Tipi di segnali radio e loro parametri principali. Parametri base del segnale radio. Tipi e fonti di errore nella misurazione dei parametri del segnale nei processori AO

Secondo il principio dello scambio di informazioni, si distinguono tre tipi di comunicazione radio:

comunicazione radio simplex;

comunicazione radio duplex;

comunicazione radio half-duplex.

Per il tipo di apparecchiatura utilizzata nel canale di comunicazione radio, si distinguono i seguenti tipi di comunicazione radio:

telefono;

telegrafo;

trasmissione dati;

fax;

televisione;

trasmissione radiofonica.

In base al tipo di canali di comunicazione radio utilizzati, si distinguono i seguenti tipi di comunicazione radio:

onda di superficie;

troposferico;

ionosferico;

meteorico;

spazio;

relè radiofonico.

Tipi di comunicazioni radio documentate:

comunicazione telegrafica;

trasferimento dati;

comunicazione fax.

Comunicazione telegrafica - per la trasmissione di messaggi sotto forma di testo alfanumerico.

Trasferimento dati per lo scambio di informazioni formalizzate tra una persona e un computer o tra computer.

Facsimile per la trasmissione di immagini fisse tramite segnali elettrici.

1 - Telex - per lo scambio di corrispondenza scritta tra enti e istituzioni mediante macchine da scrivere a memoria elettronica;

2 - Tele (video) testo - per ricevere informazioni da un computer a monitor;

3 - Telefax (ufficio) - i fax vengono utilizzati per la ricezione (da utenti o aziende).

I seguenti tipi di segnali di comunicazione radio sono ampiamente utilizzati nelle reti radio:

A1 - AT con manipolazione continua delle vibrazioni;

A2 - manipolazione delle vibrazioni modulata dal tono

ADS - A1 (B1) - OM con portante 50%

AZA - A1 (B1) - OM con portante 10%

AZU1 - A1 (Bl) - OM senza portante

3. Caratteristiche della propagazione delle onde radio di varie bande.

Propagazione delle onde radio nelle gamme del miriametro, del chilometro e dell'ettometro.

Per valutare la natura della propagazione delle onde radio di un determinato intervallo, è necessario conoscere le proprietà elettriche dei mezzi materiali in cui si propaga l'onda radio, ad es. conoscere e A della terra e dell'atmosfera.

La legge della corrente totale in forma differenziale afferma che

quelli. la variazione nel tempo del flusso di induzione magnetica provoca la comparsa di una corrente di conduzione e di una corrente di spostamento.

Scriviamo questa equazione tenendo conto delle proprietà dell'ambiente materiale:

λ < 4 м - диэлектрик

4 m< λ < 400 м – полупроводник

λ> 400 m - conduttore

Acqua di mare:

λ < 3 м - диэлектрик

3 cm< λ < 3 м – полупроводник

> 3 m - conduttore

Per l'onda miriametrica (SVD):

= 10 ÷ 100 km f = 3 ÷ 30 kHz

e chilometro (DV):

= 10 ÷ 1 km f = 30 ÷ 300 kHz

intervalli, la superficie terrestre nei suoi parametri elettrici si avvicina a un conduttore ideale e la ionosfera ha la più alta conduttività e la più bassa costante dielettrica, cioè vicino alla guida.

I RV delle bande VLF e LW praticamente non penetrano nel suolo e nella ionosfera, riflettono dalla loro superficie e possono propagarsi lungo percorsi radio naturali su distanze considerevoli senza una significativa perdita di energia da parte delle onde di superficie e spaziali.

Perché Poiché la lunghezza d'onda della gamma VLF è commisurata alla distanza dal limite inferiore della ionosfera, il concetto di onde semplici e di superficie perde il suo significato.

Il processo di propagazione RV è considerato come avviene in una guida d'onda sferica:

Lato interno - terra

Lato esterno (di notte - strato E, di giorno - strato D)

Il processo di guida d'onda è caratterizzato da perdite di energia insignificanti.

RV ottimale - 25 ÷ 30 km

RV critico (forte attenuazione) - 100 km o più.

Sono inerenti i seguenti fenomeni: - dissolvenza, eco radio.

Fading (fading) come risultato dell'interferenza di camper che hanno percorso percorsi diversi e hanno fasi diverse nel punto di ricezione.

