Шпаргалка - Основы радиоэлектроники и связи - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалка - Основы радиоэлектроники и связи
скачать (1680.6 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2424kb.12.01.2011 23:09скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
Билет 1

  1. Радиопередающие устройства. Структурные схемы, классификация, основные проблемы создания р/передающих устройств.

Радиопередающие устройства предназначены для формирования колебаний несущей частоты, модуляции их по закону передаваемого сообщения и излучения полученного радиосигнала в пространство или передачи его по физическим линиям связи.

Классификация:

По назначению: вещательные, связные, радиолокационные, навигационные, телеметрические и др.

По средней излучаемой мощности: менее 3Вт, малой 3…100Вт, средней (0,1…10 кВт), большой (10…100 кВт) и сверхбольшой (более 100 кВт) мощности.

По виду модуляции сигнала: амплитудные, амплитудные балансовые и однополосные, частотные, фазовые, импульсные, импульсно-кодовые и др.

По использованиям: стационарные, бортовые и переносные.

По диапазону рабочих волн

Передатчик с амплитудной модуляцией:



Возбудитель - маломощный задающий автогенератор. Умножитель частотыповышает частоту колебаний до величины несущей. Усилитель мощностиувеличивает мощность колебаний, умножитель нижней частоты, амплитудный модулятор и Uвхвходной сигнал.

Передатчик с частотной модуляцией:



УНЧ усиливает сигнал на частоту колебаний ЧМ-генератора. Несущая частота колебания формируется возбудителем. ЧМ-ые колебания с ЧМ-генератора поступают на усилительно-умножительную цепочку (УЧ-УМ), где частота и мощность колебаний много кратно увеличиваются.

КПД современных передатчиков достигает 30-40%.

  1. Оценка времени запаздывания сигналов, дисперсия оценки.



Рассмотрим систему с разнесёнными приёмником и передатчиком. Излучаемый сигнал на приёмной стороне пол­ностью известен, неизвестно время запаздывания t3. Модель принимаемого сигнала:



Где а-амплитуда, ?-начальная фаза, ?- несущая частота.

Для отыскания оценки максимального правдопо­добия необходимо выявить функциональную зависи­мость компонент отношения правдоподобия (Отношение правдоподобия в параметризованном виде, включающее амплитуду как параметр, запишется в виде ) от времени запаздывания. Энергия сигнала единичной ам­плитуды Э1 и спектральная плотность мощности шума N - фиксированные известные параметры. Амплитуда сиг­нала а принципиально зависит от расстояния между передатчиком и приёмником, определяющим время запаздывания t3, но эта зависи­мость столь слаба на интервале измерения t3, что ею можно пренебречь. Поскольку угловое положение передатчика относительно приёмника может быть произволь­ным, то произволен и уровень амплитуды сигнала: т.е. параметр a можно считать неизвестной постоянной. Таким образом, от параметра t3 зависит только корреляци­онный интеграл



Отношение правдоподобия в параметризованном виде

, где

Экспонента является монотонной функцией, поэтому максимум отношения правдоподобия наблюдается при том же значении , при котором наблюдается и максимум корреляционного интеграла. Таким образом, оценка времени запаздыва­ния по методу максимального правдоподобия требует максимизации корреляцион­ного интеграла как функции t3.

Простой вариант устройства оценки времени запаздывания получается при использовании согласованного фильтра. Значение задержки сигнала фиксируется на временной оси. Момент времени, когда отклик на выходе согласованного фильт­ра достигает максимума, соответствует оценке времени запаздывания сигнала. Не­обходимо только для получения оценки вычесть время задержки сигнала в согла­сованном фильтре t0.



Дисперсия - параметр, характеризующий меру рассеяния оценки относительно среднего значения

  1. Нелинейные радиотехнические цепи, использование рядов Фурье для их анализа.

Нелинейными называются цепи, в состав которых входит хотя бы один нелинейный элемент.

Нелинейными называются элементы, параметры которых зависят от величины и (или) направления связанных с этими элементами переменных (напряжения, тока, магнитного потока, заряда, температуры, светового потока и др.). Нелинейные элементы описываются нелинейными характеристиками, которые не имеют строгого аналитического выражения, определяются экспериментально и задаются таблично или графиками.

Анализ прохождения сигналов через нелинейные цепи удается осуществить сравнительно простыми методами, если нелинейный элемент (НЭ) отвёчает условиям безынерционности. Физически безынерционность НЭ означает мгновенное установление отклика на его выходе вслед за изменены входного воздействия. Если говорить строго, то безынерционных НЭ практически не существует.

Большинство нелинейных радиотехнических цепей и устройств определяется структурной схемой, представленной на рис. 1.1.



Рис. 1.1. Структурная схема нелинейного устройства

Согласно этой схеме, входной сигнал непосредственно воздействует на НЭ, к выходу которого подключен электрический фильтр (линейная цепь). В этих случаях процесс в радиоэлектронной нелинейной цепи можно охарактеризовать двумя независимыми друг от друга операциями. В результате первой операции в безынерционном НЭ происходит такое преобразование формы входного сигнала, при котором в его спектре появляются новые гармонические составляющие. Вторую операцию осуществляет линейный фильтр, выделяя нужные спектральные составляющие преобразованного входного сигнала. Меняя определенным образом параметры входных сигналов и используя различные НЭ и электрические фильтры, можно осуществлять требуемую трансформацию спектра и выделять нужные составляющие. К такой удобной теоретической модели сводятся многие схемы нелинейных усилителей, модуляторов, детекторов, автогенераторов, умножителей, делителей и преобразователей частоты.

Как правило, нелинейные цепи характеризуются сложной зависимостью между входным сигналом и выходной реакцией, которую в общем виде можно записать так: (8.1)

В нелинейных цепях с безынерционными НЭ наиболее удобно в качестве воздействия рассматривать входное напряжение, а отклика — выходной ток связь между которыми определяется следующей нелинейной функциональной зависимостью: (8.2)

Данное соотношение аналитически может представлять собой обычную ВАХ НЭ. Такой характеристикой обладают и нелинейный двухполюсник и нелинейный четырехполюсник , работающий в нелинейном режиме при различных амплитудах входного сигнала. Вольт-амперные характеристики (их получают экспериментально) большинства НЭ имеют сложный вид, поэтому представление их аналитическими выражениями является достаточно трудной задачей. В радиоэлектронных устройствах и узлах систем связи широко используют аналитические методы представления нелинейных характеристик различных приборов относительно простыми функциями (или их набором), приближенно отражающими реальные характеристики. Такое нахождение аналитической функции по экспериментальной вольт-амперной характеристике НЭ называется аппроксимацией.

