Курсовая работа: Система передавання неперервних повідомлень із використанням широтно–імпульсної модуляції

№

п/п

ДП ПДП НКЗ ОП

Функція кореляції повідомлення

Засіб передавання 9 2.2 31 ШІМ 0,0030 0.13

ВСТУП

В останні 30 років у багатьох галузях науки і техніки науково - технічний прогрес супроводжується інтенсивним збільшенням об’ємів інформації, необхідної для керування промисловістю, сільським хазяйством, транспортом та ін.

В сучасному світі дуже швидке розвивається теорії й техніки зв'язку визначаються новими умовами і витікаючи ми з них, ще більш високими вимогами. Насамперед підвищуються вимоги до швидкості і достовірності передачі інформації. Достовірність і швидкість є найважливішими характеристиками сучасних систем зв'язку.

Імпульсні методи модуляції зараз знаходять своє саме широке застосування в техніки передачі, перетворення і реєстрації сигналів, тому що вони сполучать у собі високу поміхо стійкість і легкість демодуляції з малими витратами енергії на передачу. Широтно - імпульсна модуляція (ШІМ) у цьому плані займає особливе місце. Діапазон її використання дуже широкий — це могутні вентильні перетворювачі, підсилювачі потужності різної радіоапаратури, ключові стабілізатори напруги, системи передачі даних, апаратура розгортающего перетворення, системи точного магнітного запису, аналогові обчислювальні пристрої, фільтри й ін.

Початок загальної теорії передачі повідомлень був закладений в роботі В.А. Котельникова «Про пропускну здатність «ефіру» і дроту» (1933р.), в якій була сформульована і доведена теорема відліків, і в роботі Р. Хартлі «Передача інформації» (1928р.), в якій була введена логарифмічна міра інформації. Наступним великим кроком в розвитку теорії з'явилися фундаментальні роботи В.А. Котельникова по теорії потенційної завадостійкості (1946р.) і К. Шеннона по теорії інформації (1948р.). У цих роботах були сформульовані основні положення й теореми сучасної теорії передачі повідомлень.

Подальший розвиток теорія отримала в трудах А.А. Харкевича, Д.В. Агеєва, В.І. Сифорова, Д. Міддлтона і багатьох інших радянських і зарубіжних вчених. Великий вплив на розвиток теорії надали видатні математиці А.Н. Колмогоров, Н. Вінер, А.Я. Хинчин і інші.

У цей час розвитку теорії і впровадженню її в практику надається велике значення. Про високий рівень науки і техніки в області зв'язку свідчать такі досягнення, як створення найскладніших систем далекої і наддалекої космічної телекомунікації, систем зв'язку і телебачення з використанням штучних супутників Землі. У цих системах застосовуються використовуються магнітні широтно-імпульсні модулятори, є те, що вони легко узгоджуються як з аналоговими, так і з цифровими системами переробки інформації і можуть бути зв’язуючи ми ланками між цими системами. Нарешті, за допомогою схем на широтно-імпульсних модуляторах і логічних елементах можна створити аналого-цифрові (гібридні) інформаційні системи, які поєднують у собі позитивні якості аналогових і цифрових комплексів, оптимальні методи обробки сигналів і завадостійкі коди, що дозволяють виявляти і виправляти помилки, виникаючі в каналі.

Створення подібних систем було б неможливим без видатних успіхів сучасної теорії і техніки зв'язку.

1. АНАЛІЗ АНАЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ЗВ’ЯЗКУ

В імпульсних системах передачі енергія сигналу випромінюється не безупинно (як при гармонійному переноснику), а у виді коротких імпульсів. Це дозволяє при той же загальної енергії випромінювання, що і при безупинному переноснику, збільшити пікову (максимальну) потужність в імпульсі і тим самим підвищувати поміхо стійкість прийому. Як переносник первинного сигналу b(t) в імпульсних системах зв'язку використовують періодичну послідовність відео і радіоімпульсів.

Періодична послідовність відео імпульсів

,

де - форма одиночного імпульсу, характеризується наступними параметрами: висотою (амплітудою) h, тривалістю (шириною) t_і ; частотою проходження F_и =1/Т (Т – період проходження); положенням імпульсів у часі щодо тактових крапок . Змінюючи один з перерахованих параметрів відповідно до зміни сигналу, що модулює, b(t), можна одержати чотири основних види імпульсної модуляції (ІМ) відео імпульсів: амплітудна – імпульсну модуляцію (АIМ), модуляцію імпульсів по ширині (ШІМ), частотно-імпульсну модуляцію (ЧIМ), час імпульсну модуляцію (ВІМ).