Se in antifase nel punto ricevente c'è una superficie e un'onda spaziale, allora questa sta svanendo.

Se ci sono onde del cielo in antifase nel punto di ricezione, allora questo sta svanendo.

Un'eco radio è una ripetizione di un segnale a seguito della ricezione successiva di onde riflesse dalla ionosfera un numero diverso di volte (eco radio vicino) o che arriva al punto di ricezione senza e dopo aver fatto il giro del globo (eco radio lontano).

La superficie terrestre ha proprietà stabili, e i luoghi dove vengono misurate le condizioni di ionizzazione della ionosfera hanno scarso effetto sulla propagazione della gamma VLF RV, quindi il valore dell'energia del segnale radio cambia poco durante il giorno, l'anno e in condizioni estreme .

Nella gamma delle onde km, sia le onde di superficie che quelle spaziali (sia diurne che notturne) sono ben pronunciate, specialmente con onde λ> 3 km.

Quando vengono emesse onde di superficie, hanno un angolo di elevazione non superiore a 3-4 gradi e le onde spaziali vengono emesse ad ampi angoli rispetto alla superficie terrestre.

L'angolo critico di incidenza dell'intervallo RV km è molto piccolo (di giorno allo strato D e di notte allo strato E). I fasci con angoli di elevazione prossimi a 90 ° vengono riflessi dalla ionosfera.

Le onde di superficie nell'intervallo di km, grazie alla loro buona capacità di diffrazione, possono fornire comunicazioni a distanze fino a 1000 km o più. Tuttavia, queste onde sono fortemente attenuate con la distanza. (Per 1000 km, l'onda di superficie è di intensità meno intensa di quella spaziale).

Su distanze molto lunghe, la comunicazione viene effettuata solo da un'onda spaziale di km. Il vicino sbiadimento si osserva nella regione di uguale intensità delle onde superficiali e spaziali. Le condizioni per la propagazione delle onde km sono praticamente indipendenti dalla stagione, dal livello di attività solare, e dipendono debolmente dall'ora del giorno (il livello del segnale è più alto di notte).

La ricezione nel raggio dei chilometri è raramente degradata da forti interferenze atmosferiche (temporali).

Quando si passa da KM (LW) km all'intervallo dell'ettometro, la conduttività della terra e della ionosfera diminuisce. della terra e avvicinandosi a dell'atmosfera.

Le perdite nel terreno sono in aumento. Le onde penetrano più in profondità nella ionosfera. A una distanza di diverse centinaia di chilometri, le onde spaziali iniziano a dominare, poiché quelli superficiali vengono assorbiti dal terreno e si attenuano.

A una distanza di circa 50-200 km, le onde di superficie e spaziali sono di uguale intensità e possono verificarsi quasi dissolvenze.

Sbiadimento frequente e profondo.

Con una diminuzione di λ, la profondità della dissolvenza aumenta con una diminuzione della durata del taglio.

Lo sbiadimento è particolarmente grave a λ> 100 m.

La durata media della dissolvenza varia da alcuni secondi (1 sec) a diverse decine di secondi.

Le condizioni della comunicazione radio nell'intervallo degli ettometri (MW) dipendono dalla stagione e dall'ora del giorno. lo strato D scompare e lo strato E - sopra, e nello strato D c'è un grande assorbimento.

Il raggio di comunicazione è più lungo di notte che durante il giorno.

In inverno, le condizioni di ricezione sono migliorate a causa di una diminuzione della densità elettronica della ionosfera e sono indebolite nei campi atmosferici. Nelle città, la ricezione è fortemente dipendente dalle interferenze industriali.

diffusionecamper- campo decametro (KV).

Nel passaggio da NE a HF, le perdite nel terreno aumentano notevolmente (la terra è un dielettrico imperfetto), nell'atmosfera (ionosfera) diminuiscono.

Le onde di superficie sui percorsi radio HF naturali sono di basso valore (diffrazione debole, forte assorbimento).

