Thực đơn
trang chủChương trình

Máy dò tần số (bộ giải điều chế). Nghiên cứu sự kết hợp tối ưu

Mục tiêu của công việc

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của bộ giải điều chế. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện nhiễu. Nghiên cứu ảnh hưởng của ngưỡng đến xác suất lỗi trong AM.

Mô tả ngắn gọn về các mạch và tín hiệu đang nghiên cứu

Công việc sử dụng một giá đỡ đa năng với bộ phận “MODULATOR-DEMODULATOR” có thể thay thế được, sơ đồ chức năng của nó được minh họa trong Hình. 20.1.

Nguồn tín hiệu số là ENCODER-1, tạo ra một chuỗi tuần hoàn gồm năm ký hiệu. Bằng cách sử dụng công tắc bật tắt, bạn có thể đặt bất kỳ tổ hợp mã năm thành phần nào, được biểu thị bằng một dòng gồm năm đèn LED có dòng chữ “TRANSMITTED”.


Trong khối MODULATOR, việc điều chế (thao tác) các ký hiệu nhị phân của dao động “tần số cao” theo biên độ, tần số hoặc pha xảy ra, tùy thuộc vào vị trí của công tắc “MODULATION TYPE” – AM, FM, FM hoặc OPM. Khi công tắc ở vị trí “không”, đầu ra của bộ điều biến được kết nối với đầu vào của nó (không điều chế).

KÊNH truyền thông là bộ cộng tín hiệu từ đầu ra của bộ điều biến và nhiễu, bộ tạo tín hiệu (GN) được đặt trong khối NGUỒN TÍN HIỆU. Một bộ tạo nhiễu gần như trắng bên trong, mô phỏng nhiễu kênh liên lạc, hoạt động ở cùng dải tần với phổ của tín hiệu được điều chế (12–28 kHz).

Bộ giải mã được chế tạo theo mạch mạch lạc có hai nhánh; chuyển đổi các loại điều chế là phổ biến với bộ điều biến. Theo đó, các tín hiệu tham chiếu S 0 và S 1 và điện áp ngưỡng tại các điểm điều khiển của chân đế sẽ tự động thay đổi khi loại điều chế được thay đổi.

Dấu hiệu ( × ) sơ đồ chức năng thể hiện các bộ nhân tín hiệu analog được chế tạo trên các IC chuyên dụng. Các khối tích hợp được thực hiện trên các bộ khuếch đại hoạt động. Công tắc điện tử (không hiển thị trong sơ đồ) xả tụ điện tích hợp trước khi bắt đầu mỗi ký hiệu.

Bộ cộng (å) được thiết kế để đưa ra các giá trị điện áp ngưỡng tùy thuộc vào năng lượng của tín hiệu tham chiếu S 1 và S 0 .

Khối “RU”, một thiết bị quyết định, là một bộ so sánh, tức là một thiết bị so sánh điện áp ở đầu ra của các bộ cộng. Bản thân “giải pháp”, tức là. tín hiệu “0” hoặc “1” được áp dụng cho đầu ra bộ giải điều chế tại thời điểm trước khi kết thúc mỗi ký hiệu và được lưu cho đến khi “quyết định” tiếp theo được đưa ra. Thời điểm đưa ra “quyết định” và việc phóng điện tiếp theo của tụ điện trong bộ tích hợp được thiết lập bởi một mạch logic đặc biệt điều khiển các công tắc điện tử.

Để giải điều chế tín hiệu từ PSKM, các khối (không hiển thị trong sơ đồ) được thêm vào mạch giải điều chế PM, mạch này so sánh các quyết định trước đó và sau đó của bộ giải điều chế PM, từ đó có thể đưa ra kết luận về việc nhảy pha (hoặc thiếu của nó) trong ký hiệu nhận được. Nếu có bước nhảy như vậy, tín hiệu “1” sẽ được gửi đến đầu ra bộ giải điều chế; nếu không, tín hiệu “0”. Khối có thể thay thế chứa một công tắc bật tắt chuyển pha ban đầu (j) của dao động tham chiếu (0 hoặc p) - chỉ dành cho PM và OFM. Để bộ giải điều chế hoạt động bình thường, công tắc bật tắt phải ở vị trí 0.

Với khóa biên độ, có thể đặt ngưỡng theo cách thủ công để nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến xác suất xảy ra lỗi khi nhận ký hiệu. Xác suất lỗi được đánh giá trong PC bằng cách đếm số lỗi trong một thời gian phân tích nhất định. Bản thân các tín hiệu lỗi (ở dạng ký hiệu hoặc “chữ cái”) được tạo ra trong một khối đặc biệt của chân đế (“KIỂM SOÁT LỖI”) nằm bên dưới khối DAC. Để theo dõi trực quan các lỗi, chân đế có đèn LED.

Dụng cụ đo được sử dụng là máy hiện sóng hai kênh, vôn kế tích hợp và PC hoạt động ở chế độ đếm lỗi.

Bài tập về nhà

Nghiên cứu các phần chính của chủ đề bằng cách sử dụng các bài giảng và tài liệu:.

Nhiệm vụ thí nghiệm

1. Quan sát dạng sóng của tín hiệu tại các điểm khác nhau trong mạch giải điều chế khi kênh không bị nhiễu.

2. Quan sát sự xuất hiện của lỗi trong hoạt động của bộ giải điều chế khi có nhiễu trong kênh. Ước tính xác suất lỗi cho AM và FM ở tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cố định.

3. Tìm sự phụ thuộc của xác suất sai số AM vào điện áp ngưỡng.

Hướng dẫn

1. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện không bị nhiễu.

1.1. Lắp ráp sơ đồ đo theo Hình 2. 20.2. Sử dụng công tắc bật tắt CODER-1, quay số bất kỳ tổ hợp nhị phân nào gồm 5 phần tử. Đặt núm điều khiển “THRESHOLD AM” ở vị trí ngoài cùng bên trái. Trong trường hợp này, bộ điều chỉnh bị tắt và ngưỡng được đặt tự động khi thay đổi loại điều chế. Đặt công tắc pha dao động tham chiếu DEMODULATOR về vị trí “0”. Kết nối đầu ra của bộ tạo nhiễu (NG) trong khối SIGNAL SOURCES với đầu vào N(t) kênh thông tin liên lạc. Chiết áp đầu ra của máy tạo tiếng ồn ở vị trí cực bên trái (không có điện áp nhiễu). Kết nối đầu vào đồng bộ hóa bên ngoài của máy hiện sóng với ổ cắm C2 trong khối SOURCES và chuyển bộ khuếch đại làm lệch chùm tia dọc sang chế độ đầu vào mở (để đi qua các thành phần không đổi của các quá trình đang nghiên cứu).


1.2. Sử dụng nút để chuyển đổi các loại điều chế để cài đặt tùy chọn “0”, tương ứng với tín hiệu ở đầu vào MODULATOR. Chụp biểu đồ dao động của tín hiệu này và không thay đổi chế độ quét của máy hiện sóng, chọn một trong các loại điều chế (AM). Vẽ biểu đồ dao động tại các điểm điều khiển của bộ giải điều chế:

· ở đầu vào bộ giải điều chế;

· tại đầu ra của số nhân (trên cùng một tỷ lệ dọc theo trục tung);

· ở đầu ra của các bộ tích hợp (cũng trên cùng quy mô);

· ở đầu ra của bộ giải điều chế.

Trên tất cả các biểu đồ dao động thu được, hãy đánh dấu vị trí của trục thời gian (tức là vị trí của mức tín hiệu bằng 0). Để thực hiện việc này, bạn có thể cố định vị trí của đường quét khi đóng các đầu vào của máy hiện sóng.

1.3. Lặp lại bước 1.2 cho một kiểu thao tác khác (FM).

2. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện nhiễu.

2.1. Đặt công tắc LOẠI MODULATION thành FM. Kết nối một trong các đầu vào của máy hiện sóng hai chùm tia với đầu vào của bộ điều biến và đầu vào thứ hai với đầu ra của bộ giải điều chế. Thu được dạng sóng tĩnh của các tín hiệu này.

