Metodă de modulare a frecvenței unui semnal radio. Principalele caracteristici ale semnalelor Tipuri de semnale utilizate în electronica radio

Capitolul 1 Elemente ale teoriei generale a semnalelor de inginerie radio

Termenul „semnal” se găsește adesea nu numai în problemele științifice și tehnice, ci și în viața de zi cu zi. Uneori, fără să ne gândim la rigoarea terminologiei, identificăm concepte precum semnal, mesaj, informație. Acest lucru nu duce de obicei la neînțelegeri, deoarece cuvântul „semnal” provine din termenul latin „signum” - „semn”, care are o gamă semantică largă.

Cu toate acestea, atunci când începem un studiu sistematic al ingineriei radio teoretice, ar trebui, dacă este posibil, să clarificăm sensul semnificativ al conceptului de „semnal”. În conformitate cu tradiția acceptată, un semnal este un proces de modificare în timp a stării fizice a unui obiect, care servește la afișarea, înregistrarea și transmiterea mesajelor. În practicarea activității umane, mesajele sunt indisolubil legate de informațiile conținute în ele.

Gama de probleme bazate pe conceptele de „mesaj” și „informație” este foarte largă. Este obiectul unei atenții deosebite a inginerilor, matematicienilor, lingviștilor, filozofilor. În anii 1940, K. Shannon a finalizat etapa inițială de dezvoltare a unei direcții științifice profunde - teoria informației.

Trebuie spus că problemele menționate aici, de regulă, depășesc cu mult domeniul de aplicare al cursului „Circuite și semnale radio”. Prin urmare, această carte nu va descrie legătura care există între aspectul fizic al semnalului și sensul mesajului conținut în acesta. Mai mult decât atât, problema valorii informațiilor conținute în mesaj și, în cele din urmă, în semnal, nu va fi discutată.

1.1. Clasificarea semnalelor radio

Începând să studieze orice obiecte sau fenomene noi, știința se străduiește întotdeauna să realizeze clasificarea lor preliminară. Mai jos, se face o astfel de încercare pentru semnale.

Scopul principal este de a dezvolta criterii de clasificare și, de asemenea, ceea ce este foarte important pentru viitor, de a stabili o anumită terminologie.

Descrierea semnalelor prin intermediul modelelor matematice.

Semnalele ca procese fizice pot fi studiate folosind diverse instrumente și dispozitive - osciloscoape electronice, voltmetre, receptoare. Această metodă empirică are un dezavantaj semnificativ. Fenomenele observate de un experimentator apar întotdeauna ca manifestări particulare, unice, lipsite de gradul de generalizare care ar permite să se judece proprietățile lor fundamentale și să prezică rezultatele în condiții modificate.

Pentru a face semnalele obiect de studiu teoretic și de calcul, este necesar să se indice o metodă pentru descrierea lor matematică sau, în limbajul științei moderne, să se creeze un model matematic al semnalului studiat.

Un model matematic al unui semnal poate fi, de exemplu, o dependență funcțională, al cărei argument este timpul. De regulă, în viitor, astfel de modele matematice ale semnalelor vor fi notate prin simbolurile alfabetului latin s(t), u(t), f(t), etc.

Crearea unui model (în acest caz, un semnal fizic) este primul pas esențial către un studiu sistematic al proprietății unui fenomen. În primul rând, modelul matematic permite să se abstragă de la natura specifică a purtătorului de semnal. În inginerie radio, același model matematic descrie curentul, tensiunea, intensitatea câmpului electromagnetic etc. cu succes egal.

Latura esențială a metodei abstracte, bazată pe conceptul de model matematic, constă în faptul că avem ocazia de a descrie exact acele proprietăți ale semnalelor care acționează în mod obiectiv ca fiind decisiv. În acest caz, un număr mare de caracteristici minore sunt ignorate. De exemplu, în marea majoritate a cazurilor este extrem de dificil să se selecteze dependențele funcționale exacte care ar corespunde oscilațiilor electrice observate experimental. Așadar, cercetătorul, ghidat de totalitatea informațiilor de care dispune, alege din arsenalul disponibil de modele matematice de semnale pe acelea care într-o anumită situație descriu procesul fizic în cel mai bun și mai simplu mod. Deci, alegerea modelului este un proces în mare măsură creativ.