I segnali radio sono onde elettromagnetiche o vibrazioni elettriche ad alta frequenza che trasportano il messaggio trasmesso. Per generare un segnale, i parametri delle oscillazioni ad alta frequenza vengono modificati (modulati) con l'aiuto di segnali di controllo, che rappresentano una tensione che cambia secondo una data legge. Le oscillazioni armoniche ad alta frequenza vengono solitamente utilizzate come modulate:

dove w 0 = 2π F 0 - alta frequenza portante;

tu 0 - ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza.

I segnali di controllo più semplici e più comunemente usati sono l'oscillazione armonica.

dove - bassa frequenza, molto inferiore a w 0; ψ - fase iniziale; tu m - ampiezza, nonché segnali di impulso rettangolari, che sono caratterizzati dal fatto che il valore di tensione tu controllo ( T)=tu durante gli intervalli di tempo e, chiamato durata dell'impulso, ed è uguale a zero durante l'intervallo tra gli impulsi (Fig. 1.13). La quantità T ed è chiamato periodo di ripetizione dell'impulso; F e = 1 / T e - la frequenza della loro ripetizione. Rapporto di ripetizione dell'impulso T e alla durata ed è chiamato duty cycle Q processo di impulso: Q=T e / τ e.

Figura 1.13. Sequenza di impulsi rettangolari

A seconda di quale parametro dell'oscillazione ad alta frequenza viene modificato (modulato) con l'aiuto del segnale di controllo, si distinguono l'ampiezza, la frequenza e la modulazione di fase.

Con la modulazione di ampiezza (AM) delle oscillazioni ad alta frequenza con una tensione sinusoidale a bassa frequenza con una frequenza di modalità , si forma un segnale, la cui ampiezza cambia nel tempo (Fig. 1.14):

Parametro m=tu m / tu 0 è chiamato fattore di modulazione di ampiezza. I suoi valori sono nell'intervallo da uno a zero: 1≥m≥0. Rapporto di modulazione espresso in percentuale (es. m× 100%) è chiamata profondità di modulazione AM.

Riso. 1.14. Segnale radio modulato in ampiezza

Con la modulazione di fase (PM) di un'oscillazione ad alta frequenza con una tensione sinusoidale, l'ampiezza del segnale rimane costante e la sua fase riceve un incremento aggiuntivo y sotto l'influenza della tensione modulante: Δy = K FM tu m sinW mod T, dove K FM è il coefficiente di proporzionalità. Un segnale ad alta frequenza con modulazione di fase sinusoidale ha la forma

Con la modulazione di frequenza (FM), il segnale di controllo cambia la frequenza delle oscillazioni ad alta frequenza. Se la tensione modulante cambia secondo una legge sinusoidale, allora il valore istantaneo della frequenza delle oscillazioni modulate w = w 0 + K Coppa del Mondo tu m sinW mod T, dove K FM è il coefficiente di proporzionalità. La maggiore variazione di frequenza w rispetto al suo valore medio w 0, pari a Δw М = K Coppa del Mondo tu m è chiamato deviazione di frequenza. Un segnale modulato in frequenza può essere scritto come segue:

Un valore pari al rapporto tra la deviazione di frequenza e la frequenza di modulazione (Δw m / W mod = m FM) è chiamato fattore di modulazione di frequenza.

La Figura 1.14 mostra i segnali ad alta frequenza per AM, PM e FM. In tutti e tre i casi viene utilizzata la stessa tensione modulante. tu mod, cambiando secondo la legge del dente di sega simmetrica tu modalità ( T)= K Maud T, dove K mod> 0 su intervallo di tempo 0 T 1 e K Maud<0 на отрезке T 1 T 2 (Figura 1.15, a).

Con AM, la frequenza del segnale rimane costante (w 0), e l'ampiezza cambia secondo la legge di modulazione della tensione tu SONO ( T) = tu 0 K Maud T(Figura 1.15, b).

Un segnale modulato in frequenza (Figura 1.15, c) è caratterizzato da un'ampiezza costante e una variazione graduale della frequenza: w ( T) = w0 + K Coppa del Mondo T... A un intervallo di tempo da T= da 0 a T 1 la frequenza di vibrazione aumenta dal valore w 0 al valore w 0 + K Coppa del Mondo T 1, e sull'intervallo da T 1 a T 2, la frequenza scende nuovamente al valore w 0.