Отклик нелинейной цепи на гармонический входной сигнал.

Проанализируем физические процессы, протекающие в нелинейной цепи (рис. 1.2, а), при воздействии на вход безынерционного НЭ z простейшего гармонического сигнала и постоянного напряжения смещения U0.



Рис. 1.2. Цепь с нелинейным элементом: а — схема; б, в — графики процессов

Используя характеристику НЭ и проведя несложные графические построения, найдем аналитическую запись формы тока в цепи в зависимости от фазового угла (рис. 1.2, б, в). Вследствие нелинейности характеристики форма тока на выходе цепи становится несинусоидальной. Причину этого искажения гармонического колебания нетрудно пояснить следующим образом. Так как ток и напряжение связаны линейной зависимостью, а крутизна ВАХ на разных участках неодинаковая (имеет нелинейный характер), то равным приращениям напряжения отвечают неравные приращения тока.

Поскольку функция тока периодична (рис. 1.2, в), то ее можно представить (для удобства сделаем это во времени) тригонометрическим рядом Фурье:

(8.7)

Здесь I0, In— амплитуды постоянной и гармонических составляющих.

Спектр тока в цепи с НЭ при кусочно-линейной аппроксимации и его характеристики.

Пусть суммарное гармоническое и постоянное напряжение вида

(8.8)

подается на вход электрической цепи с НЭ, характеристика которого аппроксимирована кусочно-линейной линией. В этом случае временная диаграмма тока, протекающего через НЭ цепи, имеет форму конусоидальных импульсов с отсечкой их нижней части (рис. 1.3).



Рис. 1.3. Форма тока при кусочно-линейной аппроксимации характеристики НЭ

Параметр (в радианах или градусах), при котором ток изменяется от максимального значения до нуля, называется углом отсечки. При этом изменение фазы, соответствующее длительности полного импульса тока на выходе цепи, равно. Из графиков рис. 1.3 нетрудно определить, что при фазовом угле напряжение начала характеристики, откуда (8.9)

Уравнение отрезка прямой при кусочно-линейной аппроксимации характеристики записывается в виде:

(8.6), где Ен- напряжение начала характеристики,S- ее крутизна

Подставив в формулу (8.6) суммарное напряжение источников сигнала и смещения из выражения (8.8) и напряжение начала характеристики Ен, получим аналитическую запись формы тока в зависимости от фазового угла:

(8.10)

Полученную четную функцию периодической последовательности импульсов тока (8.10) можно разложить в тригонометрический ряд Фурье, в котором период повторения составляет 2?, длительность импульса —, а текущей переменной является мгновенный фазовый угол.

В этих импульсах тока постоянная составляющая запишется следующим образом:

(8.11)

Амплитуда первой гармоники

(8.12)

Подобным же образом определяются амплитуды гармонических составляющих In и для n = 2,3, .... При этом обобщенная формула для вычисления этих гармоник имеет вид:

(8.13)

В радиотехнике полученные результаты принято записывать в специальной форме:

(8.14)

Здесь — так называемые функции Берга, или коэффициенты гармоник

Билет 2

  1. Критерии синтеза алгоритмов обработки сигналов.

2 типа обработки сигналов – первичная и вторичная.

Первичная

Pi,y – вероятность принятия решения

P10– вероятность принять «1», когда истинным является «0» (ложная тревога);

P11– вероятность принятия «1», когда истинной является «1» (вероятность правильного приема);

P01– вероятность принятия «0», когда истинной является «1» (вероятность пропуска);

P00– вероятность не принять «0», когда «0» является ложью (вероятность правильного необнаружения).

Рi,y>Fi,y[L(b),l0]. Критерий среднего риска

Необходимо найти Необходимо усреднение по всем реализациям шумов. Т.е. (– это для белого шума) (общий случай)

Вторичная ­– фильтрация / уточнение параметров оценок ?n по результатам измерений. Необходимо знать функцию поведения F(xn)

L(U, ?n); -уравнение фильтра после обработки

Это - рекурентный метод!

- экстраполятор

  1. Радиолокационные системы, их классификация и характеристики.

Радиолокация — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн.

Классификация:

- Пассивная - приём собственного излучения объекта.

- Активная радиолокации – радар излучает свой собственный зондирующий импульс и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

1) С активным ответом — на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознавания объектов (свой-чужой), дистанционного управления, а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т. д.).

2) С пассивным ответом — запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

По способу обзора (за счёт перемещения направленного луча антенны):

- круговой

- обзор по винтовой линии

- конический

- по спирали

Принцип действия.

Радиолокация основана на следующих физических явлениях:

- Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.

ЭПР – эффектив. Площадь рассеив. объкта S. 2 –РЛС), - расстояние от объекта до РЛС.

- На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели.

- Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера. [Эффе́кт До́плера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника]), что позволяет измерять радиальные скорости движения цели относительно РЛС.

Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, создаваемое техническими средствами объекта, или побочное излучение, создаваемое любыми объектами с работающими электрическими устройствами.

  1. Детектирование сигналов.

Детектированием (демодуляцией) называется процесс преобразования модулированного высокочастотного сигнала в колебание, форма которого воспроизводит низкочастотный модулирующий сигнал. Детекторы (демодуляторы) выполняют функцию, обратную функции, осуществляемой модуляторами, и подразделяются на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные, цифровые и т. д.

Амплитудные детекторы. Рассмотрим процесс детектирования простейшего, однотонального АМ-сигнала. На вход детектора АМ-сигнала (АМ-детектора) подается высокочастотное модулированное колебание вида:



Выходное же напряжение детектора должно быть низкочастотным , пропорциональным (копией) передаваемому сообщению. Эф­фективность работы амплитудного детектора оценивают коэффициентом передачи (коэффициентом детектирования), представляющим собой отношение амплитуды выходного низкочастотного напряжения к амплитуде огибающей входного модулированного сигнала:

(9.5)

В зависимости от амплитуды АМ-сигнала и степени нелинейности характеристики детекторного элемента возможны два режима детектирования: линейный (режим больших амплитуд с кусочно-линейной аппроксимацией характеристики) и квадратичный (работа при малых амплитудах на участке характеристики, описываемой полиномом второй степени).