2.2. Bằng cách tăng dần mức nhiễu (sử dụng chiết áp GS) để đạt được sự xuất hiện “lỗi” hiếm gặp trên biểu đồ dao động đầu ra hoặc trên màn hình đầu ra ĐƯỢC CHẤP NHẬN.

2.3. Sử dụng máy hiện sóng, đo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đã thiết lập. Để thực hiện việc này, hãy tắt nguồn nhiễu theo tuần tự, đo độ dao động tín hiệu ở đầu vào bộ giải điều chế (theo vạch chia trên màn hình) – 2 MỘT– (tức là biên độ gấp đôi của tín hiệu) và bằng cách ngắt kết nối nguồn tín hiệu khỏi đầu vào kênh và khôi phục tín hiệu nhiễu, đo đỉnh nhiễu (cũng theo đơn vị) – 6 giây. Đã tìm thấy mối quan hệ MỘT/s thêm vào bảng. 20.1.

2.4. Sử dụng công tắc “Loại điều chế”, đặt tuần tự AM, FM và FM, quan sát tần suất lỗi từ các nhấp nháy của đèn LED “ERROR” hoặc từ biểu đồ dao động của tín hiệu đầu ra bộ giải điều chế. Đưa kết quả quan sát vào báo cáo.

2.5. Không thay đổi mức nhiễu trong kênh, hãy đo xác suất xảy ra lỗi bộ giải điều chế khi nhận ký hiệu trong thời gian phân tích hữu hạn (nghĩa là ước tính xác suất lỗi). Để thực hiện việc này, hãy đặt PC ở chế độ đo xác suất lỗi (xem PHỤ LỤC) và đặt thời gian phân tích thành 10–30 giây. Bắt đầu với FM (sau đó là FM và AM), xác định số lỗi trong quá trình phân tích và ước tính xác suất xảy ra lỗi. Nhập dữ liệu thu được vào bảng. 20.1.

Bảng 20.1

Ước tính xác suất xảy ra lỗi tại MỘT/s = hằng
3. Sự phụ thuộc của xác suất lỗi vào điện áp ngưỡng trong bộ giải điều chế đối với AM.

3.1. Đặt công tắc MODULATION TYPE thành AM. Đặt chiết áp đầu ra của bộ tạo tiếng ồn ở mức tối thiểu. Sử dụng máy hiện sóng được kết nối với đầu ra của bộ tích phân phía dưới, đo sự dao động điện áp từ đỉnh đến đỉnh theo chiều dọc tính bằng vôn - bạn tối đa.

3.2. Chuẩn bị một cái bàn. 20.2, cung cấp ít nhất 5 giá trị ngưỡng trong đó bạn bởi vì.

Bảng 20.2

Ước tính xác suất lỗi tùy theo ngưỡng (đối với AM)

3.3. Sử dụng chiết áp “THRESHOLD AM” để đặt giá trị ngưỡng bạn max /2 (đo điện áp " E 1/2" tại điểm kiểm tra bộ giải điều chế bằng vôn kế DC). Tăng mức nhiễu trong kênh cho đến khi xảy ra lỗi hiếm gặp. Không thay đổi mức nhiễu, hãy đo ước tính xác suất lỗi cho ngưỡng này ( bạn max /2), sau đó cho tất cả các giá trị khác bạn bởi vì. Xây dựng biểu đồ phụ thuộc Rôi = j ( bạn por).

Báo cáo

Báo cáo phải có:

1) sơ đồ chức năng của phép đo;

2) biểu đồ dao động, bảng và đồ thị cho tất cả các điểm đo;

3) kết luận theo đoạn văn. 2.4 và 3.3.

Câu hỏi kiểm soát

1. Mục đích của bộ giải điều chế trong hệ thống truyền thông kỹ thuật số là gì? Sự khác biệt chính của nó so với bộ giải điều chế hệ thống tương tự là gì?

2. Tích số chấm của tín hiệu là gì? Nó được sử dụng như thế nào trong thuật toán giải điều chế?

3. Có thể sử dụng các bộ lọc phù hợp trong bộ giải điều chế tối ưu không?

4. “Tiêu chí quan sát viên lý tưởng” là gì?

5. “Quy tắc khả năng tối đa” là gì?

6. Ngưỡng giải được chọn như thế nào? Điều gì xảy ra nếu bạn thay đổi nó?

7. Thuật toán ra quyết định trong RU là gì?

8. Giải thích mục đích của từng khối giải điều chế.

10. Đưa ra thuật toán bộ giải điều chế tối ưu và sơ đồ chức năng của nó cho AM.

11. Đưa ra thuật toán giải điều chế tối ưu và sơ đồ chức năng của nó cho FM.

12. Giải thích sự khác biệt về khả năng chống ồn của hệ thống thông tin liên lạc với các loại điều chế khác nhau.

13. Giải thích dạng sóng thu được tại các điểm kiểm tra khác nhau của bộ giải điều chế (đối với một trong các loại điều chế).

Phòng thí nghiệm 21



Một năm đã trôi qua kể từ khi hội thảo về chủ đề gây được sự quan tâm và thu hút 10 nghìn lượt khách tham quan trong thời gian này. Một phân tích các ý kiến ​​cho thấy các câu hỏi nảy sinh liên quan đến lý thuyết .

Làm thế nào một máy dò biên độ thông thường có thể tách tần số âm thanh khỏi FM (tín hiệu FM)?

Chúng ta hãy cùng nhau xem xét các ghi chú trên máy thu thanh để tìm ra câu trả lời.

Hãy kết nối một máy phát điện có dao động điều chế tần số với một diode có điện trở tải và thu được hình dạng dòng điện chỉnh lưu qua điện trở và điện áp không đổi không phụ thuộc vào tần số lệch .


Không có chuyển đổi!

Đầu ra bằng không!

Thông thường vào thời điểm này, một số học sinh ngủ quên và ở lại trên xe buýt, và chúng tôi cùng với Shurik từ “Chiến dịch Y”, người hùng trong tác phẩm của Gaidai, sẽ xuống bến xe buýt sau một bản tóm tắt cảm động, có lẽ đã ố vàng theo thời gian. từ chính bộ phim đó và cố gắng tìm ra nó vì mảnh giấy tiếp theo có thể chứa đựng những điều thú vị nhất.

Trong ô vuông thứ hai, tín hiệu FM bị giới hạn biên độ (biên độ) phải được chuyển đổi sang loại điều chế khác. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống quán tính tuyến tính, hệ thống này cho phép bạn đạt được sự phụ thuộc của hệ số truyền vào tần số.

Hệ thống quán tính tuyến tính đơn giản và phổ biến nhất là một mạch dao động, trong đó việc điều chỉnh một trạm được thực hiện trên bất kỳ độ dốc nào của nó và tín hiệu FM lại chuyển thành AM.

Bây giờ ở hình vuông thứ ba có một hệ thống không có quán tính phi tuyến, ví dụ như máy dò biên độ.


Vậy máy dò biên độ có thể tách tần số âm thanh khỏi tín hiệu FM không?

Tại sao không, nếu tín hiệu FM lần đầu tiên được chuyển đổi thành tín hiệu AM và bộ dò biên độ được sử dụng để tách tần số âm thanh!

Đơn giản như thế! Đây chính là sức mạnh của ghi chú! Có người đã thành thật phục vụ bạn một giờ học tập, và trong thời gian này, bạn thậm chí còn không có thời gian để nhai nửa chiếc xúc xích và uống một cốc nước rỗng, khi mọi thứ đã trở nên rõ ràng! Để trả thù, tôi sẽ rót thêm nước cho bạn!

Chúng tôi chỉ tập trung vào loại phát hiện tín hiệu FM đơn giản nhất. Nhưng phương pháp này có nhược điểm của nó. Đây là một phần làm việc nhỏ của đặc tính độ dốc đường viền, thậm chí khó có thể gọi là tuyến tính, vì do độ cong của nó, tín hiệu giải điều chế sẽ có biến dạng phi tuyến đáng kể. Bản thân mạch điện có khả năng hoạt động và thích ứng với thời tiết cũng như sự thay đổi của nhiệt độ môi trường, thay đổi cách điều chỉnh cộng hưởng của nó và do đó tiếp tục tạo ra các biến dạng phi tuyến thậm chí còn lớn hơn, thở khò khè và hắng giọng như một người nói trong loa, như thể anh ấy thực sự bị cảm lạnh.