Il segnale a modulazione di fase (Figura 1.15, d) ha un'ampiezza costante e una variazione di frequenza simile a un salto. Spieghiamolo analiticamente. Con FM sotto l'influenza di una tensione modulante

Figura 1.15. Tipo comparativo di oscillazioni modulate in AM, FM e FM:
a - tensione modulante; b - segnale modulato in ampiezza;
c - segnale modulato in frequenza; d - segnale modulato in fase

la fase del segnale riceve un ulteriore incremento Δy = K FM T, quindi, il segnale ad alta frequenza con modulazione di fase secondo la legge del dente di sega ha la forma

Quindi, sul segmento 0 T 1 frequenza è uguale a w 1> w 0, e sull'intervallo T 1 T 2 è uguale a w 2

Quando si trasmette una sequenza di impulsi, ad esempio, è possibile utilizzare anche un codice digitale binario (Figura 1.16, a), AM, FM e FM. Questo tipo di modulazione è chiamato keying o telegrafia (AT, CT e FT).

Figura 1.16. Vista comparativa delle oscillazioni manipolate ad AT, PT e FT

Con la telegrafia di ampiezza, si forma una sequenza di impulsi radio ad alta frequenza, la cui ampiezza è costante durante la durata degli impulsi modulanti e, ed è uguale a zero per tutto il resto del tempo (Figura 1.16, b).

Con la telegrafia in frequenza, si forma un segnale ad alta frequenza con un'ampiezza costante e una frequenza che assume due possibili valori (Figura 1.16, c).

Con la telegrafia di fase, si forma un segnale ad alta frequenza con ampiezza e frequenza costanti, la cui fase cambia di 180 ° secondo la legge del segnale modulante (Figura 1.16, d).

I segnali radio sono onde elettromagnetiche o vibrazioni elettriche ad alta frequenza che trasportano il messaggio trasmesso. Per generare un segnale, i parametri delle oscillazioni ad alta frequenza vengono modificati (modulati) con l'aiuto di segnali di controllo, che rappresentano una tensione che cambia secondo una data legge. Le oscillazioni armoniche ad alta frequenza vengono solitamente utilizzate come modulate:

dove w 0 = 2π F 0 - alta frequenza portante;

tu 0 - ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza.

I segnali di controllo più semplici e più comunemente usati sono l'oscillazione armonica.

dove - bassa frequenza, molto inferiore a w 0; ψ - fase iniziale; tu m - ampiezza, nonché segnali di impulso rettangolari, che sono caratterizzati dal fatto che il valore di tensione tu controllo ( T)=tu durante gli intervalli di tempo e, chiamato durata dell'impulso, ed è uguale a zero durante l'intervallo tra gli impulsi (Fig. 1.13). La quantità T ed è chiamato periodo di ripetizione dell'impulso; F e = 1 / T e - la frequenza della loro ripetizione. Rapporto di ripetizione dell'impulso T e alla durata ed è chiamato duty cycle Q processo di impulso: Q=T e / τ e.

tu controllo ( T)

T e

e

tu

T

Figura 1.13. Sequenza di impulsi rettangolari

A seconda di quale parametro dell'oscillazione ad alta frequenza viene modificato (modulato) con l'aiuto del segnale di controllo, si distinguono l'ampiezza, la frequenza e la modulazione di fase.

Con la modulazione di ampiezza (AM) delle oscillazioni ad alta frequenza con una tensione sinusoidale a bassa frequenza con una frequenza di modalità , si forma un segnale, la cui ampiezza cambia nel tempo (Fig. 1.14):

Parametro m=tu m / tu 0 è chiamato fattore di modulazione di ampiezza. I suoi valori sono nell'intervallo da uno a zero: 1≥m≥0. Rapporto di modulazione espresso in percentuale (es. m× 100%) è chiamata profondità di modulazione AM.