Линейный диодный детектор. При линейном режиме работы детектора амплитуды сигналов на входе и выходе связаны прямо пропорциональной зависимостью.

Чтобы цепь реальной нагрузки любого детектора эффективно отфильтро­вывала полезный модулирующий сигнал и подавляла паразитные высо­кочастотные составляющие, необходимо выполнение двух неравенств:

(9.6)

Еще одно непременное условие хорошей работы детектора — сопротивление нагрузки Rн должно быть значительно больше сопротивления диода в его прямой проводимости, что всегда выполняется на практике.

Пусть на вход диодного детектора подается простейший, однотональный АМ-сигнал . Ток через диод протекает в моменты времени, когда амплитуда входного напряжения ивх превышает напряжение на конденсаторе Сн (а значит, и на выходе детектора Uвых). В этом случае конденсатор Сн заряжается через малое сопротивление открытого диода намного быстрее, чем разряжается на высокоомное сопротивление нагрузки Rн. Поэтому диод большую часть периода входного колебания закрыт и амплитуда выходного напряжения близка к амплитуде входного.

Для упрощения анализа и расчетов схемы положим, что на вход детектора подается достаточно большое немодулированное гармоническое напряжение, при котором ВАХ диода можно аппроксимировать отрезками двух прямых линий. Амплитуды входного и вы­ходного напряжений связаны соотношением: . В этом случае коэффициент передачи детектора

(9.7)

Постоянная составляющая тока амплитудного детектора в соответствии с формулой (8.14): . Поэтому среднее значение выходного напряжения

. (9.8)

Подставив в данное соотношение из (9.7) и из (8.15), получим следующее трансцендентное уравнение (напомним, что в них неизвестное входит в аргумент):

(9.9)

Поделив обе части этого уравнения на , запишем

(9.10)

Из этой формулы следует, что угол отсечки не зависит от амплитуды входного сигнала и определяется только величиной произведения SRн, причем чем оно больше, тем меньше угол отсечки. Как правило, SRн >> 1, поэтому угол отсечки ? близок к нулю. Из математики известно, что при малых параметрах (в данном случае углах) ? имеет место равенство . Приняв во внимание это равенство, из соотношения (9.10) нетрудно вывести следующую формулу для расчета коэффициента детектирования:



Билет 3

  1. Принципы обеспечения стабилизации несущей частоты р/передающих устройств.

Нестабильность частоты- важнейший показатель, без учета которого не может быть обеспечена надежная работа любого радиоканала.

Необходимо поддерживать стабильную частоту Fген, т.к. формирует в зависимотсти от температурый, влажности, мех. Воздействий и т.д. Влияние этих факторов проявляется в изменении R, L, C компонентов. Качество абсолютной и относительной нестабильностью частот.

A=Fген-Fреак, Отн. ; для LC: , для RC:

Применяют обычно 2 способа стабилизации:

  1. Параметрический

-ослабление влияния дестабилизирующих факторов

-подбор прецезионных элементов

-применяют печатный монтаж

-помещают в термостаты

В результате нестабильность снижается до 10-5

  1. Кварцевый – применяют кварцевые резонаторы, вместо RC контуров, нестабильность снижается до 10-7. Кварц обладает пьезоэлектрическим эффектом.

Используется последовательный резонанс,

  1. Оценка амплитуды сигнала при случайной начальной фазе.

Оценка амплитуды радиосигнала с неизвестной начальной фазой.

Модель радиосигнала по-прежнему определяется соотношением

.Отношение правдоподобия для полностью известного сигнала в параметризованном виде согласно (31) можно записать

(34).

Неизвестными теперь являются два параметра а и ?. Для отыскания оценки максимального правдоподобия амплитуды сигнала в соответствии с и необходимо решить систему уравнений

(35)

Решение системы (35) можно отыскивать следующим образом. Вначале из первого уравнения системы (35) находим оценку фазы. Эти преобразования выполнены ранее, и оценка определяется соотношением .

Подставляем оценку фазы сигнала в (34)

(36)

Учитывая, что

(37)

(36) можно записать в виде

(38)

Оценка амплитуды сигнала определяется из решения уравнения



После логарифмирования и дифференцирования (36) получаем



Откуда

(39)

Из (39) следует, что оценка амплитуды радиосигнала с неизвестной начальной фазой сводится к вычислению модуля корреляционного интеграла (корреляционным интегралом называется осреднённая вероятность того, что состояния системы в два различных момента времени кажутся близкими) и нормирования его значения к энергии сигнала единичной амплитуды.

Оценка является смешенной.

  1. Модуляция сигналов.

Модуляция несущего колебания по закону передаваемого сообщения является нелинейной операцией и осуществляется в нелинейных устройствах, называемых модуляторами. В общем случае многочисленные типы модуляторов можно разделить на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные и цифровые.

Амплитудные модуляторы. Формальный анализ аналитического выражения для однотонального АМ-сигнала показывает, что при его формировании необходимо перемножить модулирующий сигнал и несущее колебание (если же говорить более строго, то требуется умножить сумму из двух элементарных слагаемых на несущее колебание, однако это не имеет существенного значения для изучения подобных процессов).

Амплитудные модуляторы на основе резонансных усилителей мощности. При построении амплитудных модуляторов чаще всего используют эффект преобразования суммы модулирующего и несущего колебаний, подаваемых на безынерционный НЭ.

Простейшую схему амплитудного модулятора можно создать на основе не­линейного резонансного усилителя, включив на входе транзистора последовательно источники постоянного напряжения смещения U0, модулирующего сигнала e(t) и генератор несущего колебания uH(t), и настроив колебательный контур на несущую частоту ?0.



Угловая модуляция

На практике радиосигналы с угловой модуляцией получают либо непосредственной перестройкой частоты задающего генератора (частотная модуляция), либо изменением фазы несущего колебания (фазовая модуляция).