Một nỗ lực để mở rộng phần tuyến tính của đặc tính được thực hiện:

1. trong máy dò FM kéo đẩy cân bằng trên hai mạch tách rời nhau;

2. trong máy dò FM có mạch ghép (bộ phân biệt);

3. trong máy dò tỷ lệ FM hoặc máy dò phân đoạn, trong đó tỷ lệ hoặc phần điện áp được chỉnh lưu thay đổi theo quy luật tần số điều chế;

4. trong máy dò pha.

Tất cả bốn sơ đồ đều rất giống nhau, ít nhất ở chỗ chúng chứa một bộ dò biên độ (hai trong số chúng) và một bộ giới hạn biên độ (mặc dù bộ phát hiện tỷ lệ đã là một bộ giới hạn), nhưng nguyên lý hoạt động của tất cả đều khác nhau. Bây giờ tôi sẽ không lật tờ giấy, nếu không bạn có thể thực sự ngủ quên.

Tôi sẽ chỉ nói rằng phương pháp chuyển đổi tín hiệu thành điện áp xung với sự chuyển đổi tiếp theo thành tần số âm thanh bằng cách sử dụng các linh kiện điện tử không cảm ứng sẽ giúp giải quyết triệt để vấn đề về mạch điện đã được thực hiện trong môn tự chọn.

Tôi chỉ cần nhắc bạn rằng một máy dò như vậy sẽ hoạt động khi chọn tần số trung gian thấp và máy thu sẽ trở nên xuất sắc với khả năng chuyển đổi tần số kép.

Trong các mạch tích hợp hiện đại dành cho máy thu hộ gia đình, FM đã được triển khai trong 30 năm. máy dò cầu phương. Mạch giống như một bộ trộn cân bằng, chỉ thay vì hai tín hiệu khác nhau, một đầu vào nhận tín hiệu FM, được căn chỉnh trong bộ giới hạn biên độ và đầu vào còn lại nhận cùng một tín hiệu, nhưng được thay đổi tần số theo sự dịch pha, nhờ sự dịch pha. mạch (mạch LC tham số hoặc bộ lọc tinh thể áp điện). Máy dò tạo ra tín hiệu, biên độ của tín hiệu này phụ thuộc vào độ lệch tần số. Các kế hoạch này được thực hiện trong các bài viết:

Chúc mọi người may mắn kiểm tra! Tôi cũng đã từng là sinh viên!

Bài giảng tại Khoa Thiết bị Thu sóng Vô tuyến Matxcova. Huân chương Cờ đỏ của Viện Kỹ thuật Điện Lao động Truyền thông. Khoa buổi tối. 1982

Bộ dò tần số là một trong những thành phần quan trọng của bất kỳ máy thu VHF FM nào, vì chất lượng tín hiệu âm thanh ở đầu ra máy thu phụ thuộc vào chất lượng của nó. Tai người không cảm nhận được tín hiệu điều chế HF mà chỉ cảm nhận được tín hiệu điều chế biên độ LF. Để chuyển đổi điều chế trò chuyện thành điều chế biên độ, cần có máy dò FM. Tín hiệu điều chế tần số trông như thế này:
Do các máy dò phân đoạn và bộ phân biệt phổ biến dựa trên máy biến áp HF có thiết lập khá khó khăn và khá khó chế tạo (đặc biệt là khi không có kinh nghiệm), tôi đã cố gắng tạo ra một số phiên bản máy dò FM không có cuộn dây, máy biến áp và mạch điện.

Sơ đồ thể hiện một cách tổng quát một bộ khuếch đại pentode cổ điển, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn hoạt động của máy dò FM ở trên: Tín hiệu IF được khuếch đại qua tụ điện C3 được đưa vào lưới điều khiển của đèn, nhưng theo đường dẫn (tín hiệu) của nó có một chuỗi Z1R2, mục đích của nó là đặt độ lệch DC trên lưới, đồng thời làm giảm hệ số chất lượng bộ cộng hưởng thạch anh(đừng nhầm lẫn với thiết bị phân biệt áp điện). Do bộ cộng hưởng thạch anh ban đầu được sản xuất cho một tần số nhất định nên dải điều chỉnh của nó khá hẹp và nhỏ hơn nhiều lần so với dải điều chế. Để mở rộng băng tần, bộ cộng hưởng được nối tắt bằng điện trở. Nếu điều này không được thực hiện, thì bộ cộng hưởng ở một số phần của tín hiệu FM sẽ rơi vào dải điều chế, nhưng ở những phần khác thì không, do đó, tín hiệu AM ở đầu ra máy dò sẽ bị méo rất nhiều. Với hệ số chất lượng giảm, dải điều chỉnh của bộ cộng hưởng tăng lên, nhưng vẫn do cộng hưởng cơ học nên điện trở động tối thiểu của tấm thạch anh và biên độ dao động cực đại sẽ nằm trong dải tần mà bộ cộng hưởng được điều chỉnh cơ học. Do điều chế tần số làm thay đổi tần số của tín hiệu cao hơn hoặc thấp hơn so với cộng hưởng cơ học, nên điện trở động của tấm thay đổi tỷ lệ với tần số của tín hiệu, từ đó biến FM thành AM. Mạch này hoạt động tốt với đèn 6zh1p, 6f1p, 6zh9p.

Nhưng mạch này được lắp ráp “bằng phần cứng”:

Mạch này dựa trên nguyên lý của một “bộ cộng hưởng không được kích thích”. Đây cũng là mạch khuếch đại pentode nhưng ở đây bộ cộng hưởng thạch anh ở dạng phản hồi được điều chỉnh bởi điện trở R4. Toàn bộ ý tưởng là đưa độ lợi đến trạng thái mà máy dò FM sắp phát sáng. Thực tế là bộ cộng hưởng thạch anh có cả cộng hưởng song song và cộng hưởng nối tiếp. Ở đây, một loạt một được sử dụng tùy thuộc vào độ lệch tần số so với điểm cộng hưởng, điện dung thông lượng của bộ cộng hưởng (do điện trở động) cũng thay đổi tỷ lệ với tín hiệu FM, từ đó chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ FM sang AM. Trong mạch này, bộ cộng hưởng có thể được thay thế bằng tụ điện và tín hiệu FM có thể được thu trên độ dốc của đáp ứng tần số (cách xa tâm tín hiệu IF một chút), nhưng chất lượng tín hiệu và biên độ của nó sẽ bị ảnh hưởng. thấp hơn nhiều. Khi phản hồi được đặt về cạnh dao động của máy dò, đèn sẽ phát huy tối đa biên độ dao động của dòng điện xoay chiều do bộ cộng hưởng tạo ra. Nếu bạn đưa máy dò vào chế độ dao động, thì sẽ nghe thấy âm nền mạnh ở đầu ra (phát hiện dao động của máy phát) và khi điều chỉnh vào đài phát thanh, bạn sẽ nghe thấy tiếng rít, vì thạch anh hoạt động ở tần số riêng của nó và trùng với tần số của nó. với sóng mang của đài phát thanh (tín hiệu IF), sẽ nghe thấy các dao động chênh lệch.

Và đây là cách bố trí này:

Mạch hoạt động tốt với đèn 6zh2p, 6k13p.

Và đây là sơ đồ thứ ba:

Tóm lại, tôi muốn nói rằng cả ba mạch đều hoàn thành “trách nhiệm” của mình, nhưng máy dò FM theo mạch đầu tiên có mức tín hiệu đầu ra cao hơn, vì mạch hoạt động tốt với các pentode có đặc tính ngắn (không phải vậy). có thể thay đổi mức tăng một cách trơn tru) và bạn cũng sẽ phải chọn điện trở R2 cho bộ cộng hưởng cụ thể được sử dụng. Sơ đồ thứ hai làm chúng tôi hài lòng với cách tiếp cận nhẹ nhàng hơn đối với điểm tạo và “bắt” điểm phát hiện. Mạch thứ ba nằm giữa mạch thứ nhất và mạch thứ hai, vì nó có mức tăng lớn hơn so với mạch thứ hai và cấu hình linh hoạt hơn so với mạch thứ nhất.