Funcțiile care descriu semnale pot lua atât valori reale, cât și valori complexe. Prin urmare, în viitor vom vorbi adesea despre semnale reale și complexe. Utilizarea unui principiu sau altuia este o chestiune de comoditate matematică.

Cunoscând modelele matematice ale semnalelor, se pot compara aceste semnale între ele, se pot stabili identitatea și diferența lor și le pot clasifica.

Semnale unidimensionale și multidimensionale.

Un semnal tipic pentru inginerie radio este tensiunea la bornele unui circuit sau curentul dintr-o ramură.

Un astfel de semnal, descris de o singură funcție a timpului, este de obicei numit unidimensional. În această carte, semnalele unidimensionale vor fi studiate cel mai des. Cu toate acestea, uneori este convenabil să se ia în considerare semnale multidimensionale sau vectoriale ale formei

format dintr-un set de semnale unidimensionale. Numărul întreg N se numește dimensiunea unui astfel de semnal (terminologia este împrumutată din algebra liniară).

Un semnal multidimensional este, de exemplu, un sistem de tensiuni la bornele unui multipol.

Rețineți că un semnal multidimensional este un set ordonat de semnale unidimensionale. Prin urmare, în cazul general, semnalele cu ordine diferită a componentelor nu sunt egale între ele:

Modelele de semnal multidimensionale sunt utile în special atunci când funcționarea sistemelor complexe este analizată cu ajutorul unui computer.

Semnale deterministe și aleatorii.

Un alt principiu de clasificare a semnalelor radio se bazează pe posibilitatea sau imposibilitatea de a prezice cu precizie valorile lor instantanee în orice moment.

Dacă modelul matematic al semnalului permite o astfel de predicție, atunci semnalul se numește determinist. Modalitățile de setare pot fi variate - o formulă matematică, un algoritm de calcul și, în final, o descriere verbală.

Strict vorbind, semnalele deterministe, precum și procesele deterministe corespunzătoare acestora, nu există. Interacțiunea inevitabilă a sistemului cu obiectele fizice care îl înconjoară, prezența fluctuațiilor termice haotice și pur și simplu incompletitudinea cunoștințelor despre starea inițială a sistemului - toate acestea ne fac să considerăm semnalele reale drept funcții aleatorii ale timpului.

În ingineria radio, semnalele aleatorii se manifestă adesea ca interferențe, împiedicând extragerea informațiilor din forma de undă primită. Problema combaterii interferențelor, creșterea imunității la zgomot a recepției radio este una dintre problemele centrale ale ingineriei radio.

Poate părea că conceptul de „semnal aleatoriu” este contradictoriu. Cu toate acestea, nu este. De exemplu, semnalul la ieșirea unui receptor radiotelescop îndreptat către o sursă de radiație cosmică este oscilații haotice, care, totuși, poartă diverse informații despre un obiect natural.

Nu există o graniță de netrecut între semnalele deterministe și aleatorii.

Foarte des, în condițiile în care nivelul de interferență este mult mai mic decât nivelul unui semnal util cu o formă cunoscută, un model determinist mai simplu se dovedește a fi destul de adecvat sarcinii.

Metodele de inginerie radio statistică, dezvoltate în ultimele decenii pentru a analiza proprietățile semnalelor aleatoare, au multe caracteristici specifice și se bazează pe aparatul matematic al teoriei probabilităților și al teoriei proceselor aleatoare. Un număr de capitole ale acestei cărți vor fi dedicate în întregime acestei game de întrebări.

semnale de impuls.

