1.10. Основные структурные схемы ШСС

Широкополосные системы связи с ШПС в зависимости от назначения, тактико-технических характеристик, базы ШПС, элементной базы могут быть построены по различным схемам, перечислить которые в настоящее время невозможно из-за многочисленных вариантов. Для качественного представления о том, из каких основных устройств состоят ШСС, на рис. 1.7, 1.9, 1.11, 1.12 приведены структурные схемы некоторых систем связи.

На рис. 1.7 представлены структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с фазоманипулированным (ФМ) сигналом, предназначенные для передачи дискретных сообщений.

Рис. 1.7. Структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с фазоманипулированным ШПС

В передатчике (рис. 1.7, а) от источника информации последовательность двоичных единиц 1 и 0 со скоростью (рис. 1.8, а) поступает на вход фазового модулятора ФМ. На

второй вход ФМ поступает фаз оманипулированный сигнал (рис. 1.8,б) от генератора ФМ сигнала ГФМ. Фаэоманипулированный сигнал имеет длительность Т и представляет собой последовательность видеоимпульсов 1 и 0 длительностью то где число импульсов. На рис. Обычно считают, что база ФМ сигнала примерно равна числу импульсов,

Рис. 1.8. Модуляция цифровой информации ФМ ШПС

Ширина спектра ФМ сигнала Работой ГФМ управляет синхронизатор С, который формирует необходимые сигналы управления и частоты. Последовательность ШПС в виде ФМ сигналов, переносящая информационные символы (рис. 1.8, в), поступает в модулятор Мод, в котором осуществляется балансная модуляция колебания с несущей частотой ФМ сигналом. Колебание с несущей частотой создается генератором низкой частоты ГНЧ. Усилитель мощности УМ усиливает фазоманипулированный сигнал, а затем через антенну сигнал излучается в пространство. В приемнике (рис. 1.7, б) сигнал проходит через смеситель См, переносится с помощью гетеродина Г на промежуточную частоту, усиливается в усилителе промежуточной частоты УПЧ и обрабатывается согласованным фильтром СФ. Сигнал с выхода СФ поступает на синхронизатор С и решающее устройство РУ. Синхронизатор осуществляет поиск ФМ сигнала по частоте по времени, накапливает сигнал для увеличения надежности синхронизации, управляет режимом работы решающего устройства. Для поиска ФМ сигнала по частоте синхронизатор перестраивает гетеродин. После окончания поиска и вхождения в синхронизм на выходе решающего устройства появляется информационная последовательность в виде двоичных символов, которая передается получателю информации ПИ. Приемник, изображенный на рис. 1.7, б, является наиболее простым. Вместе с тем необходимо отметить, что согласованный фильтр и синхронизатор, содержащий блоки поиска и синхронизации, являются при больших базах ШПС сложными устройствами. Кроме того, для поиска ШПС и поддержания синхронизма приемник охвачен петлей обратной связи. Реальный приемник ШПС может содержать несколько блоков поиска и слежения, в том числе блок поиска ШПС по времени и временной синхронизаций, блок фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, которые охвачены собственными и взаимными обратными связями.

На рис. 1.9 представлены структурные схемы передатчика и приемника радиотелефонной системы связи с ФМ ШПС. В

передатчике (рис. 1.9, а) телефонное сообщение (рис. 1.10,а) от источника информации ИИ поступает на вход широтно-импульсного модулятора ШИМ, с выхода которого ШИМ сигнал подается на вход фазового модулятора ФМ. На второй вход ФМ подается ФМ ШПС (рис. 1.10,в), формируемый ГФМ.

Рис. 1.9. Структурные схемы передатчика и приемника радиотелефонной системы связи с фазоманипулированным ШПС

Фазоманипулированый сигнал с выхода фазового модулятора (рис. 1.10, г), содержащий информацию, поступает на вход модулятора М, в котором осуществляется балансная модуляция колебания с несущей частотой от ГНЧ. Затем усиленный по мощности в усилителе мощности УМ ФМ сигнал через антенну излучается в пространство.

Рис. 1.10. Модуляция ФМ ШПС непрерывным сообщением при помощи ШИМ

Работой широтно-импульсного модулятора и генератора ФМ сигнала управляет синхронизатор С, который вырабатывает необходимые частоты и управляющие сигналы. В приемнике (рис. 1.9, б) принятый сигнал в смесителе См с помощью гетеродина Г переносится на промежуточную частоту и после УПЧ поступает на коррелятор Кор. Коррелятор, как и согласованный фильтр, производит оптимальную обработку принятого сигнала. Хотя они отличаются по принципу работы, .но обеспечивают одинаковую помехоустойчивость приема. Коррелятор состоит из перемножителя и интегратора. На второй вход коррелятора подается опорный сигнал в виде ФМ ШПС (рис. 1.10,в). Напряжение на выходе коррелятора содержит телефонное сообщение в виде ШИМ сигнала, который подается на вход демодулятора с выхода которого принятое телефонное сообщение передается получателю информации ПИ. Работой приемника в целом и его отдельными блоками управляет синхронизатор С, который сначала осуществляет поиск ФМ ШПС по времени и частоте, а затем

поддерживает синхронизм. Все, что было ранее отмечено относительно синхронизатора приемника, изображенного на рис. полностью относится как к синхронизатору данного приемника, так и приемников, изображенных на рис. 1.11,б 1.12,б.