T

tu SONO ( T)

Riso. 1.14. Segnale radio modulato in ampiezza

Con la modulazione di fase (PM) di un'oscillazione ad alta frequenza con una tensione sinusoidale, l'ampiezza del segnale rimane costante e la sua fase riceve un incremento aggiuntivo y sotto l'influenza della tensione modulante: Δy = K FM tu m sinW mod T, dove K FM è il coefficiente di proporzionalità. Un segnale ad alta frequenza con modulazione di fase sinusoidale ha la forma

Con la modulazione di frequenza (FM), il segnale di controllo cambia la frequenza delle oscillazioni ad alta frequenza. Se la tensione modulante cambia secondo una legge sinusoidale, allora il valore istantaneo della frequenza delle oscillazioni modulate w = w 0 + K Coppa del Mondo tu m sinW mod T, dove K FM è il coefficiente di proporzionalità. La maggiore variazione di frequenza w rispetto al suo valore medio w 0, pari a Δw М = K Coppa del Mondo tu m è chiamato deviazione di frequenza. Un segnale modulato in frequenza può essere scritto come segue:

Un valore pari al rapporto tra la deviazione di frequenza e la frequenza di modulazione (Δw m / W mod = m FM) è chiamato fattore di modulazione di frequenza.

La Figura 1.14 mostra i segnali ad alta frequenza per AM, PM e FM. In tutti e tre i casi viene utilizzata la stessa tensione modulante. tu mod, cambiando secondo la legge del dente di sega simmetrica tu modalità ( T)= K Maud T, dove K mod> 0 su intervallo di tempo 0 T 1 e K Maud<0 на отрезке T 1 T 2 (Figura 1.15, a).

Con AM, la frequenza del segnale rimane costante (w 0), e l'ampiezza cambia secondo la legge di modulazione della tensione tu SONO ( T) = tu 0 K Maud T(Figura 1.15, b).

Un segnale modulato in frequenza (Figura 1.15, c) è caratterizzato da un'ampiezza costante e una variazione graduale della frequenza: w ( T) = w0 + K Coppa del Mondo T... A un intervallo di tempo da T= da 0 a T 1 la frequenza di vibrazione aumenta dal valore w 0 al valore w 0 + K Coppa del Mondo T 1, e sull'intervallo da T 1 a T 2, la frequenza scende nuovamente al valore w 0.

Il segnale a modulazione di fase (Figura 1.15, d) ha un'ampiezza costante e una variazione di frequenza simile a un salto. Spieghiamolo analiticamente. Con FM sotto l'influenza di una tensione modulante

T

tu SONO ( T)

T

tu Coppa del Mondo ( T)

ma)

B)

T

tu modalità ( T)

T 1

T 2

w 0

T

tu fM ( T)

G)

w 1

w 2

in)

Figura 1.15. Tipo comparativo di oscillazioni modulate in AM, FM e FM:
a - tensione modulante; b - segnale modulato in ampiezza;
c - segnale modulato in frequenza; d - segnale modulato in fase

la fase del segnale riceve un ulteriore incremento Δy = K FM T, quindi, il segnale ad alta frequenza con modulazione di fase secondo la legge del dente di sega ha la forma

Quindi, sul segmento 0 T 1 frequenza è uguale a w 1> w 0, e sull'intervallo T 1 T 2 è uguale a w 2

Quando si trasmette una sequenza di impulsi, ad esempio, è possibile utilizzare anche un codice digitale binario (Figura 1.16, a), AM, FM e FM. Questo tipo di modulazione è chiamato keying o telegrafia (AT, CT e FT).

T

tu IN ( T)

T

tu NS ( T)

ma)

B)

e

w 0

T

tu modalità ( T)

w 2

w 1

in)

G)

T

tu FT ( T)

w 0

Figura 1.16. Vista comparativa delle oscillazioni manipolate ad AT, PT e FT

Con la telegrafia di ampiezza, si forma una sequenza di impulsi radio ad alta frequenza, la cui ampiezza è costante durante la durata degli impulsi modulanti e, ed è uguale a zero per tutto il resto del tempo (Figura 1.16, b).

Con la telegrafia in frequenza, si forma un segnale ad alta frequenza con un'ampiezza costante e una frequenza che assume due possibili valori (Figura 1.16, c).

Con la telegrafia di fase, si forma un segnale ad alta frequenza con ampiezza e frequenza costanti, la cui fase cambia di 180 ° secondo la legge del segnale modulante (Figura 1.16, d).

1 Classificazione dei tipi di modulazione, caratteristiche di base dei segnali radio.

Per effettuare la comunicazione radio, è necessario modificare in qualche modo uno dei parametri dell'oscillazione della radiofrequenza, chiamato portante, in base al segnale a bassa frequenza trasmesso. Ciò si ottiene modulando la forma d'onda della radiofrequenza.