Частотные модуляторы. Наиболее просто частотную модуляцию несущего колебания можно осуществить путем электронной (как правило, мгновенной) перестройки резонансной частоты колебательного контура автогенератора. В практических радиоэлектронных схемах это выполняется с помощью нелинейного полупроводникового элемента — варикапа . Из теории полупроводниковых приборов известно, что барьерная емкость С p-n перехода варикапа существенно зависит от приложенного напряжения и определяется вольт-фарадной характеристикой С(u).

Фазовые модуляторы.



Метод Армстронга. Для фазовой модуляции при небольших индексах Э. Армстронг в 1932 г. предложил складывать под углом 90° несущее и балансно-модулированное колебания (рис. 5.14). Фазовращатель (обозначен как 90°) сдвигает фазу несущего на 90°. На выходе балансного модулятора (БМ) получают АМ-колебание с подавленной несущей. На вход сумматора «+» поступают два колебания: напряжение несущей и амплитудно-модулированный сигнал .

Путем несложных математических выкладок можно показать, что выходной сигнал сумматора приближенно описывается:

и представляет собой гармоническое колебание с фазой, изменяющейся по закону модулирующего сигнала e(t).

Метод Армстронга имеет здесь скорее познавательное значение. Практическая его реализация обычно затруднена, поскольку из-за малого индекса модуляции он работает на низкой частоте и требует большого числа умножителей.

Билет 4

  1. Радиоприемные устройства. Структурные схемы, типы приемников, их классификация и основные характеристики.

РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Во многих классах радиосистем радиоприемное устройство является одной из основных составные частей каждой конкретной системы, а в пассивных системах — единственным радиотехническим устройством.

Радиоприемные (приемные) устройства предназначены для приема радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать содержащуюся в них полезную информацию. Любое радиоприемное устройство состоит из приемной антенны и собственно радиоприемника (проще, приемника).

Радиоприемным устройством в широком смысле называют систему узлов и блоков, которые осуществляют следующие операции:

• преобразование с помощью приемной антенны электромагнитного поля сигнала (помех) в радиосигнал и обеспечение пространственной и поляриза­ционной избирательности полезного радиосигнала;

• выделение (фильтрация по частоте) полезных радиосигналов из совокуп­ности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе прием­ной антенны и не совпадающих по частоте с полезным сигналом;

• преобразование и усиление принимаемых сигналов для обеспечения
качественной работы демодулятора, декодера, схем защиты приемника от
помех и обратного ЭФПС (решающего или исполнительного устройства);

Во всех рассмотренных радиотехнических системах полезная информация заложена в параметрах радиосигнала на входе радиоприемного устройства. Поэтому все основные операции, связанные с пространственной и частотной избирательностью радиосигнала, его усилением, демодуляцией и обработкой, могут решаться на основе единой теории анализа и синтеза трактов приемника и одинаковых принципов их схемотехнической реализации.

Приемники классифицируют.

По назначению приемники делятся на профессиональные и веща­тельные (бытовые). К профессиональным относятся приемники связные, ра­диолокационные, радионавигационные и др. Бытовые приемники обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания.

Диапазон рабочих частот, т. е. область частот настройки, в пределах кото­рой обеспечиваются все другие электрические характеристики приемника. Современные радиоприемные устройства обеспечивают уверенный прием радиосигналов в большом частотном диапазоне, где возможна работа радио­технических систем.

По виду модуляции сигнала радиоприемники, как и радиопере­датчики, делятся на устройства с амплитудной, амплитудной балансной и од­ноголосной, частотной, фазовой, импульсной, импульсно-кодовой (цифровой) и другими видами модуляции.

По условиям эксплуатации приемники бывают стационарными, бортовыми (космические, корабельные, самолетные, автомобильные) и пере­носивши (портативными) или мобильными.

К основным характеристикам приемника относятся чувствительность, из­бирательность и помехоустойчивость.

Чувствительностью приемника называется его способность обеспечивать прием очень слабых полезных сигналов. Она оценивается мощностью вход­ного радиосигнала, необходимой для получения номинальной (требуемой) мощности на выходе приемника при заданном отношении сигнал/шум.

Шумовые свойства приемников (и усилителей) принято оценивать коэффициентом шума, полагая, что на входе и внутри устройства шум является белым. Коэффициентом шума называют отношение мощностей сигнала и шума на входе , отнесенное к такому же отношению мощностей на выходе линейной части (на входе детектора) приемника . Таким образом, по определению коэффициент шума:



Коэффициент шума показывает, во сколько раз шумы на входе линейной части приемника увеличиваются за счет шумов, возникающих в самом приемнике. Если ( теоретически это возможно при абсолютном нуле температуры ) приемник сам по себе не шумит, то его входное и выходное отношения сигнал/шум равны и коэффициент шума ( в децибелах это 0 дБ).

Эффективная чувствительность приемника — способность принимать слабые сигналы с заданным качеством (отношением сигнал/шум) и вероятностью приема в условиях воздействия всего ансамбля помех.

Избирательность, или селективность, приемника—способность выделить полезный сигнал из множества других сигналов и помех, принятых антенной.

ПРИЕМНИК ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ

Структурная схема простейшего приемника прямого усиления без регенерации (рис. 9.12) включает в себя входную цепь, усилитель высокой (радио) частоты (УВЧ, УРЧ), детектор (Д) и усилитель низкой (звуковой) частоты (УНЧ, УЗЧ). Иногда в таких приемниках перед УВЧ включают малошумящий усилитель (МШУ).



СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ ПРИЕМНИК

Существенное улучшение большинства показателей приемных устройств достигается на основе принципа преобразования частоты принимаемого сигнала — переноса в частотную область, где он может быть обработан с наибольшей эффективностью. Самое широкое распространение во всех диапазонах получила построенная на этом принципе схема супергетеродинного приемника. Приемник супергетеродинного типа (в 1918 г. изобрел американский инженер Эдвин Армстронг) обеспечивает очень высокую и практически одинаковую избирательность во всех диапазонах волн, а также более равномерное усиление в высокочастотном тракте. Это достигается введением в главный тракт приемника (рис. 9.13) преобразователя частоты, состоящего из смесителя (СМ), локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина (Г), фильтра сосредоточенной селекции (ФСС; он по существу является оптимальным фильтром для принимаемых сигналов) и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Часть приемника, включающая входную цепь, МШУ и УВЧ (преселектор), подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию на частоте.