На рис. 1.11 представлены структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с частотно-манипулированным {ЧМ) ШПС (иногда такой ПС называют сигналом с прыгающей частотой).

Рис. 1.11. Структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с частотноманипулированным ШПС

Отличие передатчика и приемника, изображенных на рис. 1.11, от передатчика и приемника на рис. 1.7 сводится к следующему. В передатчике (рис. 1.11,а) в модуляторе Мод производится модуляция ЧМ ШПС дискретным сообщением. ЧМ ШПС представляет собой сигнал, состоящий из М импульсов, несущие частоты которых принимают одно из возможных значений от до с интервалом между соседними значениями Всего используется М частот и ни одна из них не применяется дважды в одном ШПС. База такого сигнала формируется с помощью частотного манипулятора (ЧМ), у которого на один вход через шину (широкая стрелка) подаются М частот от генератора сетки частот ГСЧ. На другой вход подается кодовая последовательность от генератора кодовой последовательности ЧМ ШПС (ГЧМ), определяющая порядок изменения частот в ЧМ ШПС. В модуляторе Мод производится перенос ЧМ ШПС на несущую частоту. Работой ГСЧ, ГЧМ, ГНЧ управляет синхронизатор С. В приемнике (рис. 1.11, б) ЧМ ШПС на промежуточной частоте поступает на смеситель в котором производится перенос всех частот сигнала на вторую промежуточную

частоту с помощью опорного ЧМ ШПС, поступающего от частотного манипулятора ЧМ. Назначение ГСЧ и ГЧМ такое же, как и в передатчике (рис. 1.11, а). С (выхода УПЧ2 сигнал длительностью Т, не имеющий частотной манипуляции, поступает на СФ, а затем на РУ и С. Последний производит поиск ЧМ ШПС по времени и частоте, затем поддерживает синхронизм и управляет работой Г, ГСЧ, ГЧМ и РУ.

На рис. 1.12 представлены структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с фазо-частотноманипулированным Такой сигнал является составным.

Рис. 1.12. Структурные схемы передатчика и приемника цифровой системы связи с фазо-частотноманипулированными ШПС и корректирующими кодами

При отмеченной двойной манипуляции он состоит из N импульсов, группы которых передаются на М частотах. База такого ШПС равна, примерно Поскольку ФМ-ЧМ ШПС является объединением ФМ и ЧМ сигналов, то и схема передатчика (рис. 1.12, а), и схема приемника (рис. 1.12, б) являются в свою очередь объединением передатчиков (рис. 1.7, а и 1.11, а) и приемников (рис. 1.7, б и 1.11, б). Для дополнительного повышения помехоустойчивости используются корректирующие коды, которые формируются в передатчике (рис. 1.12, а) с помощью кодера и декодируются в приемнике (рис. с помощью декодера (Д). В приемнике оптимальную фильтрацию осуществляет коррелятор (Кор). Назначение остальных блоков такое же, как и в предыдущих схемах.

Представленные схемы не исчерпывают всего многообразия схем широкополосных систем связи с ШПС. Вместе с тем они позволяют выделить основные узлы таких систем. К таким узлам относятся генераторы формирования ШПС (или автоматы формирования ШПС с их сменой), генераторы сетки частот,

согласованные фильтры, корреляторы, блоки поиска ШПС и синхронизации по времени и по частоте. Из представленного материала следует, что разработчик широкополосной системы связи должен уметь выбрать тип ШПС и его базу, метод обработки, определить время поиска и синхронизации, найти помехоустойчивость приемника ШПС при действии различного рода помех, выбрать элементную базу и разработать на ней необходимые генераторы ШПС, согласованные фильтры и корреляторы, блоки поиска и синхронизации. Кроме этого, разработчик должен уметь проектировать остальные узлы передатчика и приемника, знать, как проходит ШПС через узлы передатчика .и приемника и какие потери при этом имеют место. На все вопросы, которые возникают в процессе проектирования ШСС, нельзя в большинстве случаев дать однозначные ответы. Поэтому проектирование ШСС в настоящее время является инженерным искусством, которое основывается на глубоком знании теории и техники ШПС и на интуиции разработчика. Но тем не менее, по всем вопросам проектирования систем связи с ШПС в настоящее время имеются основные (и во многих случаях фундаментальные) результаты. Они и приведены в дальнейших разделах данного справочника.