È noto che l'oscillazione armonica

caratterizzato da tre parametri indipendenti: ampiezza, frequenza e fase.

Di conseguenza, ci sono tre tipi principali di modulazione:

Ampiezza,

Frequenza,

Fase.

La modulazione di ampiezza (AM) è chiamata questo tipo di influenza sull'onda portante, per cui la sua ampiezza cambia secondo la legge del segnale trasmesso (modulante).

Assumiamo che il segnale modulante abbia la forma di un'oscillazione armonica con frequenza W

molto inferiore alla frequenza dell'onda portante w.

Come risultato della modulazione, l'ampiezza della tensione di oscillazione della portante dovrebbe cambiare in proporzione alla tensione del segnale di modulazione uW (Fig. 1):

UAM = U + kUWcosWt = U + DUcosWt, (1)

dove U è l'ampiezza della tensione dell'oscillazione della radiofrequenza portante;

DU = kUW - incremento di ampiezza.

L'equazione delle oscillazioni modulate in ampiezza, in questo caso, assume la forma

UAM = UAM coswt = (U + DUcosWt) coswt = U (1 + cosWt) coswt. (2)

L'iAM attuale cambierà secondo la stessa legge durante la modulazione.

Il valore che caratterizza il rapporto tra l'entità della variazione dell'ampiezza delle oscillazioni DU e la loro ampiezza in assenza di modulazione U è chiamato coefficiente (profondità) di modulazione

Ne consegue che l'ampiezza massima delle oscillazioni è Umax = U + DU = U (1 + m) e l'ampiezza minima è Umin = U (1-m).

Come è facile vedere dall'equazione (2), nel caso più semplice, le oscillazioni modulate sono la somma di tre oscillazioni

UAM = U (1+ mcosWt) coswt = Ucoswt U / 2 + cos (w - W) t U / 2 + cos (w + W) t. (4)

Il primo termine sono le oscillazioni del trasmettitore in assenza di modulazione (modalità silenziosa). Il secondo sono le oscillazioni di frequenza laterali.

Se la modulazione viene eseguita da un segnale complesso a bassa frequenza con uno spettro da Fmin a Fmax, lo spettro del segnale AM ​​ricevuto ha la forma mostrata in Fig. La banda di frequenza occupata dal segnale AM ​​è indipendente da m ed è uguale a

fñ = 2Fmax. (cinque)

Il verificarsi di oscillazioni delle frequenze laterali durante la modulazione porta alla necessità di espandere la larghezza di banda dei circuiti del trasmettitore (e, di conseguenza, del ricevitore). Lei deve essere

dove Q è il fattore di qualità dei circuiti,

Df - detuning assoluto,

Dfk - larghezza di banda del loop.

Nella fig. le componenti spettrali corrispondenti alle frequenze modulanti inferiori (Fmin) hanno ordinate inferiori.

Ciò è dovuto alla seguente circostanza. Per la maggior parte dei tipi di segnali (ad esempio il parlato) che entrano nell'ingresso del trasmettitore, le ampiezze delle componenti ad alta frequenza dello spettro sono piccole rispetto alle componenti delle frequenze basse e medie. Per quanto riguarda il rumore all'ingresso del rivelatore al ricevitore, la loro densità spettrale è costante all'interno della banda passante

ricevitore. Di conseguenza, il coefficiente di modulazione e il rapporto segnale-rumore all'ingresso del rivelatore del ricevitore per le alte frequenze del segnale modulante sono piccoli. Per aumentare il rapporto segnale-rumore, le componenti ad alta frequenza del segnale in banda base durante la trasmissione vengono enfatizzate amplificando le componenti ad alta frequenza più volte rispetto a quelle delle frequenze basse e medie, e quando ricevute prima o dopo il rivelatore, sono attenuati della stessa quantità. L'attenuazione dei componenti ad alta frequenza prima del rivelatore si verifica quasi sempre nei circuiti risonanti ad alta frequenza del ricevitore. Va notato che l'enfasi artificiale delle frequenze della banda base superiore è accettabile purché non comporti una sovramodulazione (m> 1).

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