Неперервне повідомлення s(t) являє собою деякий процес (первинний сигнал), який на відміну від дискретного повідомлення у будь-який момент часу t набуває значення, що належить неперервній множині S, тобто s Î S. Реалізації переданого повідомлення можуть неперервне змінюватися у часі й набувати будь-якої форми. Такі повідомлення зустрічаються наприклад, у телефонії, радіомовленні, телебаченні та ін. Неперервні повідомлення можуть передаватися безпосередньо або з допомогою модуляції. У першому випадку переданий сигнал (сигнал в лінії зв’язку) пропорційний переданому повідомленню

x(t)=ks(t),

де к – стала величина, що характеризує підсилення або ослаблення повідомлення у передавальному пристрої системи електрозв’язку. У другому – сигнал є деякою функцією передавального повідомлення: x(t)=x[t,s(t)], x Î X (Х – множина значень переданого сигналу). Для сигналів, таких як ЧМ і ФМ, залежність х від s нелінійна, а при АМ, БМ та ОМ – лінійна. Тому відомі види модуляції розділяють на лінійні і нелінійні. Згідно з класифікацією, введеною Котельниковим, розрізняють також прямі і непрямі види модуляції. Прикладами сигналів з прямим видом модуляції є сигнали АМ, ОМ, ФМ. У цих сигналах передане повідомлення входить до функції x[t,s(t)] безпосередньо без будь-яких перетворень. Прикладом сигналу з непрямим видом модуляції є сигнал ЧМ, в якому передане повідомлення входить до функції x[t,s(t)] не безпосередньо, а під знаком інтеграла, тому такий вид модуляції часто називають інтегральним.

Наявність спотворень і завад у каналі зв’язку призводить до того, що за прийнятим сигналом приймач не точно відновлює передане повідомлення. Проте, як і при передаванні дискретних повідомлень, за відомих статистичних характеристик джерела повідомлень і каналу зв’язку, можна поставити питання про побудову приймального пристрою (демодулятора), який найкращим (оптимальним) способом обробляє результати спостережень, що забезпечить потенціальну завадостійкість системи передавання неперервних повідомлень. Теоретичною основою оптимального приймання неперервних повідомлень є математична теорія фільтрування.

Структурна схема системи електрозв'язку представлена на рисунку 1.1

Вона складається з джерела повідомлень (ДП), модулятора, безперервного каналу зв'язку (БКЗ), демодулятора і одержувача повідомлення (ОП). Кожна з вказаних частин системи містить ще цілий ряд елементів. Зупинимося на них детальніше.

Джерело повідомлень - це деякий об'єкт або система, інформацію про стан або поведінку якого необхідно передати на відстань. Причому під об'єктом мають на увазі людину, ЕОМ, автоматичний пристрій або що-небудь інше. Інформація, що передається від ДП є непередбаченою для одержувача. Тому кількісну міру інформації, що передається за системою в теорії електрозв'язку виражають через статистичні (ймовірності) характеристики повідомлень (сигналів). Повідомлення - є фізична форма представлення інформації. Часто повідомлення представляють у вигляді струму або напруження, які змінюються у часі, відображаючи інформацію, що передається.

У ПДП повідомлення спочатку фільтрується з метою обмеження його спектра деякою верхньою частотою . Зазначимо, що фільтрація пов'язана з внесенням похибки , що відображає ту частину повідомлення, яка подавляється ФНЧ.

Модулятор – пристрій призначений для узгодження джерела повідомлень з лінією зв'язку, що використовується. Модулятор формує сигнал який являє собою електричне або електромагнітне коливання, здатне розповсюджуватися по лінії зв'язку і однозначно пов'язане з повідомленням, що передається. Сигнал на виході модулятора створюється внаслідок модуляції – процесу зміни одного або декількох параметрів переносника згідно із законом моделюючого сигналу.

Для запобігання внесмугових випромінювань в одно канальному або при організації багатоканального зв'язку, а також для встановлення необхідного ВСШ на вході приймача, сигнал фільтрується і посилюється у вихідному каскаді ПДП.

Сигнал з виходу ПДП поступає в лінію зв'язку, де на нього накладається перешкода . На вхід ПРП впливає суміш переданого сигналу і перешкоди. Тут, у вхідному каскаді ПРП фільтрується і подається на демодулятор.

При демодуляції з прийнятого сигналу виділяється закон зміни інформаційного параметра.