  1. Оценка несущей частоты сигнала, дисперсия оценки.

ВИКИ: {Несущий сигнал часто называют несущая частота.

Несущий сигнал — сигнал, один или несколько параметров которого подлежат изменению в процессе модуляции. Степень изменения параметра определяется мгновенным значением информационного (модулирующего) сигнала.}

Рогов: {Рассмотрим математическую модель сигнала:

SFg=a*u(t)cos[2Пи*(f-Fg)t-?], где a – амплитуда, Fg – описывает сдвиг частоты сигнала в зависимости от относительного движения в приемник с передатчика, положим tg>0. ? – модуль компоненты огибающей автокорреляционного сигнала, определяющийся по оси частот как . tg и Fg симметр. для спект. и врем. формы записи. Сдвиг сигнал в комплексной форме S(t-t3)e2Пи*f(t-t2). Параметр Fg определяет сдвиг комплексного спектра сигнала вдоль оси частот. Сдвиг по оси частот спект. компон. имеет вид .}

Книга: {Дисперсия - параметр, характеризующий меру рассеяния оценки относительно среднего значения



Дисперсия оценки, плотность вероятности которой описывается кривой 3, больше дисперсии оценки, плотность которой определена кривой 1. Если оценка является несмещённой, то дисперсия даёт представление (при нормальном законе исчерпывающее) о качестве оценивания.}



Рогов: {Дисперсия допл.(-хуйня какая то я не разобрал епт ебаный трофимов и рогов заодно с ним) сдвига частоты:

, tэкв – длит. сигнала.

Для точной оценки применяется сигнал большей длительности.

Такую поебню с названием ПОСТРОЕНИЕ приводит Рогов:



И говорит: изменение фаз происходит согласно вапк на смесит => фазов демодул.

(взят по спектру), => узкопол. сигнал => на набор узкополосных контуров насстр на разные частоты. Оц. Fg опред по номеру фильтра на выходе которого амплит максимальна.
ps. если ты все прочитал (как рогов) и понял (как рогов), то экзамен сдашь.}

  1. Смеситель гармонических сигналов.

Смесители являются ключевым элементом преобразователей частоты в современных радиоприёмных устройствах. Простейшим смесителем может являться один нелинейный электрический элемент, например, диод. Более сложные, балансные схемы, содержат несколько диодов и симметрирующие трансформаторы.

На выход смесителя подается смешанный сигнал на некоторой из ниже перечисленных частот:

Суммарная частота входных сигналов;

Частота, равная разности частот входных сигналов;

На обеих входных частотах, которые считаются паразитными, поэтому от этих сигналов пытаются избавиться, применяя последующие фильтры.

При работе реального смесителя, помимо основного сигнала, на выходе присутствуют также множество побочных составляющих, которые должны быть отфильтрованы полосовым фильтром или ФНЧ.

Важным свойством смесителя является то, что преобразование выполняется с сохранением спектра сигнала, то есть его модуляции и прочих параметров.

Существуют цифровые смесители. Например, логический элемент XOR, имеющий два входа и один выход: если подать на его входы достаточно сильные сигналы (например гетеродин 65 МГц и ЧМ сигнал ~70 МГц), то на выходе после ФНЧ можно наблюдать сильный разностный сигнал (ЧМ ~5 МГц), пригодный для дальнейшей непосредственной обработки цифровой схемой.

Рассмотрим балансные смесители.

Смесители, которые выполняют функцию перемножения напрямую, обладают превосходными характеристиками, потому что они идеально воспроизводят только гармоники с комбинационными частотами. Одно, достаточно общее свойство таких смесителей то, что они сначала преобразуют входное напряжение (t) в ток, а затем осуществляют перемножение токов. Реальные смесители сложны для анализа, и поэтому их эксплуатационные качества определяются множеством характеристик. Ниже приводится список главных технических требований, предъявляемых к смесителям, в порядке убывания их важности.

Диапазон рабочих частот. Смесители, как правило, применяются в приёмниках, работающих, начиная с очень низких частот до десятков гигагерц. Типичные серийно выпускаемые смесители имеют максимальную рабочую частоту от 100 МГц до 2,5 ГГц. Диапазон рабочих частот является фундаментальной спецификацией проекта, которая в значительной степени определяет конечный выбор типа смесителя.

Смеситель сигналов. Данное нелинейное устройство используется с фильтром по следующей схеме:



Рис. 3.3.4.5. Схема использования смесителя в усилителе сигналов.

На рис. 3.3.4.5 ?0 – несущая частота входного сигнала, ?r– гетеродинная частота управляющего сигнала, Ф – фильтр на промежуточную частоту . Схема смесителя такая же, как у нелинейного резонансного усилителя, но на вход устройства, то есть на базу транзистора, подается сумма сигналов – входной сигнал U(t) с несущей частотой ?0 и гетеродинный сигнал Eг(t) с гетеродинной частотой ?r. Таким образом, входной сигнал на смеситель имеет вид:

.

Зависимость тока коллектора от напряжения на переходе база-эмиттер изображена на рис. 3.3.4.6.



Рис. 3.3.4.6. Зависимость тока коллектора от напряжения на переходе база-эмиттер.

Зависимость коллекторного тока от переменного напряжения следующая:

.

Тогда выходной сигнал со смесителя:

,

где – резонансное сопротивление. Получается усиление и сигнал на новой частоте, в этом и заключается принцип смесителя. Эта частота есть комбинированная частота. Таким образом, фильтр усилителя нужно настраивать на комбинированную частоту.

Билет 5

  1. Синтез согласованного фильтра для обнаружения сигналов.

Прием радиосигналов всегда сопровождался помехами. Поэтому на протяжении всего развития радиотехники (в частности, приемных устройств) центральной проблемой была и остается борьба с помехами и шумами (далее просто шумами). В случаях, когда мощность полезного сигнала соизмерима со средней мощностью шума, трудно не только выделить, но и обнаружить сигнал.

Согласованный линейный фильтр. Основой большинства практических методов выделения сигнала из аддитивной смеси сигнала и шума в радиоприемных устройствах является оптимальная линейная фильтрация, использующая линейные частотные фильтры.

