуры
формирования и обработки приводят к тому, что закон изменения частоты
становится дискретным. При этом от ЧМ сигналов переходят к ДЧ сигналам.
u(t)
о
г t
а)
u(t)
О
uH(t)
О
rwwww
г t
Рис. 2.12. Частотно-модулированный сигнал и частотно-временная плоскость
Рис. 2.13. Многочастотный сигнал и частотно-временная плоскость
Многочастотные (МЧ) сигналы (рис. 2.13,а) являются суммой N гармоник и{
{i) ... uN(t), амплитуды и фазы которых определяются в соответствии с
законами формирования сигналов. На частотно-временной плоскости (рис.
2.13,6) штриховкой выделено распределение энергии одного элемента
(гармоники) МЧ сигнала на частоте /д. Все элементы (все гармоники)
полностью перекрывают выделенный квадрат со сторонами F и Т. База сигнала
В
34
равна площади квадрата. Ширина спектра элемента F^l/T. Поэтому база МЧ
сигнала
B=FT = F/F0 = N, i(2A2)
т. е. совпадает с числом гармоник. МЧ сигналы являются непрерывными и для
их формирования и обработки трудно приспособить методы цифровой техники.
Кроме этого недостатка, они обладают также и следующими: а) у них плохой
пик-фактор (см. рис. 2.13,а); б) для получения большой базы В необходимо
иметь большое число частотных каналов N. Поэтому МЧ сигналы в даль-нейшем
не рассматриваются.
Фазоманипулированные (ФМ) сигналы представляют последовательность
радиоимпульсов, фазы которых изменяются по заданному закону. Обычно фаза
принимает два значения (0 или я). При этом радиочастотному ФМ сигналу
соответствует видео- ФМ сигнал (рис. 2.14,а), состоящий из положительных
и отрицательных импульсов. Если число импульсов N, то длительность одного
импульса равна т0=T/N, а ширина его спектра равна приближенно ширине
спектра сигнала F0=1/t0=N/T. На частотно-временной плоскости (рис.
2.14,6) штриховкой выделено распределение энергии одного элемента
(импульса) ФМ сигнала. Все элементы перекрывают выделенный квадрат со
сторонами F и Т. База ФМ сигнала
B = FT = T/r0 = N, (2.43)
т. е. равна числу импульсов в сигнале.
Рис. 2.14. Фазоманипулированный сигнал (сигнал с кодовой фазовой
модуляцией) и частотно-временная плоскость
/А?
В
h
fs
fa'fh
La
F0 fz
J Л
fDm
0
To
6)
T t
Рис. 2.15. Дискретный частотный сигнал (сигнал с кодовой частотной
модуляцией) и частотно-временная плоскость
2*
35
Возможность применения ФМ сигналов в качестве ШПС с базами В = 104 ...106
ограничена в основном аппаратурой обработки. При использовании
согласованных фильтров ib виде приборов на ПАВ возможен оптимальный прием
ФМ сигналов с максимальными базами Втах=1000 ... 2000. ФМ сигналы,
обрабатываемые такими фильтрами, имеют широкие спектры (порядка 10 ... 20
МГц) и относительно короткие длительности (50 ... 100 мкс). Обработка ФМ
сигналов с помощью видеочастотных линий задержки при переносе спектра
сигналов в область видеочастот позволяет получать базы В = 100 при 1 МГц,
Т ж 100 мкс.
Весьма перспективными являются согласованные фильтры на приборах с
зарядовой связью (ПЗС). Согласно опубликованным данным с помощью
согласованных фильтров ПЗС можно обрабатывать ФМ сигналы с базами 102 ...
103 при длительностях сигналов 10-4 ... 10-1 с. Цифровой коррелятор на
ПЗС способен обрабатывать сигналы до базы 4-104.
Следует отметить, что ФМ сигналы с большими базами целесообразно
обрабатывать с помощью корреляторов (на БИС или на ПЗС). При этом В=4 •
104 представляется предельной. Но при использовании корреляторов
необходимо в первую очередь решить вопрос об ускоренном вхождении в
синхронизм.
Так как ФМ сигналы позволяют широко использовать цифровые методы и
технику формирования и обработки и можно реализовать такие сигналы с
относительно большими базами, то поэтому ФМ сигналы являются одним из
перспективных видов ШПС.
Дискретные частотные (ДЧ) сигналы представляют последовательность
радиоимпульсов (р.ис. 2.15,а), несущие частоты которых изменяются по
заданному закону. Пусть число импульсов в ДЧ сигнале равно М,
длительность импульса равна То =Т/М, его ширина спектра F0=ll/7'o = M/7'.
Над каждым импульсом (рис. 2.15,а) указана его несущая частота. На
частотно-временной плоскости (рис. 2.15,6) штриховкой выделены квадр,аты,
в которых распределена энергия импульсов ДЧ сигнала. Как видно из рис.