O clasă foarte importantă de semnale pentru inginerie radio sunt impulsurile, adică oscilațiile care există doar într-o perioadă finită de timp. În acest caz, se disting impulsurile video (Fig. 1.1, a) și impulsurile radio (Fig. 1.1, b). Diferența dintre aceste două tipuri principale de impulsuri este următoarea. Dacă este un impuls video, atunci pulsul radio corespunzător acestuia (frecvența și inițiala sunt arbitrare). În acest caz, funcția se numește plicul pulsului radio, iar funcția se numește umplerea acestuia.

Orez. 1.1. Semnale de impuls și caracteristicile acestora: a - impuls video, b - impuls radio; c - determinarea parametrilor numerici ai impulsului

În calculele tehnice, în loc de un model matematic complet care ia în considerare detaliile „structurii fine” a pulsului, parametrii numerici sunt adesea utilizați pentru a oferi o idee simplificată a formei acestuia. Deci, pentru un impuls video care are o formă apropiată de un trapez (Fig. 1.1, c), se obișnuiește să se determine amplitudinea (înălțimea) A. Din parametrii de timp, indicați durata pulsului, durata față și durata tăieturii

În inginerie radio, ele se ocupă de impulsuri de tensiune, ale căror amplitudini variază de la fracțiuni de microvolt la câțiva kilovolți, iar durata ajunge la fracțiuni de nanosecundă.

Semnale analogice, discrete și digitale.

Încheind o scurtă trecere în revistă a principiilor de clasificare a semnalelor radio, notăm următoarele. Adesea, procesul fizic care generează semnalul evoluează în timp în așa fel încât valorile semnalului pot fi măsurate. orice momente în timp. Semnalele acestei clase sunt de obicei numite analogice (continue).

Termenul de „semnal analogic” subliniază faptul că un astfel de semnal este „analog”, complet similar cu procesul fizic care îl generează.

Un semnal analog unidimensional este reprezentat vizual prin graficul său (oscilogramă), care poate fi fie continuu, fie cu puncte de întrerupere.

Inițial, în inginerie radio au fost folosite doar semnale de tip analog. Astfel de semnale au făcut posibilă rezolvarea cu succes a unor probleme tehnice relativ simple (comunicații radio, televiziune etc.). Semnalele analogice erau ușor de generat, recepționat și procesat folosind mijloacele disponibile la momentul respectiv.

Cerințele crescute pentru sistemele de inginerie radio, varietatea aplicațiilor ne-au obligat să căutăm noi principii pentru construcția acestora. Într-un număr de cazuri, sistemele analogice au fost înlocuite cu sisteme cu impulsuri, a căror funcționare se bazează pe utilizarea semnalelor discrete. Cel mai simplu model matematic al unui semnal discret este un set numărabil de puncte - un număr întreg) pe axa timpului, în fiecare dintre care se determină valoarea de referință a semnalului. De regulă, pasul de eșantionare pentru fiecare semnal este constant.

Unul dintre avantajele semnalelor discrete față de cele analogice este că nu trebuie să reproducă semnalul continuu în orice moment. Datorită acestui fapt, devine posibilă transmiterea mesajelor din surse diferite prin aceeași legătură radio, organizând comunicarea multicanal cu separare în timp a canalelor.

Este clar intuitiv că semnalele analogice care variază rapid în timp necesită un pas mic pentru a fi eșantionate. În cap. 5 această problemă fundamental importantă va fi explorată în detaliu.

Un tip special de semnale discrete sunt semnalele digitale. Ele se caracterizează prin faptul că valorile de referință sunt prezentate sub formă de numere. Din motive de comoditate tehnică a implementării și procesării, numerele binare sunt de obicei utilizate cu un număr limitat și, de regulă, nu prea mare de cifre. Recent, a existat o tendință spre introducerea pe scară largă a sistemelor cu semnale digitale. Acest lucru se datorează progreselor semnificative realizate în microelectronică și circuite integrate.

Trebuie avut în vedere că, în esență, orice semnal discret sau digital (vorbim despre un semnal - un proces fizic, și nu un model matematic) este un semnal analogic. Astfel, un semnal analogic care se schimbă lent în timp poate fi comparat cu imaginea sa discretă, care are forma unei secvențe de impulsuri video dreptunghiulare de aceeași durată (Fig. 1.2, a); înălțimea acestor impulsuri este proporțională cu valorile de la punctele de referință. Cu toate acestea, este posibil să se facă altfel, păstrând constantă înălțimea impulsurilor, dar schimbând durata acestora în conformitate cu valorile de referință curente (Fig. 1.2, b).

Orez. 1.2. Discretizarea semnalului analogic: a - cu amplitudine variabilă; b - cu o durată variabilă a impulsurilor de referinţă

Ambele metode de eșantionare a semnalului analogic prezentate aici devin echivalente dacă presupunem că valorile semnalului analogic la punctele de eșantionare sunt proporționale cu aria impulsurilor video individuale.

Înregistrarea valorilor de referință sub formă de numere se realizează și prin afișarea acestora din urmă sub forma unei secvențe de impulsuri video. Sistemul de numere binar este ideal pentru această procedură. Este posibil, de exemplu, să se asocieze un nivel înalt cu unu, și un nivel scăzut de potențial cu zero, f Semnalele discrete și proprietățile lor vor fi studiate în detaliu în Cap. 15.

Înainte de a trece la studiul oricăror fenomene, procese sau obiecte, știința se străduiește întotdeauna să le clasifice după cât mai multe caracteristici. Să facem o încercare similară în ceea ce privește semnalele radio și interferențe.

Conceptele, termenii și definițiile de bază în domeniul semnalelor radio sunt stabilite de standardul de stat „Semnale radio. Termeni și definiții". Semnalele radio sunt foarte diverse. Ele pot fi clasificate după mai multe criterii.

1. Este convenabil să se ia în considerare semnalele de inginerie radio sub formă de funcții matematice date în timp și coordonate fizice. Din acest punct de vedere, semnalele sunt împărțite în unidimensionalși multidimensionale. În practică, semnalele unidimensionale sunt cele mai comune. Sunt de obicei funcții ale timpului. Semnalele multidimensionale constau din multe semnale unidimensionale și, în plus, reflectă poziția lor în n- spațiu dimensional. De exemplu, semnalele care transportă informații despre imaginea oricărui obiect, natură, persoană sau animal, sunt funcții atât ale timpului, cât și ale poziției în plan.

2. După caracteristicile structurii reprezentării temporale, toate semnalele radio sunt împărțite în analogic, discretși digital. În prelegerea nr. 1, au fost deja luate în considerare principalele caracteristici și diferențe între ele.

3. În funcție de gradul de disponibilitate a informațiilor a priori, întreaga varietate de semnale radio este de obicei împărțită în două grupe principale: determinat(obișnuit) și Aleatoriu semnale. Semnalele de inginerie radio sunt numite deterministe, ale căror valori instantanee sunt cunoscute în mod fiabil în orice moment. Un exemplu de semnal de inginerie radio determinist este o oscilație armonică (sinusoidală), o secvență sau o explozie de impulsuri, a cărei formă, amplitudine și poziție temporală sunt cunoscute în prealabil. De fapt, un semnal determinist nu poartă nicio informație și aproape toți parametrii săi pot fi transmisi pe un canal radio cu una sau mai multe valori de cod. Cu alte cuvinte, semnalele deterministe (mesajele) nu conțin în esență informații și nu are rost să le transmitem. Ele sunt de obicei folosite pentru a testa sisteme de comunicații, canale radio sau dispozitive individuale.

Semnalele deterministe sunt împărțite în periodicși neperiodică (impuls). Un semnal de impuls este un semnal de energie finită, semnificativ diferit de zero pentru un interval de timp limitat, proporțional cu timpul de finalizare a procesului tranzitoriu în sistemul pentru care acest semnal este destinat să acționeze. Semnalele periodice sunt armonic, adică conţinând o singură armonică, şi poliarmonică, al cărui spectru este format din multe componente armonice. Semnalele armonice includ semnale descrise de o funcție sinus sau cosinus. Toate celelalte semnale sunt numite poliarmonice.

semnale aleatorii sunt semnale ale căror valori instantanee sunt necunoscute în orice moment și nu pot fi prezise cu o probabilitate egală cu unu. Oricât de paradoxal ar părea la prima vedere, dar un semnal care transportă informații utile poate fi doar un semnal aleatoriu. Informațiile din acesta sunt încorporate într-un set de modificări de amplitudine, frecvență (fază) sau cod ale semnalului transmis. În practică, orice semnal radio care conține informații utile ar trebui considerat ca fiind aleatoriu.

4. În procesul de transmitere a informaţiei, semnalele pot fi supuse uneia sau altei transformări. Acest lucru se reflectă de obicei în numele lor: semnale modulată, demodulat(detectat), codificat (decodificat), armat, detinutilor, discretizat, cuantificat si etc.

5. După scopul pe care îl au semnalele în procesul de modulare, acestea pot fi împărțite în modulând(semnal primar care modulează unda purtătoare) sau modulată(vibrația purtătorului).

6. Prin apartenența la unul sau la altul tip de sisteme de transmitere a informațiilor se disting telefon, telegrafic, de difuzare, televiziune, radar, managerii, măsurareși alte semnale.

Luați în considerare acum clasificarea interferențelor radio. Sub interferențe radio intelege un semnal aleator, omogen cu unul util si actionand concomitent cu acesta. Pentru sistemele de comunicații radio, interferența este orice efect aleatoriu asupra unui semnal util care degradează fidelitatea reproducerii mesajelor transmise. Clasificarea interferențelor radio este posibilă și pe mai multe motive.

1. În funcție de locul apariției interferenței, acestea sunt împărțite în externși intern. Principalele lor tipuri au fost deja discutate în prelegerea nr. 1.

2. În funcție de natura interacțiunii, se distinge interferența cu semnalul aditivși multiplicativ interferență. Zgomotul aditiv este zgomotul care este adăugat semnalului. Interferența multiplicativă se numește interferență, care se înmulțește cu semnalul. În canalele reale de comunicare, de obicei apar atât interferențe aditive, cât și multiplicative.

3. În funcție de principalele proprietăți, zgomotul aditiv poate fi împărțit în trei clase: concentrat pe spectru(interferență în bandă îngustă), zgomot de impuls(concentrat în timp) și zgomot de fluctuație(zgomot de fluctuație), nelimitat în timp sau spectru. Concentrat pe spectru se numește interferență, a cărei parte principală a puterii este situată în părți separate ale intervalului de frecvență, mai mici decât lățimea de bandă a sistemului de inginerie radio. Interferența de impuls este o secvență obișnuită sau haotică de semnale de impuls care sunt omogene cu semnalul util. Sursele unor astfel de interferențe sunt elemente digitale și comutatoare ale circuitelor sau dispozitivelor radio care funcționează lângă acestea. Zgomotul impulsiv și concentrat este adesea denumit ridicări.

Nu există nicio diferență fundamentală între semnal și zgomot. Mai mult, ele există în unitate, deși sunt opuse în acțiunea lor.

1. În funcție de locul apariției interferenței, acestea sunt împărțite în externși intern. Principalele lor tipuri au fost deja discutate în prelegerea nr. 1.

Nu există nicio diferență fundamentală între semnal și zgomot. Mai mult, ele există în unitate, deși sunt opuse în acțiunea lor.

procese aleatorii

După cum am menționat mai sus, caracteristica distinctivă a unui semnal aleatoriu este că valorile sale instantanee nu sunt previzibile în avans. Aproape toate semnalele și zgomotele aleatoare reale sunt funcții haotice ale timpului, ale căror modele matematice sunt procese aleatorii studiate în disciplina ingineriei radio statistice. proces aleatoriu numită funcția aleatoare a argumentului t, Unde t ora curentă. Un proces aleatoriu este notat cu majuscule ale alfabetului grecesc , , . Sunt permise și alte desemnări dacă se agreează în prealabil. Se numește un tip specific de proces aleatoriu care este observat în timpul experimentului, de exemplu, pe un osciloscop implementare acest proces aleatoriu. Tipul de implementare specifică x(t) poate fi specificat printr-o anumită dependenţă funcţională a argumentului t sau diagramă.