Критерий качества линейной фильтрации зависит от одной из решаемых задач: обнаружение сигнала в шумах или разрешение сигналов. При обнаружении сигнала в шумах наиболее эффективен критерий максимума отношения сигнал/шум по мощности на выходе фильтра. Линейный фильтр, для которого это отношение максимально, называют оптимальным (подразумевая наилучшим). Следует ожидать, что при подаче на вход оптимального фильтра аддитивной суммы полезного сигнала и шума на его выходе можно получить заметное увеличение отношения сигнал/шум.

Одним из основных параметров фильтров приемника является коэффициент передачи. Коэффициент передачи оптимального фильтра приемника определим при условии, что сигнал принимается на фоне белого шума с двусторонней спектральной плотностью мощности W0 (хотя часто белый шум задается односторонней, т. е. в области физических частот спектральной плотностью мощности N0 = 2W0).

Для удобства анализа представим коэффициент передачи оптимального фильтра в виде (15.1)

где К(?) — АЧХ; ?k(?) — ФЧХ фильтра.

Пусть входной сигнал u(t) имеет спектральную плотность (15.2)

Здесь S(?) и ?c(?) — соответственно амплитудный и фазовый спектры при­нимаемого сигнала.

Отметим некоторый, пока неизвестный, момент времени t = t0, при котором отношение сигнал/шум на выходе фильтра будет максимальным. Тогда сигнал на выходе фильтра (линейного четырехполюсника):

(15.3)

Поскольку Sвых(?) = Sвх(?)K(?), то средняя мощность (дисперсия) белого шума на выходе фильтра:

(15.4)

Используя выражения (15.3) и (15.4), запишем отношение выходных мощностей сигнала и шума

(15.5)

Для удобства вычислений введем эквивалентный коэффициент передачи фильтра

(15.6)

Оптимальный коэффициент передачи анализируемого фильтра максимизирует правую часть выражения (15.5). Задача нахождения оптимального коэффициента передачи К(?) решается на основе известного в математике неравенства Буняковского-Коши-Шварца, которое для данного случая имеет вид:

(15.7)

Прямая подстановка показывает, что неравенство обращается в равенство, если

(15.8)

где А — произвольный постоянный коэффициент; — функция комплексно-сопряженная с S(?).

Представим эквивалентный коэффициент передачи (15.8) в виде:



Отсюда находим коэффициент передачи фильтра

(15.9)

Формула (15.9) полностью определяет коэффициент передачи оптимального фильтра, максимизирующего отношение сигнал/шум. Отсюда же следуют требования к АЧХ и ФЧХ оптимального фильтра:



По определению частотный коэффициент передачи — безразмерная величина, поэтому постоянный коэффициент А должен иметь размерность, обратную размерности амплитудного спектра входного сигнала S(?).

Сущность метода обработки принимаемого сигнала оптимальным фильтром приемника иллюстрируется рисунке 1, где соответственно показаны и обозначены: спектры входных сигнала S(?) и белого шума W0; спектр выходного сигнала Sвых(?) и АЧХ фильтра K(?); энергетический спектр выходного шума.



Рис. 1. Оптимальная фильтрация:

а — спектры входных сигнала и шума; б — спектр выходного сигнала и АЧХ фильтра; в — спектр выходного шума.

Эти результаты имеют глубокий физический смысл, формула (15.10) устанавливает, что АЧХ фильтра K(?) должна с точностью до масштабного множителя А совпадать по форме с амплитудным спектром S(?) входного сигнала. Благодаря этому, подавляющая часть спектральных составляющих входного сигнала, имеющих наибольшие амплитуды, проходит на выход оптимального фильтра практически без ослабления и вносит основной вклад в образование его пикового значения. Из множества же спектральных компонентов входного белого шума, располагающихся в бесконечной полосе частот, на выход фильтра проходят и не ослабляются только те, которые находятся под кривой его АЧХ, т. е. в ограниченной полосе частот. Это приводит к ослаблению средней мощности шума на выходе фильтра по сравнению со спектральной плотностью мощности белого шума W0 на входе. В результате этого отношение сигнал/шум на выходе оптимального фильтра увеличивается.

Соотношение (15.11), описывающее фазочастотную характеристику оптимального фильтра, можно трактовать как условие компенсации начальных фаз всех гармонических составляющих спектра сигнала. Согласно этому условию, оптимальный фильтр должен иметь такую ФЧХ, чтобы получаемый в нем фазовый сдвиг каждой гармоники –?с(?) был равен по величине и противоположен по знаку начальной фазе соответствующей составляющей спектральной плотности S(?) входного сигнала. Оптимальный фильтр проводит компенсацию («обнуление») начальных фаз всех спектральных составляющих сигнала u(t), в результате чего образуется и пик выходного сигнала. Составляющая ФЧХ –?t0 указывает на то, что пик (максимум) выходного сигнала задержан относительно начала действия входного сигнала на время t0. Связь между фазовой характеристикой ?с(?) входного сигнала, компенсирующей ее фазовой характеристикой -?с(?) и ФЧХ фильтра поясняется рис. 2. Фазовая характеристика выходного сигнала, определяемая формулой:

(15.12)

показана на этом рисунке прямой линией.

Поскольку S*(?) = S(-?), то, переходя к новой переменной ?2 = -?, после несложных преобразований, запишем:

. (15.16)

Следовательно, импульсная характеристика оптимального фильтра совпадает с зеркально отраженной относительно оси ординат копией входного сигнала, сдвинутой на интервал t0 по оси времени. Об этом говорит отрицательный знак при аргументе t в формуле (15.16).

На рисунке 3 показан принцип построения импульсной характеристики оптимального фильтра применительно к некоторому импульсному сигналу u(t) длительностью ?и.

Поскольку при t < 0 импульсная характеристика линейной цепи не существует, то временная задержка t0 между началом действия сигнала на входе фильтра и моментом образования максимального пика сигнала на его выходе должна быть не менее длительности сигнала ?и. Это одно (но недостаточное) из условий физической реализуемости оптимального фильтра, показывающее, что для создания максимального пика сигнала на выходе необходимо провести обработку фильтром всего входного сигнала u(i).