Chúc các thí nghiệm vui vẻ!!!
Artem (UA3IRG)

Nghiên cứu sự kết hợp tối ưu

MỤC TIÊU CÔNG VIỆC

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của bộ giải điều chế. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện nhiễu. Nghiên cứu ảnh hưởng của ngưỡng đến xác suất lỗi trong AM.

1.Mã hóa và điều chế

Trong các hệ thống hiện đại để truyền các thông điệp rời rạc, người ta thường phân biệt giữa hai nhóm thiết bị tương đối độc lập: codec và modem. Bộ giải mãđược gọi là các thiết bị chuyển đổi tin nhắn thành mã (bộ mã hóa) và mã thành tin nhắn (bộ giải mã) và modem- thiết bị chuyển đổi mã thành tín hiệu (bộ điều biến) và tín hiệu thành mã (bộ giải điều chế).

Khi truyền tin nhắn liên tục Tại)đầu tiên nó được chuyển đổi thành tín hiệu điện sơ cấp b(t), rồi thích; Thông thường, tín hiệu được tạo bằng bộ điều biến s(t),được gửi đến đường truyền thông. Cú xoay được chấp nhận x(t) trải qua các biến đổi nghịch đảo, do đó tín hiệu chính bị cô lập b(t). Bằng cách sử dụng nó, tin nhắn sau đó sẽ được xây dựng lại với độ chính xác khác nhau. Tại).

Các nguyên tắc chung của điều chế được coi là đã biết. Chúng ta hãy tập trung ngắn gọn vào các tính năng của điều chế rời rạc.

Với điều chế rời rạc, thông điệp được mã hóa MỘT, là một chuỗi các ký hiệu mã-( b i ), được chuyển đổi thành một chuỗi các phần tử (thông điệp) của tín hiệu ( S Tôi). Trong trường hợp cụ thể, điều chế rời rạc được giảm xuống dưới tác dụng của các ký hiệu mã trên sóng mang f(t).

Thông qua điều chế, một trong các tham số sóng mang thay đổi theo quy luật được xác định bởi mã. Trong truyền dẫn trực tiếp, sóng mang có thể là dòng điện một chiều, các thông số thay đổi của nó là độ lớn và hướng của dòng điện. Thông thường, dòng điện xoay chiều (dao động điều hòa) được sử dụng làm sóng mang, như trong điều chế liên tục. Trong trường hợp này, có thể thu được các điều chế biên độ (AM), tần số (FM) và pha (PM). Điều chế rời rạc thường được gọi là thao tác và thiết bị thực hiện điều chế rời rạc (bộ điều biến rời rạc) được gọi là bộ điều khiển hoặc bộ tạo tín hiệu.

Trong hình.1. Các dạng sóng trong mã nhị phân cho các loại thao tác khác nhau được đưa ra. Với AM, ký hiệu 1 tương ứng với việc truyền dao động sóng mang trong thời gian T (gửi), ký hiệu 0 - không có dao động (tạm dừng). Trong việc truyền sóng mang FM có tần số f 1 tương ứng với ký hiệu 1 và sự truyền dao động có tần số f O tương ứng với 0. Với PM nhị phân, pha sóng mang thay đổi 180 0 với mỗi lần chuyển đổi từ 1 sang 0 và từ 0 sang

Trong thực tế, hệ thống điều chế pha tương đối (RPM) đã được ứng dụng. Không giống như PM, với OFM, pha của tín hiệu được tính không phải từ một số tiêu chuẩn nào đó mà từ pha của phần tử trước đó của tín hiệu. Trong trường hợp nhị phân, ký hiệu 0 được truyền bởi một đoạn hình sin với pha ban đầu của phần tử tín hiệu trước đó và ký hiệu 1 bởi cùng một đoạn có pha ban đầu khác với pha ban đầu của phần tử tín hiệu trước đó . Trong OFM, việc truyền bắt đầu bằng việc gửi một phần tử không mang thông tin, đóng vai trò là tín hiệu tham chiếu để so sánh pha của phần tử tiếp theo.


2. GIẢI MÃ VÀ GIẢI MÃ

Việc tái tạo lại bản tin đã truyền ở bên nhận thường được thực hiện theo trình tự sau. Lần đầu tiên được sản xuất giải điều chế tín hiệu. Trong các hệ thống truyền tin nhắn liên tục, nhờ giải điều chế, tín hiệu chính đại diện cho tin nhắn được truyền sẽ được khôi phục.

Kết quả là trong các hệ thống truyền tải thông điệp rời rạc giải điều chế chuỗi các phần tử tín hiệu được chuyển đổi thành chuỗi các ký hiệu mã, sau đó chuỗi này được chuyển đổi thành chuỗi các phần tử bản tin. Sự chuyển đổi này được gọi là giải mã.

Bộ phận của thiết bị nhận có nhiệm vụ phân tích tín hiệu đến và đưa ra quyết định về tin nhắn được truyền đi được gọi là phương án quyết định.

Trong các hệ thống truyền thông điệp rời rạc, mạch quyết định thường bao gồm hai phần: phần thứ nhất - bộ giải điều chế va thu hai - bộ giải mã

Đầu vào của bộ giải điều chế từ đầu ra của kênh liên lạc nhận được tín hiệu bị méo do nhiễu cộng và nhân. Ở đầu ra của bộ giải điều chế, một tín hiệu rời rạc được tạo ra, tức là một chuỗi các ký hiệu mã. Thông thường, một đoạn (phần tử) tín hiệu liên tục nhất định được modem chuyển đổi thành một ký hiệu mã (tiếp nhận từng phần tử). Nếu ký hiệu mã này luôn trùng với ký hiệu được truyền (được nhận ở đầu vào của bộ điều biến), thì quá trình giao tiếp sẽ không có lỗi. Nhưng như đã biết, hiện tượng nhiễu khiến không thể tái tạo lại ký hiệu mã được truyền từ tín hiệu nhận được một cách chắc chắn tuyệt đối.

Mỗi bộ giải điều chế được mô tả về mặt toán học bằng một định luật theo đó tín hiệu liên tục nhận được ở đầu vào của nó sẽ được chuyển đổi thành ký hiệu mã. Luật này được gọi là quy tắc quyết định hoặc sơ đồ quyết định. Nói chung, các bộ giải điều chế với các quy tắc quyết định khác nhau sẽ tạo ra các quyết định khác nhau, một số trong đó sẽ đúng và một số khác sẽ không chính xác.

Chúng tôi sẽ giả định rằng các thuộc tính của nguồn tin nhắn và bộ mã hóa đã được biết. Ngoài ra, bộ điều biến đã được biết đến, tức là nó được chỉ định việc triển khai phần tử tín hiệu nào tương ứng với một ký hiệu mã cụ thể và mô hình toán học của kênh liên tục cũng được chỉ định. Cần phải xác định bộ giải điều chế (quy tắc quyết định) nên là gì để đảm bảo chất lượng thu tín hiệu tối ưu (tức là tốt nhất có thể).

Vấn đề này lần đầu tiên được đặt ra và giải quyết (đối với kênh Gaussian) vào năm 1946 bởi nhà khoa học kiệt xuất Liên Xô V. A. Kotelnikov. Trong cài đặt này, chất lượng được đánh giá bằng xác suất nhận được ký hiệu chính xác. Xác suất tối đa này

cho một loại điều chế nhất định V.A. Kotelnikov được gọi là và bộ giải điều chế cung cấp mức tối đa này là máy thu lý tưởng. Từ định nghĩa này, có thể thấy rằng không có bộ giải điều chế thực sự nào có xác suất nhận được chính xác một ký hiệu có thể lớn hơn trong một bộ thu lý tưởng.

Thoạt nhìn, nguyên tắc đánh giá chất lượng tiếp nhận bằng xác suất tiếp nhận chính xác một biểu tượng có vẻ khá tự nhiên và thậm chí là nguyên tắc duy nhất khả thi. Dưới đây sẽ chỉ ra rằng điều này không phải lúc nào cũng đúng và có những tiêu chí chất lượng khác có thể áp dụng trong một số trường hợp cụ thể.