În funcție de dacă valorile continue sau discrete iau un argument tși implementare X, există cinci tipuri principale de procese aleatorii. Să explicăm aceste tipuri cu exemple.

Un proces aleator continuu se caracterizează prin faptul că tși X sunt mărimi continue (Fig. 2.1, a). Un astfel de proces, de exemplu, este zgomotul la ieșirea unui receptor radio.

Un proces aleator discret se caracterizează prin faptul că t este o valoare continuă și X- discret (Fig. 2.1, b). Trecerea de la la are are loc în orice moment. Un exemplu de astfel de proces este procesul care caracterizează starea sistemului de așteptare atunci când sistemul sare în momente arbitrare. t trece de la o stare la alta. Un alt exemplu este rezultatul cuantificării unui proces continuu numai după nivel.

Secvența aleatorie se caracterizează prin faptul că t este discretă și X- mărimi continue (Fig. 2.1, c). De exemplu, se pot indica mostre de timp la momente specifice dintr-un proces continuu.

O secvență aleatorie discretă este caracterizată prin faptul că tși X sunt mărimi discrete (Fig. 2.1, d). Un astfel de proces poate fi obținut ca rezultat al cuantizării de nivel și discretizării timpului. Acestea sunt semnalele din sistemele de comunicații digitale.

Un flux aleator este o secvență de puncte, funcții delta sau evenimente (Fig. 2.1, e, g) la momente aleatorii. Acest proces este utilizat pe scară largă în teoria fiabilității, atunci când fluxul de defecțiuni în echipamentele electronice este considerat un proces aleatoriu.

Astfel, un semnal este un proces fizic ai cărui parametri conțin informații (mesaj) și care este potrivit pentru procesare și transmitere la distanță.

Semnale unidimensionale și multidimensionale. Un semnal tipic pentru inginerie radio este tensiunea la bornele unui circuit sau curentul dintr-o ramură. Un astfel de semnal, descris de o singură funcție a timpului, este de obicei numit unidimensional.

Cu toate acestea, uneori este convenabil să se ia în considerare semnale multidimensionale sau vectoriale ale formei

format dintr-un set de semnale unidimensionale. Un număr întreg N se numește dimensiunea unui astfel de semnal.

Rețineți că un semnal multidimensional este un set ordonat de semnale unidimensionale. Prin urmare, în cazul general, semnalele cu ordine diferită a componentelor nu sunt egale între ele.

Semnale analogice, discrete și digitale. Încheind o scurtă trecere în revistă a principiilor de clasificare a semnalelor radio, notăm următoarele. Adesea, procesul fizic care generează semnalul se dezvoltă în timp în așa fel încât valorile semnalului pot fi măsurate în orice moment. Semnalele acestei clase se numesc analogice (continue). Termenul de „semnal analogic” subliniază faptul că un astfel de semnal este „analog”, complet similar cu procesul fizic care îl generează.

Un semnal analog unidimensional este reprezentat vizual prin graficul său (oscilogramă), care poate fi fie continuu, fie cu puncte de întrerupere.

Modelele de semnal multidimensionale sunt utile în special atunci când funcționarea sistemelor complexe este analizată cu ajutorul unui computer.

Semnale deterministe și aleatorii. Un alt principiu de clasificare a semnalelor radio se bazează pe posibilitatea sau imposibilitatea de a prezice cu exactitate valorile lor instantanee în orice moment.

Semnale analogice (continue), discrete și digitale. Adesea, procesul fizic care generează semnalul se dezvoltă în timp în așa fel încât valorile semnalului pot fi măsurate în orice moment. Semnalele acestei clase se numesc analogice (continue). Termenul de „semnal analogic” subliniază faptul că un astfel de semnal este „analog”, complet similar cu procesul fizic care îl generează.

Un semnal analog unidimensional este reprezentat vizual prin graficul său (oscilogramă), care poate fi fie continuu, fie cu puncte de întrerupere.

Inițial, în inginerie radio au fost folosite doar semnale de tip analog. Astfel de semnale au făcut posibilă rezolvarea cu succes a unor probleme tehnice relativ simple (comunicații radio, televiziune etc.). Semnalele analogice au fost ușor de generat, recepționat și procesat folosind instrumentele disponibile în acei ani.

Cerințele crescute pentru sistemele de inginerie radio, varietatea aplicațiilor ne-au obligat să căutăm noi principii pentru construcția acestora. Într-un număr de cazuri, sistemele analogice au fost înlocuite cu sisteme cu impulsuri, a căror funcționare se bazează pe utilizarea semnalelor discrete. Cel mai simplu model matematic al unui semnal discret este un set numărabil de puncte (- un număr întreg) pe axa timpului, în fiecare dintre care se determină valoarea de referință a semnalului. De regulă, pasul de eșantionare pentru fiecare semnal este constant.

Este clar intuitiv că semnalele analogice care variază rapid în timp necesită un pas mic pentru a fi eșantionate.

Trebuie avut în vedere că, în esență, orice semnal discret sau digital (vorbim despre un semnal - un proces fizic, și nu un model matematic) este un semnal analogic.

Nu există o graniță de netrecut între semnalele deterministe și aleatorii. Foarte des, în condițiile în care nivelul de interferență este mult mai mic decât nivelul unui semnal util cu o formă cunoscută, un model determinist mai simplu se dovedește a fi destul de adecvat sarcinii.

Ca purtător de mesaje, sunt utilizate oscilații electromagnetice de înaltă frecvență (unde radio) din domeniul adecvat, care se pot propaga pe distanțe mari.

Oscilația frecvenței purtătoare emisă de emițător se caracterizează prin: amplitudine, frecvență și fază inițială. În general, se prezintă sub forma:

i = I m sin(ω 0 t + Ψ 0),

Unde: i este valoarea instantanee a curentului oscilației purtătorului;

Sunt este amplitudinea curentului oscilației purtătorului;

ω 0 este frecvența unghiulară a oscilației purtătorului;

Ψ 0 – faza inițială a undei purtătoare.

Semnalele primare (mesaj transmis, convertit în formă electrică) care controlează funcționarea emițătorului pot modifica unul dintre acești parametri.

Procesul de control al parametrilor de curent de înaltă frecvență folosind un semnal primar se numește modulare (amplitudine, frecvență, fază). Termenul „manipulare” este folosit pentru tipurile de transmisie telegrafică.

În comunicațiile radio, semnalele radio sunt folosite pentru a transmite informații:

radiotelegraf;

radiotelefon;

fototelegrafic;

telecod;

tipuri complexe de semnale.

Comunicarea radiotelegrafică diferă: prin metoda telegrafiei; conform metodei de manipulare; privind utilizarea codurilor telegrafice; prin utilizarea canalului radio.

În funcție de metoda și viteza de transmisie, comunicațiile radiotelegrafice sunt împărțite în manuale și automate. Cu transmisia manuală, manipularea se efectuează cu o cheie telegrafică folosind codul MORSE. Viteza de transmisie (pentru recepția auditivă) este de 60-100 de caractere pe minut.

Cu transmisia automată, manipularea este efectuată cu dispozitive electromecanice, iar recepția se realizează cu ajutorul mașinilor de imprimat. Viteza de transmisie 900–1200 de caractere pe minut.

Conform metodei de utilizare a canalului radio, transmisiile telegrafice sunt împărțite în un singur canal și multicanal.

Conform metodei de manipulare, cele mai comune semnale telegrafice includ semnale cu codare în amplitudine (AT - telegraf cu amplitudine - A1), cu codare cu deplasare în frecvență (FT și DFT - telegrafie în frecvență și telegrafie cu frecvență dublă - F1 și F6), cu fază relativă tastare shift (OFT - telegrafie de fază - F9).

Pentru utilizarea codurilor telegrafice se folosesc sisteme telegrafice cu codul MORSE; sisteme start-stop cu coduri de 5 și 6 cifre și altele.

Semnalele telegrafice sunt o succesiune de impulsuri dreptunghiulare (parcele) de aceeași durată sau de durată diferită. Parcela cu cea mai scurtă durată se numește elementar.

Parametrii de bază ai semnalelor telegrafice: viteza telegrafiei (V); frecvența de manipulare (F);latimea spectrului (2D f).

viteza telegrafiei V egal cu numărul de cipuri transmise într-o secundă, măsurat în baud. La o rată de telegrafie de 1 baud, un cip este transmis pe 1 s.

Frecvența de tastare F egală numeric cu jumătate din viteza telegrafiei Vși se măsoară în herți: F=V/2 .

Semnal telegrafic cu cheie de schimbare a amplitudinii are un spectru (Fig.2.2.1.1), care, pe lângă frecvența purtătoare, conține un număr infinit de componente de frecvență situate pe ambele părți ale acesteia, la intervale egale cu frecvența de manipulare F. trei componente ale spectrului situate pe ambele părți. a transportatorului. Astfel, lățimea spectrului semnalului RF telegrafic cu cheie cu schimbare de amplitudine este egală cu 6F. Cu cât frecvența de tastare este mai mare, cu atât spectrul de semnal telegrafic RF este mai larg.

Orez. 2.2.1.1. Reprezentarea temporală și spectrală a semnalului AT

La tastare cu deplasare de frecvență curentul din antenă nu se modifică în amplitudine, ci doar frecvența se modifică în funcție de schimbarea semnalului de manipulare. Spectrul semnalului FT (DFT) (Fig. 2.2.1.2) este, parcă, spectrul a două (patru) oscilații independente cu deplasare de amplitudine cu frecvențe purtătoare proprii. Diferența dintre frecvența „apăsării” și frecvența „strângerii” se numește spațiere de frecvență, notată ∆fși poate fi în intervalul 50 - 2000 Hz (cel mai adesea 400 - 900 Hz). Lățimea spectrului semnalului FT este 2∆f+3F.

Fig.2.2.1.2. Reprezentarea temporală și spectrală a semnalului de ciripit

Pentru a crește debitul legăturii radio, sunt utilizate sisteme radiotelegrafice multicanal. În acestea, pe o frecvență purtătoare a emițătorului radio, pot fi transmise simultan două sau mai multe programe telegrafice. Există sisteme cu multiplexare prin diviziune de frecvență a canalelor, cu diviziune în timp a canalelor și sisteme combinate.

Cel mai simplu sistem cu două canale este sistemul de telegrafie cu frecvență dublă (DFT). Semnalele manipulate în frecvență în sistemul DCT sunt transmise prin modificarea frecvenței purtătoare a emițătorului datorită efectului simultan al semnalelor a două dispozitive telegrafice asupra acestuia. Aceasta folosește faptul că semnalele a două dispozitive care funcționează simultan pot avea doar patru combinații de mesaje transmise. Cu această metodă, în orice moment, este emis un semnal de o frecvență, corespunzător unei anumite combinații de tensiuni manipulate. Dispozitivul receptor are un decodor, cu ajutorul căruia se formează transmisii telegrafice de tensiune constantă prin două canale. Multiplexarea în frecvență constă în faptul că frecvențele canalelor individuale sunt situate în diferite părți ale intervalului total de frecvență și toate canalele sunt transmise simultan.

Odată cu împărțirea în timp a canalelor, legătura radio este furnizată fiecărui dispozitiv telegrafic secvenţial cu ajutorul distribuitorilor (Fig. 2.2.1.3).

Fig.2.2.1.3. Sistem multicanal de împărțire a timpului

Pentru transmiterea mesajelor radiotelefonice se folosesc în principal semnale de înaltă frecvență modulate în amplitudine și modulate în frecvență. Semnalul de joasă frecvență modulator este o colecție de un număr mare de semnale de diferite frecvențe situate într-o anumită bandă. Lățimea spectrului unui semnal telefonic standard de joasă frecvență, de regulă, ocupă o bandă de 0,3-3,4 kHz.