Рис. 2. Иллюстрации к построению импульсной характеристики оптимального фильтра

Фундаментальной особенностью оптимального фильтра является то, что об­наружение сигнала в шумах зависит не от формы, а от его энергии. В частности путем увеличения длительности входного импульса можно надежно обнаруживать сигналы небольшой амплитуды. Однако при этом приходится проигрывать в скоростях обработки информации.

Как правило, формы полезного сигнала на входе и выходе согласованного фильтра существенно отличаются друг от друга. В частности, задачей согласованного фильтра для двоичной системы является не восстановление формы сигнала, искаженной шумом, а получение одного отсчета, по которому можно судить о присутствии или отсутствии на входе фильтра сигнала известной формы.

  1. Радионавигационные системы, принципы построения.

Принципиальная особенность СРНС, состоящая в том, что роль опорных точек в них играют НКА, совершающие орбитальное движение, определяет необходимость изменения структуры СРНС по сравнению с РНС наземного базирования. В отличие от последних, содержащих в качестве основных звеньев только аппаратуру базовых станций и АП, в составе СРНС необходима подсистема, обеспечивающая контроль траекторий движения НКА, дистанционный мониторинг исправности бортовой аппаратуры и точ­ности бортовых эталонов времени, управление режимами работы бортовой аппаратуры, составом, объемом и скоростью передачи служебной информа­ции и пр. Поэтому структура СРНС содержит три основные подсистемы:

— подсистему (орбитальную группировку) НКА;

— подсистему контроля и управления (контрольно-измерительный комплекс, КИК);

— подсистему аппаратуры потребителей.

Кроме указанных подсистем в структуру СРНС входят так называе­мые средства функциональных дополнений, т. е. специальная наземная аппаратура, используемая для обеспечения потребителям в определенном регионе или локальной области дополнительных возможностей, например повышения точности измерений за счет использования дифференциальных методов измерений.

Общие принципы взаимодействия отдельных подсистем и функциональных дополнений СРНС иллюстрируются структурной схемой, показанной на рис. 8.1.



Рис. 8.1. Структурная схема СРНС

  1. Детектор амплитудно- модулированных сигналов.

Рассмотрим сначала процесс детектирования сигналов на основе коллекторного детектора (см. рис. 3.3.4.1).



Рис. 3.3.4.1. Схема электрическая принципиальная коллекторного детектора.

На этом рисунке Rk есть сопротивление коллектора транзистора, Re– сопротивление эмиттера транзистора. Данный детектор функционирует в режиме «В», который означает, что транзистор работает с отсечкой тока. Используя аппроксимацию ВАХ транзистора в виде ломаной линии, зависимость напряжения на переходе коллектор-эмиттер выглядит следующим образом:



Рис. 3.3.4.2. Зависимость напряжения на переходе коллектор-эмиттер рассматриваемого транзистора.

На рис. 3.3.4.2 уровень соответствует величине амплитуды входной гармоники. Входной и выходной сигналы коллекторного детектора изображены на рис. 3.3.4.3.



Рис. 3.3.4.3. Входной и выходной сигналы коллекторного детектора.

На этом рисунке видно, что выходной сигнал коллекторного детектора представляет собой ломаную кривую. Это означает заряжение емкости С на выходе. Таким образом, коллекторный детектор, помимо детектирования сигнала, обеспечивает еще и усиление входного сигнала. Определение того, как амплитуда входного сигнала переносится на выходной сигнал, состоит в прохождении следующих этапов:

  1. Нахождение угла отсечки.

  2. Определение коэффициентов Берга, где п = 0, 1, 2, 3, … . Для каждой гармоники свой коэффициент Берга.

  3. Определение нулевой гармоники, где S – крутизна ВАХ транзистора.

  4. Нахождение выходного сигнала с помощью нулевой гармоники U0.

Для амплитудно-модулированного колебания напряжение (сигнал) будет принимать два значения – максимальное и минимальное, которые определяются как



Нулевая гармоника также будет принимать те же значения:



Таким образом, на выходе коллекторного детектора получается переменный сигнал.

Билет 6

  1. Оценка параметров сигнала. Оценка амплитуды сигнала. Дисперсия оценки амплитуды сигнала.

S(t) = u(t)cos(со t) (22)

где u(t) - закон амплитудной модуляции; ф - начальная фаза сигнала.

Отношение правдоподобия для полностью известного сигнала:

(23), где - энергия сигнала S(t); - корреляционный интеграл, вычисленный для принятой смеси x(t) = S(t) + n(t) (24), N - спектральная плотность мощности белого шума.

При­нимаемый сигнал амплитуды a запишется в виде Sa(t) = au(t)cos(со t-ф)

Амплитуда, как параметр, является коэффициентом перед известной времен­ной функцией S(t). Тогда энергия в (23) приобретает смысл энергии сигнала с еди­ничной амплитудой - Эа. Поскольку энергия сигнала пропорциональна квадрату ам­плитуды, то энергия сигнала с амплитудой a может быть записана в виде Эа = a2Э}. Корреляционный интеграл для сигнала амплитуды a Za = aZ1.

Отношение правдоподобия в параметризованном виде, включающее амплитуду как параметр:



Максимально правдоподобная оценка амплитуды определяется соот­ношением:



Оценка амплитуды полностью известного сигнала является несмещенной, так как ее математическое ожидание равно истинному значению параметра.

Дисперсия оценки амплитуды:



дисперсия оценки амплитуды тем меньше, чем больше энергия сигнала единичной амплитуды, т.е. чем больше длительность сигнала и меньше уровень шума.

  1. Мобильные системы связи, спутниковые системы связи.

Принцип действия сотовой связи

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой (англ. handover).

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора (правда, по повышенным тарифам).

ПО АНАЛОГОВОМУ ПРОТОКОЛУ:

NMT (Nordic Mobile Telephone) — аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 453 до 468 МГц.

Значительно большая по сравнению с другими стандартами площадь обслуживания одной базовой станции. Большая дальность,слабая помехоустойчивость; меньшая, чем в цифровых стандартах, возможность предоставления широкого спектра сервисных услуг, незащищённость от подслушивания.