3. NHẬN TÍN HIỆU NHƯ VẤN ĐỀ THỐNG KÊ

Thông thường, phương pháp truyền (phương pháp mã hóa và điều chế) được đưa ra và cần xác định khả năng chống ồn mà các phương pháp thu khác nhau cung cấp. Phương pháp quản lý nào có thể là tối ưu? Những vấn đề này là chủ đề xem xét của lý thuyết về khả năng chống ồn, cơ sở được phát triển bởi Viện sĩ V. A. Kotelnikov.

Khả năng chống nhiễu của hệ thống thông tin liên lạc là khả năng hệ thống phân biệt (khôi phục) các tín hiệu với độ tin cậy nhất định.

Nhiệm vụ xác định khả năng chống ồn của toàn bộ hệ thống là rất phức tạp. Do đó, khả năng chống ồn của các bộ phận riêng lẻ của hệ thống thường được xác định: máy thu cho một phương thức truyền nhất định, hệ thống mã hóa hoặc hệ thống điều chế cho một phương thức thu nhất định, v.v.

Theo Kotelnikov, khả năng chống ồn tối đa có thể đạt được được gọi là khả năng chống ồn tiềm năng. So sánh khả năng chống ồn thực tế và tiềm năng của một thiết bị cho phép chúng tôi đánh giá chất lượng của thiết bị thực và tìm ra nguồn dự trữ chưa được sử dụng. Ví dụ, khi biết khả năng chống nhiễu tiềm năng của một máy thu, người ta có thể đánh giá mức độ gần gũi của khả năng chống nhiễu thực tế của các phương pháp thu hiện tại với nó và mức độ cải thiện hơn nữa của chúng đối với một phương thức truyền nhất định.

Thông tin về khả năng chống ồn tiềm tàng của máy thu đối với các phương thức truyền khác nhau giúp có thể so sánh các phương thức truyền này với nhau và chỉ ra phương thức nào trong số chúng là tiên tiến nhất về mặt này.

Trong trường hợp không có nhiễu đối với từng tín hiệu nhận được X tương ứng với một tín hiệu được xác định rõ S. Khi có sự can thiệp, sự tương ứng một-một này bị phá vỡ. Sự can thiệp, ảnh hưởng đến tín hiệu được truyền đi, gây ra sự không chắc chắn về thông điệp nào có thể được truyền đi và tín hiệu nhận được X Chỉ với một số xác suất nào đó người ta mới có thể phán đoán rằng một tín hiệu cụ thể đã được truyền đi. Sự không chắc chắn này được mô tả hậu thế phân phối xác suất P(s/x).

Nếu biết được các đặc tính thống kê của tín hiệu S và sự can thiệp w(t), thì bạn có thể tạo một bộ thu dựa trên phân tích tín hiệu X sẽ tìm thấy sự phân phối sau P(s|x). Sau đó, dựa trên kiểu phân phối này, quyết định sẽ được đưa ra về thông điệp nào có thể được truyền đi. Quyết định được đưa ra bởi chính người vận hành hoặc người nhận theo một quy tắc được xác định bởi một tiêu chí nhất định.

Nhiệm vụ là tái tạo thông điệp được truyền đi theo cách tốt nhất có thể theo tiêu chí đã chọn. Một máy thu như vậy được gọi là tối ưu và khả năng chống ồn của nó sẽ đạt mức tối đa đối với một phương thức truyền nhất định.

Bất chấp tính chất ngẫu nhiên của các tín hiệu X, trong hầu hết các trường hợp có thể xác định được nhiều tín hiệu có khả năng xảy ra nhất (x i ), i=1,2...m, tương ứng với việc truyền một số tín hiệu tôi. Xác suất để tín hiệu truyền đi được nhận đúng bằng Р(х i/s i), và xác suất nó được chấp nhận sai là bằng 1- Р(х i | s i) = . Xác suất có điều kiện Р(х j |s i) phụ thuộc vào phương pháp tạo tín hiệu, vào sự can thiệp có trong kênh và vào mạch quyết định đã chọn của máy thu. Tổng xác suất thu sai một phần tử tín hiệu rõ ràng sẽ bằng:

P0=

Ở đâu P(s i)- xác suất tiên nghiệm của tín hiệu được truyền đi.

4. TIÊU CHUẨN THU TÍN HIỆU TỐI ƯU

Để xác định phương án quyết định nào là tối ưu, trước hết cần xác định xem tính tối ưu được hiểu theo nghĩa nào. Việc lựa chọn tiêu chí tối ưu không phải là phổ quát; nó phụ thuộc vào nhiệm vụ hiện tại và điều kiện vận hành của hệ thống.

Để tổng tín hiệu và nhiễu đến đầu vào máy thu x(t) =s k (t)+w(t), Ở đâu sk(t)- tín hiệu tương ứng với ký hiệu mã và k , w(t)- nhiễu cộng với một luật phân phối đã biết. Tín hiệu s k tại vị trí tiếp nhận là ngẫu nhiên với phân phối tiên nghiệm P(sk). Dựa trên phân tích biến động x(t) máy thu phát tín hiệu tôi. Nếu có nhiễu, việc tái tạo này có thể không hoàn toàn chính xác. Dựa trên việc thực hiện tín hiệu nhận được, máy thu tính toán phân bố sau Р(s i /х), chứa tất cả thông tin có thể được trích xuất từ ​​việc triển khai tín hiệu nhận được x(t). Bây giờ cần phải thiết lập một tiêu chí mà máy thu sẽ xuất ra dựa trên phân phối sau P(s i /x) quyết định liên quan đến tín hiệu truyền đi s k.

Khi truyền các thông điệp rời rạc, tiêu chí Kotelnikov được sử dụng rộng rãi ( tiêu chí quan sát viên lý tưởng). Theo tiêu chí này, quyết định được đưa ra là tín hiệu đã được truyền tôi , trong đó xác suất sau Р(s i /х) có lớn nhất

giá trị, tức là tín hiệu được đăng ký tôi nếu bất đẳng thức được thỏa mãn

P (s i /x) > P (s j /x), j i. (1)

Khi sử dụng tiêu chí như vậy, tổng xác suất của một quyết định sai lầm là P0 sẽ ở mức tối thiểu. Thật vậy, nếu có tín hiệu X một quyết định được đưa ra là tín hiệu đã được truyền đi tôi , thì rõ ràng xác suất của một quyết định đúng sẽ bằng Р(s i /х),

và xác suất xảy ra lỗi là 1 - P(s i /x). Theo đó, xác suất hậu nghiệm tối đa Р(s i /х) tương ứng với tổng xác suất xảy ra lỗi tối thiểu

P0=

Ở đâu Р(s i)- xác suất tiên nghiệm của tín hiệu được truyền đi.

Dựa vào công thức Bayes

P(s i /x)= .

Khi đó bất đẳng thức (1) có thể viết dưới dạng khác

P(s i) р(х/s i.) >P(s j) р(х/s j)(2)

. (3)

Chức năng p(x/s) thường gọi hàm khả năng. Giá trị của hàm này càng lớn đối với việc thực hiện tín hiệu nhất định X, càng hợp lý thì tín hiệu đã được truyền đi S. Mối quan hệ trong bất đẳng thức (3)

gọi điện tỉ lệ giống nhau. Sử dụng khái niệm này, quy tắc giải (3), tương ứng với tiêu chí Kotelnikov, có thể được viết dưới dạng

Nếu các tín hiệu được truyền đều có khả năng xảy ra như nhau P(s i) =Р(s j) = , thì quy tắc quyết định này sẽ đơn giản hơn

Do đó, tiêu chí quan sát lý tưởng là so sánh tỷ lệ khả năng xảy ra (5). Tiêu chí này tổng quát hơn và được gọi là tiêu chí khả năng tối đa.

Hãy xem xét một hệ thống nhị phân trong đó các thông điệp được truyền bằng hai tín hiệu s1(t) Và s2(t), tương ứng với hai ký hiệu mã một 1 Và một 2. Quyết định được đưa ra dựa trên kết quả xử lý dao động nhận được x(t) phương pháp ngưỡng: đã đăng ký s 1, Nếu như X<х 0 , Và s 2, Nếu như x x 0, Ở đâu x 0- một số mức ngưỡng X. Có thể có hai loại lỗi ở đây: sao chép s 1 khi nó được truyền đi s 2, Và s 2 khi nó được truyền đi s 1. Xác suất có điều kiện của các lỗi này (xác suất chuyển tiếp) sẽ bằng:

, (7)

(8)

Các giá trị của các tích phân này có thể được tính bằng các diện tích tương ứng được giới hạn bởi biểu đồ mật độ của phân bố xác suất có điều kiện (Hình 2). Xác suất sai sót của loại thứ nhất và loại thứ hai lần lượt là:

PI =P(s 2)P(s 1 |s 2) = P 2 P 12,

P II =P(s 1)P(s 2 |s 1) = P 1 P 21.

Tổng xác suất xảy ra lỗi trong trường hợp này

P 0 = P I + P II = P 2 P 12 + P 1 P 21.

Cho phép P 1 = P 2, Sau đó

P 0 = .

Dễ dàng kiểm chứng rằng trong trường hợp này giá trị tối thiểu P 0 xảy ra khi P12 = P21, tức là khi chọn ngưỡng theo Hình 2. Đối với ngưỡng như vậy P 0 =P 12 =P 21. Trong hình 2. nghĩa P0được xác định bởi vùng tô đậm. Đối với bất kỳ giá trị ngưỡng nào khác, giá trị P 0 Sẽ còn nữa.

Mặc dù có tính tự nhiên và đơn giản nhưng tiêu chí Kotelnikov vẫn có nhược điểm. Đầu tiên là để xây dựng một mạch quyết định, như sau từ hệ thức (2), cần phải biết xác suất tiên nghiệm của việc truyền các ký hiệu mã khác nhau. Nhược điểm thứ hai của tiêu chí này là tất cả các lỗi đều được coi là không mong muốn như nhau (có cùng trọng số). Trong một số trường hợp, giả định này không đúng. Ví dụ, khi truyền số, lỗi ở các chữ số có nghĩa đầu tiên nguy hiểm hơn lỗi ở các chữ số cuối. Việc thiếu lệnh hoặc báo động sai trong các hệ thống báo động khác nhau có thể gây ra những hậu quả khác nhau.

Vì vậy, trong trường hợp chung, khi chọn tiêu chí tiếp nhận tối ưu, cần tính đến những tổn thất mà người nhận tin phải gánh chịu trong trường hợp xảy ra nhiều loại lỗi khác nhau. Những tổn thất này có thể được thể hiện bằng các hệ số trọng số nhất định được gán cho mỗi quyết định sai lầm. Sơ đồ quyết định tối ưu sẽ là sơ đồ cung cấp rủi ro trung bình tối thiểu. Tiêu chí rủi ro tối thiểu thuộc về loại được gọi là tiêu chí Bayes.

Tiêu chí Neyman-Pearson được sử dụng rộng rãi trong radar. Khi chọn tiêu chí này, trước tiên, người ta phải tính đến rằng cảnh báo sai và việc mất mục tiêu không tương đương với hậu quả của chúng và thứ hai là không xác định được xác suất ưu tiên của tín hiệu được truyền đi.

5. THU NHẬP TÍN HIỆU RÁC TỐI ƯU

Nguồn của các thông điệp rời rạc được đặc trưng bởi một tập hợp các thành phần thông điệp có thể có bạn 1 , bạn 2 ,..., ừm xác suất xuất hiện của các phần tử này ở đầu ra của nguồn Р(u 1), Р(u 2),..., Р(u m). Trong thiết bị phát, tin nhắn được chuyển đổi thành tín hiệu sao cho mỗi phần tử của tin nhắn tương ứng với một tín hiệu cụ thể. Chúng ta hãy biểu thị những tín hiệu này bằng s 1, s 2 ..., s m và xác suất xuất hiện của chúng ở đầu ra của máy phát (xác suất tiên nghiệm) tương ứng thông qua P(s 1), P(s 2),..., P(s m). Rõ ràng, xác suất trước của tín hiệu P(s i) bằng với xác suất trước đó Р(bạn tôi) tin nhắn liên quan P(s i) =P(u i). Trong quá trình truyền, tín hiệu bị nhiễu. Hãy để sự giao thoa này có phổ công suất đồng đều với cường độ .

Khi đó tín hiệu đầu vào có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của tín hiệu được truyền ngồi) và sự can thiệp w(t):

x(1) = s i (t) + w(t) ,(i =1, 2,..., m).

Trong trường hợp xác suất trước đó của các tín hiệu là như nhau P(s 1)=P(s 2)=...=P(s m) = , Tiêu chí của Kotelnikov có dạng:

(9)

Theo đó, với các tín hiệu có thể trang bị được, máy thu tối ưu sẽ tái tạo thông báo tương ứng với tín hiệu được truyền có độ lệch chuẩn nhỏ nhất so với tín hiệu nhận được.

Bất đẳng thức (9) có thể viết dưới dạng khác bằng cách mở ngoặc:

Đối với các tín hiệu có năng lượng như nhau, đây là sự bất đẳng thức cho tất cả tôi j có dạng đơn giản hơn:

. (10)

Trong trường hợp này, điều kiện thu sóng tối ưu có thể được xây dựng như sau. Nếu tất cả các tín hiệu có thể có đều có xác suất như nhau và có cùng năng lượng thì bộ thu tối ưu sẽ tái tạo thông báo tương ứng với tín hiệu được truyền có tương quan chéo với tín hiệu nhận được là tối đa.

Do đó, khi E 2 = E 1, máy thu Kotelnikov, thực hiện các điều kiện vận hành (10), có tính tương quan (mạch lạc) (Hình 3).

Cơm. 3. Bộ thu tương quan Hình 4. Bộ thu có bộ lọc phù hợp.

Việc thu sóng tối ưu cũng có thể được thực hiện trong một mạch có các bộ lọc tuyến tính phù hợp (Hình 5), đáp ứng xung của chúng phải là

g i =cs i (T - t), trong đó c là hệ số không đổi.

Các mạch thu tối ưu được coi là thuộc loại mạch lạc, chúng không chỉ tính đến biên độ mà còn tính đến pha của tín hiệu tần số cao. Lưu ý rằng trong mạch của máy thu tối ưu không có bộ lọc ở đầu vào mà luôn có trong máy thu thực. Điều này có nghĩa là máy thu tối ưu cho nhiễu dao động không yêu cầu lọc ở đầu vào. Khả năng chống nhiễu của nó, như chúng ta sẽ thấy sau, không phụ thuộc vào băng thông máy thu.

6. XÁC SUẤT LỖI TRONG VIỆC TIẾP NHẬN M mạch lạc

TÍN HIỆU NHỊ PHÂN

Chúng ta hãy xác định xác suất xảy ra lỗi trong hệ thống truyền tín hiệu nhị phân khi nhận được ở máy thu tối ưu. Xác suất này rõ ràng sẽ là mức tối thiểu có thể và sẽ đặc trưng cho khả năng miễn nhiễm nhiễu tiềm tàng đối với một phương thức truyền dẫn nhất định.

Nếu các tín hiệu được truyền s 1 Và s 2 có thể xảy ra như nhau P 1 = P 2 = 0,5, thì tổng xác suất xảy ra lỗi P0 với khả năng thu tín hiệu nhị phân tối ưu s 1 (t) và s 2 (t) sẽ bằng:

P 0 = , (11)

Ở đâu Ф()=- tích phân xác suất, .

Từ công thức trên suy ra xác suất xảy ra lỗi P 0, xác định khả năng chống nhiễu tiềm năng, phụ thuộc vào giá trị - tỷ lệ năng lượng riêng của chênh lệch tín hiệu với cường độ nhiễu N 0. Tỷ lệ này càng lớn thì khả năng chống ồn tiềm năng càng lớn.

Như vậy, với những tín hiệu có xác suất bằng nhau thì xác suất xảy ra lỗi hoàn toàn được xác định bởi giá trị . Giá trị của đại lượng này phụ thuộc vào mật độ phổ giao thoa N 0 và tín hiệu truyền s1(t) Và s2(t).

Đối với các hệ thống tạm dừng hoạt động trong đó các tín hiệu có cùng năng lượng , biểu thức của 2 có thể được biểu diễn như sau:

,

Ở đâu - hệ số tương quan lẫn nhau giữa các tín hiệu, - tỷ số năng lượng tín hiệu trên công suất nhiễu cụ thể.

Xác suất lỗi đối với các hệ thống như vậy được xác định theo công thức

P0= (12)

Kéo theo đó là khi = - 1 , I E. s 1 (t) = - s 2 (t), hệ thống cung cấp khả năng chống ồn tiềm năng lớn nhất. Đây là một hệ thống có tín hiệu trái ngược nhau. Cho cô ấy = 2q 0 . Một triển khai thực tế của một hệ thống có các tín hiệu đối lập là hệ thống khóa dịch pha.

Thật thuận tiện khi so sánh các hệ thống khác nhau để truyền các tin nhắn rời rạc bằng cách sử dụng tham số, đó là tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu giảm ở đầu ra của máy thu tối ưu cho một phương thức truyền nhất định .

Nói chung, một tín hiệu điện báo vô tuyến có thể được viết

s tôi (t) =А tôi (t)cos(), 0

Các thông số dao động ở đâu? A tôi, ,đảm nhận các giá trị nhất định tùy thuộc vào loại thao tác.

Để thao tác biên độ A 1 (t)=A 0, A 2 =0,

.

Đối với khóa dịch tần số A 1 (t)=A 2 (t)=A 0 ,. Với sự lựa chọn tối ưu về khoảng cách tần số()2, trong đó k- một số nguyên và , chúng ta nhận được

Đối với khóa dịch pha A 1 (t) =A 2 (t) =A 0,

So sánh các công thức thu được cho thấy rằng trong tất cả các hệ thống truyền tín hiệu nhị phân, hệ thống có khóa dịch pha mang lại khả năng chống nhiễu tiềm năng lớn nhất. So với FM, nó cho phép bạn tăng gấp đôi và so với AM, tăng công suất gấp bốn lần.

Trong các hệ thống truyền thông, tín hiệu thường được tạo thành từ một chuỗi các tín hiệu đơn giản. Vì vậy, trong điện báo, mỗi chữ cái tương ứng với một tổ hợp mã gồm năm bưu kiện cơ bản. Sự kết hợp phức tạp hơn cũng có thể xảy ra. Nếu các tín hiệu cơ bản tạo nên tổ hợp mã là độc lập thì xác suất nhận sai tổ hợp mã được xác định theo công thức sau:

P được = 1 - (1 - P 0) n,

trong đó P 0 là xác suất xảy ra lỗi tín hiệu cơ bản, n là số lượng tín hiệu cơ bản trong tổ hợp mã (giá trị mã).

Cần lưu ý rằng xác suất xảy ra lỗi trong các trường hợp được xem xét ở trên hoàn toàn được xác định bởi tỷ lệ giữa năng lượng tín hiệu và mật độ phổ của nhiễu và không phụ thuộc vào hình dạng của tín hiệu. Nói chung, khi phổ nhiễu khác với phổ đều, xác suất xảy ra lỗi có thể giảm bằng cách thay đổi phổ tín hiệu, tức là hình dạng của nó.

CÂU HỎI KIỂM SOÁT

1. Mục đích của bộ giải điều chế trong hệ thống truyền thông kỹ thuật số là gì? Sự khác biệt chính của nó so với bộ giải điều chế hệ thống tương tự là gì?

2. Tích số chấm của tín hiệu là gì? Nó được sử dụng như thế nào trong thuật toán giải điều chế?

3. Có thể sử dụng các bộ lọc phù hợp trong bộ giải điều chế tối ưu không?

4. “Tiêu chí quan sát viên lý tưởng” là gì?

5. “Quy tắc khả năng tối đa” là gì?

6. Ngưỡng giải được chọn như thế nào? Điều gì xảy ra nếu bạn thay đổi nó?

7. Thuật toán ra quyết định trong RU là gì?

8. Giải thích mục đích của từng khối giải điều chế.

11. Thuật toán giải điều chế tối ưu và sơ đồ chức năng của nó cho FM.

12. Giải thích sự khác biệt về khả năng chống ồn của hệ thống thông tin liên lạc với các loại điều chế khác nhau.

13. Giải thích biểu đồ dao động thu được tại các điểm điều khiển khác nhau của bộ giải điều chế (đối với một trong các loại điều chế).

VĂN HỌC

1. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Nazarov M.V., Fink L.M. Lý thuyết truyền tín hiệu. M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1986.

2. Zyuko A.G., Klovsky D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V. Lý thuyết truyền thông điện. M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1998.

3. Baskakov S.I. Mạch kỹ thuật vô tuyến và tín hiệu. M.: Trường cao hơn, 1985.

4. Gonorovsky I.S. Mạch kỹ thuật vô tuyến và tín hiệu. M.: Đài phát thanh Liên Xô, 1977.

ĐẶC ĐIỂM TÓM TẮT CỦA MẠCH VÀ TÍN HIỆU ĐƯỢC NGHIÊN CỨU

Công việc sử dụng một giá đỡ đa năng với bộ phận có thể thay thế được "MODULATOR - DEMODULATOR", sơ đồ chức năng của nó được minh họa trong Hình. 20.1.



Nguồn tín hiệu số là ENCODER-1, tạo ra một chuỗi tuần hoàn gồm năm ký hiệu. Bằng cách sử dụng công tắc bật tắt, bạn có thể đặt bất kỳ tổ hợp mã năm thành phần nào, được biểu thị bằng một dòng gồm năm đèn LED có dòng chữ “TRANSMITTED”. Trong khối MODULATOR, việc điều chế (thao tác) các ký hiệu nhị phân của dao động “tần số cao” theo biên độ, tần số hoặc pha xảy ra, tùy thuộc vào vị trí của công tắc “MODULATION TYPE” - AM, FM, FM hoặc OPM. Khi công tắc ở vị trí “không”, đầu ra của bộ điều biến được kết nối với đầu vào của nó (không điều chế).

KÊNH truyền thông là bộ cộng tín hiệu từ đầu ra của bộ điều biến và nhiễu, bộ tạo tín hiệu (GN) được đặt trong khối NGUỒN TÍN HIỆU. Bộ tạo nhiễu gần như trắng bên trong, mô phỏng nhiễu của kênh liên lạc, hoạt động ở cùng dải tần trong đó có phổ của tín hiệu điều chế (12-28 kHz).

Bộ giải mã được chế tạo theo mạch mạch lạc có hai nhánh; chuyển đổi các loại điều chế là phổ biến với bộ điều biến. Do đó, các tín hiệu tham chiếu s 0 và s 1 và điện áp ngưỡng tại các điểm điều khiển của chân đế sẽ tự động thay đổi khi loại điều chế được thay đổi.

Các dấu (X) trên sơ đồ chức năng biểu thị các bộ nhân tín hiệu analog được chế tạo trên các IC chuyên dụng. Các khối tích hợp được thực hiện trên các bộ khuếch đại hoạt động. Công tắc điện tử (không hiển thị trong sơ đồ) xả tụ điện tích hợp trước khi bắt đầu mỗi ký hiệu.

Bộ cộng (å) được thiết kế để đưa ra các giá trị điện áp ngưỡng tùy thuộc vào năng lượng của tín hiệu tham chiếu s 1 và s 0.

Khối "RU" - một thiết bị quyết định - là một bộ so sánh, tức là một thiết bị so sánh điện áp ở đầu ra của các bộ cộng. Bản thân “giải pháp”, tức là. tín hiệu "0" hoặc "1" được áp dụng cho đầu ra bộ giải điều chế tại thời điểm trước khi kết thúc mỗi ký hiệu và được lưu cho đến khi "quyết định" tiếp theo được đưa ra. Thời điểm đưa ra “quyết định” và việc phóng điện tiếp theo của tụ điện trong bộ tích hợp được thiết lập bởi một mạch logic đặc biệt điều khiển các công tắc điện tử.

Để giải điều chế tín hiệu từ PSKM, các khối (không hiển thị trong sơ đồ) được thêm vào mạch giải điều chế PM, mạch này so sánh các quyết định trước đó và sau đó của bộ giải điều chế PM, từ đó có thể đưa ra kết luận về việc nhảy pha (hoặc thiếu của nó) trong ký hiệu nhận được. Nếu có bước nhảy như vậy, tín hiệu “1” sẽ được gửi đến đầu ra bộ giải điều chế; nếu không, tín hiệu “0”. Khối có thể thay thế chứa một công tắc bật tắt chuyển pha ban đầu (j) của dao động tham chiếu (0 hoặc p) - chỉ dành cho PM và OFM. Để bộ giải điều chế hoạt động bình thường, công tắc bật tắt phải ở vị trí 0.

Với khóa biên độ, có thể đặt ngưỡng theo cách thủ công để nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến xác suất xảy ra lỗi khi nhận ký hiệu. Xác suất lỗi được đánh giá trong PC bằng cách đếm số lỗi trong một thời gian phân tích nhất định. Bản thân các tín hiệu lỗi (ở dạng ký hiệu hoặc “chữ cái”) được tạo ra trong một khối đặc biệt của chân đế (“KIỂM SOÁT LỖI”) nằm bên dưới khối DAC. Để theo dõi trực quan các lỗi, chân đế có đèn LED.

Dụng cụ đo được sử dụng là máy hiện sóng hai kênh, vôn kế tích hợp và PC hoạt động ở chế độ đếm lỗi.

BÀI TẬP VỀ NHÀ

1. Nghiên cứu các phần chính của chủ đề bằng bài giảng và tài liệu:

trang 159¸174, 181¸191; Với. 165¸192.

NHIỆM VỤ PHÒNG THÍ NGHIỆM

1. Quan sát dạng sóng của tín hiệu tại các điểm khác nhau trong mạch giải điều chế khi kênh không bị nhiễu.

2. Quan sát sự xuất hiện của lỗi trong hoạt động của bộ giải điều chế khi có nhiễu trong kênh. Ước tính xác suất lỗi cho AM và FM ở tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm cố định.

3. Tìm sự phụ thuộc của xác suất sai số AM vào điện áp ngưỡng.

HƯỚNG DẪN PHƯƠNG PHÁP

1. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện không bị nhiễu.

1.1. Lắp ráp sơ đồ đo theo Hình 20.2. Sử dụng công tắc bật tắt ENCODER - 1, nhập bất kỳ tổ hợp nhị phân nào của 5 phần tử. Đặt núm điều khiển “THRESHOLD AM” ở vị trí ngoài cùng bên trái. Trong trường hợp này, bộ điều chỉnh bị tắt và ngưỡng được đặt tự động khi thay đổi loại điều chế. Đặt công tắc pha dao động tham chiếu DEMODULATOR về vị trí “0 0”. Kết nối đầu ra của bộ tạo nhiễu (NG) trong khối NGUỒN TÍN HIỆU với đầu vào n(t) của KÊNH truyền thông. Chiết áp đầu ra của máy tạo tiếng ồn ở vị trí cực bên trái (không có điện áp nhiễu). Kết nối đầu vào đồng bộ hóa bên ngoài của máy hiện sóng với ổ cắm C2 trong khối SOURCES và chuyển bộ khuếch đại làm lệch chùm tia dọc sang chế độ đầu vào mở (để đi qua các thành phần không đổi của các quá trình đang nghiên cứu).

1.2. Sử dụng nút để chuyển đổi các loại điều chế để cài đặt tùy chọn “0”, tương ứng với tín hiệu ở đầu vào MODULATOR. Sau khi chụp biểu đồ dao động của tín hiệu này và không thay đổi chế độ quét của máy hiện sóng, hãy chọn một trong các loại điều chế (AM). Vẽ biểu đồ dao động tại các điểm điều khiển của bộ giải điều chế:

· ở đầu vào bộ giải điều chế;

· tại đầu ra của số nhân (trên cùng một tỷ lệ dọc theo trục tung);

· ở đầu ra của các bộ tích hợp (cũng trên cùng quy mô);

· ở đầu ra của bộ giải điều chế.

Trên tất cả các biểu đồ dao động thu được, hãy đánh dấu vị trí của trục thời gian (tức là vị trí của mức tín hiệu bằng 0). Để thực hiện việc này, bạn có thể cố định vị trí của đường quét khi đóng các đầu vào của máy hiện sóng.

1.3. Lặp lại bước 1.2 cho một kiểu thao tác khác (FM).

2. Hoạt động của bộ giải điều chế trong điều kiện nhiễu.

2.1. Đặt công tắc LOẠI MODULATION thành FM. Kết nối một trong các đầu vào của máy hiện sóng hai chùm tia với đầu vào của bộ điều biến và đầu vào thứ hai với đầu ra của bộ giải điều chế. Thu được dạng sóng tĩnh của các tín hiệu này.

2.2. Bằng cách tăng dần mức nhiễu (sử dụng chiết áp GS), những “trục trặc” hiếm gặp sẽ xuất hiện trên biểu đồ dao động đầu ra hoặc trên màn hình CHẤP NHẬN đầu vào.

2.3. Sử dụng máy hiện sóng, đo tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm đã thiết lập. Để thực hiện việc này, bằng cách ngắt tuần tự nguồn nhiễu, hãy đo phạm vi tín hiệu ở đầu vào bộ giải điều chế (theo các vạch chia trên màn hình) - 2a - (tức là tăng gấp đôi biên độ của tín hiệu) và bằng cách ngắt kết nối nguồn tín hiệu khỏi đầu vào kênh và khôi phục tín hiệu nhiễu, đo phạm vi nhiễu (cũng theo vạch chia) - 6s. Nhập tỷ số tìm được a/s vào Bảng 20.1.

2.4. Sử dụng công tắc “Loại điều chế” để đặt tuần tự AM, FM và FM, quan sát tần suất lỗi từ các nhấp nháy của đèn LED “ERROR” hoặc từ biểu đồ dao động của tín hiệu đầu ra bộ giải điều chế. Đưa kết quả quan sát vào báo cáo.

2.5. Không thay đổi mức nhiễu trong kênh, hãy đo xác suất xảy ra lỗi bộ giải điều chế khi nhận ký hiệu trong thời gian phân tích hữu hạn (nghĩa là ước tính xác suất lỗi). Để thực hiện việc này, hãy đặt PC ở chế độ đo xác suất lỗi (xem PHỤ LỤC) và đặt thời gian phân tích thành 10-30 giây. Bắt đầu với FM (sau đó là FM và AM), xác định số lỗi trong quá trình phân tích và ước tính xác suất xảy ra lỗi. Nhập dữ liệu thu được vào bảng. 20.1.
3. Sự phụ thuộc của xác suất lỗi vào điện áp ngưỡng trong bộ giải điều chế đối với AM.

3.1. Đặt công tắc MODULATION TYPE thành AM. Đặt chiết áp đầu ra của bộ tạo tiếng ồn ở mức tối thiểu. Sử dụng máy hiện sóng được kết nối với đầu ra của bộ tích phân phía dưới, đo sự dao động điện áp từ đỉnh đến đỉnh theo chiều dọc tính bằng vôn - U max.

3.2. Chuẩn bị bảng 20.2, cung cấp trong đó ít nhất 5 giá trị ngưỡng U lỗ chân lông.

Bảng 20.2 Ước tính xác suất lỗi theo ngưỡng (đối với AM)

3.3. Sử dụng chiết áp “THRESHOLD AM” để đặt giá trị ngưỡng U max/2 (đo điện áp “E 1/2” tại điểm điều khiển bộ giải điều chế bằng vôn kế điện áp một chiều). Tăng mức nhiễu trong kênh cho đến khi xảy ra lỗi hiếm gặp. Không thay đổi mức nhiễu, đo ước tính xác suất lỗi cho ngưỡng này (U max /2), sau đó cho tất cả các giá trị khác của lỗ U. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc P osh = j (U lỗ chân lông).

Báo cáo phải có:

1. Sơ đồ chức năng đo.

2. Biểu đồ dao động, bảng biểu và đồ thị cho tất cả các điểm đo.

3. Kết luận điểm 2.4 và 3.3.