AMPS (Advanced Mobile Phone Service — усовершенствованная подвижная телефонная служба) — аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц, разработанный для Северной Америки, затем распространившийся и в других странах

Более высокая, чем у NMT-450, ёмкость сетей. Низкий уровень индустриальных и атмосферных помех. Более надёжная, чем у NMT-450, связь в помещениях. Меньшая зона устойчивой связи для одной базовой станции, что вынуждает операторов ставить их ближе друг к другу. Не распространён в Европе и Азии. AMPS морально устарел, и в 1990 в США был разработан стандарт D-AMPS.

ПО ЦИФРОВОМУ:

D-AMPS или Digital AMPS — цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц.

Ёмкость сетей сотовой связи, работающих в DAMPS ниже, чем в полностью цифровых системах (GSM, CDMA), но всё же значительно выше, чем в аналоговых NMT-450 и AMPS.

Ширина полосы канала — 30 кГц, частотное разделение каналов FDMA как и в AMPS. Используется дополнительно и временное разделение каналов TDMA, как в GSM и в CDMA2000 1X EV-DO, всего 3 таймслота (в GSM — 8 таймслотов). Фактически, продолжением развития американского стандарта DAMPS был европейский стандарт GSM.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access) — множественный доступ с кодовым разделением.

Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю отдельного числового кода, который распространяется по всей ширине полосы. Нет временного разделения, все абоненты постоянно используют всю ширину канала. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга но, поскольку их коды отличаются, они могут быть дифференцированы.

GSM (от названия группы Groupe Spйcial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) — глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением частотного канала по принципу TDMA и средней степенью безопасности. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.

TDMA (англ. Time Division Multiple Access — множественный доступ с разделением по времени) — способ использования радиочастот, когда в одном частотном интервале находятся несколько абонентов, разные абоненты используют разные временные слоты (интервалы) для передачи. Является приложением мультиплексирования канала с разделением по времени (TDM — Time Division Multiplexing) к радиосвязи.

Таким образом, TDMA предоставляет каждому пользователю полный доступ к интервалу частоты в течение короткого периода времени (в GSM один частотный интервал делится на 8 временных слотов). TDMA в настоящее время является доминирующей технологией для мобильных сотовых сетей и используется в стандартах GSM, TDMA (ANSI-136), PDC.

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2006 год условно находится в фазе 2,5G (1G — аналоговая сотовая связь, 2G — цифровая сотовая связь, 3G — широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

Сотовые телефоны выпускаются для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц. Существуют также, и довольно распространены, мультидиапазонные телефоны, способные работать в диапазонах 900/1800 МГц, 850/1900 МГц, (Dual Band), 900/1800/1900 МГц(Multi Band), 850/900/1800/1900(Quad Band). Стоит отметить, что в настоящее время производство однодиапазонных телефонов практически прекращено.

UMTS, Универсальная система мобильной связи (Universal Mobile Telecommunications System, УСМС) — технология сотовой связи, относящаяся к поколению 3G. В качестве способа передачи данных через воздушное пространство используется технология W-CDMA.

С целью отличия от конкурирующих решений, УСМС (UMTS) также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям третьего поколения 3G и его преемственность в разработках от сетей стандарта GSM.

WCDMA (англ. Wideband Code Division Multiple Access — широкополосный CDMA) — технология радиоинтерфейса, избранная большинством операторов сотовой связи для обеспечения широкополосного радиодоступа с целью поддержки услуг 3G.

Технология оптимизирована для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг типа видео, доступа в Интернет и видеоконференций; обеспечивает скорости доступа вплоть до 2 Мбит/с на коротких расстояниях и 384 Кбит/с на больших с полной мобильностью. Такие величины скорости передачи данных требуют широкую полосу частот, поэтому ширина полосы WCDMA составляет 5 МГц.

Технология

УСМС развёртывается путём внедрения технологий радио-интерфейса W-CDMA, TD-CDMA, или TD-SCDMA на «ядро» GSM. Радио-интерфейс УСМС использует в своей работе пару каналов с шириной полосы 5 МГц. Для сравнения, конкурирующий стандарт CDMA2000 использует один или несколько каналов с полосой частот 1,25 МГц для каждого соединения. Здесь же кроется и недостаток сетей связи, использующих W-CDMA: неэкономичная эксплуатация спектра и необходимость освобождения уже занятых под другие службы частот, что замедляет развертывание сетей, как, например, в США.

Согласно спецификациям стандарта, УСМС использует следующий спектр частот: 1885 МГц – 2025 МГц для передачи данных в режиме «от мобильного терминала к базовой станции» и 2110 МГц – 2200 МГц для передачи данных в режиме «от станции к терминалу». В США по причине занятости спектра частот в 1900 МГц сетями GSM выделены диапазоны 1710 МГц – 1755 МГц и 2110 МГц – 2155 МГц соответственно.

Основным отличием УСМС от GSM является построение воздушной среды передачи данных на принципах Сети Общего Радиодоступа GeRAN. Это позволяет осуществлять стыки УСМС с цифровыми сетями интегрированного обслуживания ISDN, сетью Internet, сетями GSM или другими сетями УСМС. Сеть общего радиодоступа GeRAN включает три нижних уровня модели OSI (Open Systems Interconnection Model - модель Взаимодействия Открытых Систем), верхний из которых (третий, сетевой уровень) составляют протоколы, образующие системный уровень управления радиоресурсами (протокол RRM). Этот уровень ответственен за управление каналами между мобильными терминалами и сетью базовых станций (в том числе передача обслуживания терминала между базовыми станциями).
_________________________________________

Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.

Для передачи через спутник сигнал должен быть модулирован. Модуляция производится на земной станции. Модулированный сигнал усиливается, переносится на нужную частоту и поступает на передающую антенну.

Радиорелейная связь — радиосвязь по линии (радиорелейная линия, РРЛ), образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).

Ретранслятор — оборудование связи, которое соединяет два или более радиопередатчиков, удалённых друг от друга на большие расстояния.

Ретранслятор активный — приёмо-передающее радиотехническое устройство, располагающееся на промежуточных пунктах линий радиосвязи, усиливающее принимаемые сигналы и передающее их дальше.

Ретранслятор пассивный — устройство, определённой формы механическая конструкция, электропроводящая среда или небесное тело заранее известной или специально созданной формы, способное рассеивать или направленно отражать электромагнитное излучение рабочего диапазона частот линии связи и используемое в качестве промежуточного пункта этой линии.
  1   2   3   4   5


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации