- •Вводная лекция
- •В.1 Определение, задачи и проблемы
- •В.2 Телемеханические устройства, комплексы и системы
- •В.3 Краткая историческая справка развития телемеханики
- •Часть 1. Сообщения и сигналы
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛАХ
- •1.1. Основные типы сигналов
- •1.2. Периодические сигналы
- •1.4. Спектр одиночного прямоугольного импульса
- •2. МОДУЛЯЦИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
- •2.1. Амплитудная модуляция
- •2.2. Частотная модуляция (ЧМ)
- •2.3. Фазовая модуляция (ФМ)
- •2.4. Одновременная модуляция по амплитуде и по частоте
- •3. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
- •3.2. Фазоимпульсная модуляция (ФИМ)
- •3.3. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
- •4. МАНИПУЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ
- •4.1. Амплитудная манипуляция (АМП)
- •4.2. Фазовая манипуляция (ФМП)
- •4.3. Частотная манипуляция (ЧМП)
- •4.4. Двукратная модуляция
- •4.5. Спектры радиоимпульсов
- •5. МОДУЛЯТОРЫ И ДЕМОДУЛЯТОРЫ
- •5.1. Амплитудные модуляторы
- •5.2. Детекторы АМ-сигналов
- •5.3. Модуляторы однополосного сигнала
- •5.4. Детекторы ОАМ-сигнала
- •5.5. Частотные модуляторы
- •5.6. Детекторы ЧМ-сигналов
- •5.7. Фазовые модуляторы
- •5.8. Фазовые детекторы (ФД)
- •5.9. Амплитудно-импульсные модуляторы
- •5.11. Широтно-импульсный модулятор
- •5.12. Демодуляторы ШИМ-сигналов
- •5.13. Фазоимпульсные модуляторы
- •5.14. Детекторы ФИМ-сигналов
- •5.15. Дискретный амплитудный модулятор
- •5.17. Модуляторы ЧМП-сигналов
- •5.19. Модуляторы ФМП-сигналов
- •5.20. Детекторы ФМП-сигнала
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 2. Коды и кодирование
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. КОДЫ И КОДИРОВАНИЕ
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Цифровые коды
- •1.3. Простые двоичные коды
- •1.4. Оптимальные коды
- •2. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ КОДЫ
- •2.1. Основные понятия
- •2.2. Коды с обнаружением ошибок
- •2.3. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •2.4. Частотные коды
- •3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ НЕПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ КОДОВ
- •3.2. Дешифратор двоичного кода в десятичный код
- •3.3. Дешифратор двоично–десятичного кода в десятичный
- •3.4. Преобразователи двоичного кода в двоично–десятичный код и обратно
- •3.5. Преобразователь двоичного кода 8–4–2–1 в самодополняющийся двоично–десятичный код 2–4–2–1
- •3.6. Преобразователь самодополняющего двоично–десятичного кода 2–4–2–1 в двоичный код 8–4–2–1
- •3.7. Преобразователь кода Грея в двоичный код и обратно
- •3.8. Технические средства кодирования и декодирования эффективных кодов
- •3.9. Схемы равнозначности кодов
- •4.1. Кодер и декодер кода с защитой на четность
- •4.2. Кодер и декодер кода с постоянным весом
- •4.3. Кодер и декодер кода с двумя проверками на четность
- •4.4. Кодер и декодер кода с повторением
- •4.5. Кодер и декодер кода с числом единиц, кратным трем
- •4.6. Кодер и декодер инверсного кода
- •4.7. Кодер и декодер корреляционного кода
- •4.8. Кодер и декодер кода Бергера
- •4.10. Кодирующее и декодирующее устройство кода Хемминга
- •4.11. Технические средства умножения и деления многочлена на многочлен
- •4.12. Кодер и декодер циклического кода
- •4.13. Кодер и декодер итеративного кода
- •4.14. Кодер и декодер рекуррентного кода
- •5.1. Кодер и декодер кода на перестановки
- •5.2. Кодер и декодер кода на размещения
- •5.3. Кодер и декодер кода на сочетания
- •5.4. Дешифратор одночастотного кода
- •5.5. Кодер и декодер сменно–качественного кода
- •6. КОДЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ КАНАЛАМ СВЯЗИ
- •6.1. Методы кодирования
- •6.2. Шифратор и дешифратор кода Манчестер–2
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ЛИТЕРАТУРА
- •Часть 3. Линии связи и помехоустойчивость информации
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ЛИНИИ И КАНАЛЫ СВЯЗИ
- •1.1. Понятие о линии и канале связи
- •1.2. Способы разделения каналов
- •1.3. Проводные линии связи
- •1.4. Использование высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) в качестве линий связи
- •1.6. Радиолинии
- •1.7. Оптические линии связи
- •1.9. Структура линий связи
- •1.10. Сети передачи дискретных сообщений
- •1.11. Расчет основных характеристик цифровых линий связи
- •1.12. Расчет волоконно–оптической линии связи
- •2. ПОМЕХИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
- •2.1. Общие сведения о помехах
- •2.2. Математическое описание помехи
- •2.3. Виды искажений
- •3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Помехоустойчивость передачи дискретных элементарных сигналов
- •3.3. Приём с зоной стирания
- •3.4. Помехоустойчивость двоичных неизбыточных кодов
- •3.5. Помехоустойчивость кодов с обнаружением ошибок
- •3.7. Помехоустойчивость систем с дублированием сообщений
- •3.8. Помехоустойчивость систем с обратными каналами связи
- •4. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ
- •4.1. Общие соображения
- •4.2. Помехоустойчивость непрерывных методов модуляции
- •4.3. Помехоустойчивость импульсных методов модуляции
- •4.4. Потенциальная помехоустойчивость сложных видов модуляции
- •5. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
- •5.1. Методы повышения помехоустойчивости передачи дискретных сообщений
- •5.2. Методы повышения помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
4.4. Потенциальная помехоустойчивость сложных видов модуляции
В системах с частотным разделением каналов имеют место две ступени модуляции: модуляция поднесущих сообщениями отдельных каналов (АМ, ЧМ, ФМ) и модуляция несущей групповым сигналом (АМ, ЧМ, ФМ). Составляя всевозможные комбинации различных способов модуляции несущего и поднесущего колебания, можно получить различные варианты построения многоканальных телеметрических систем с частотным разделением каналов (ЧРК). Оценку потенциальной помехоустойчивости сложных видов модуляции можно произвести согласно выражениям (4.1) и (4.2).
Выражения среднеквадратичной ошибки для различных телеметрических систем с ЧРК приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Выражения среднеквадратичной ошибки для систем с ЧРК
Вид |
|
|
|
|
δn2 |
|
|
|
|
|
|
Вид |
|
|
|
|
|
δn2 |
|
|
|
|
|
|
модуляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
модуляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АМ – АМ |
|
|
|
|
P0 вхFc |
АМ – ЧМ |
|
|
|
P |
F F 2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 вх c |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Uэ2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 fД2U э2i |
|
|
|
|
|
|||
ЧМ – АМ |
|
|
|
P F |
3 |
|
|
|
ЧМ – ЧМ |
|
|
P0 вхFc3 Fi2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
0 вх |
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FД2 fД2U э2i |
|
|
|
|||||
|
|
6F 2U |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
эi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ФМ – АМ |
|
|
|
P0 вхFc |
ФМ – ЧМ |
|
|
|
P0 вхFc Fi2 |
|||||||||||||||
|
|
2ФД2Uэ2i |
|
|
|
|
2ФД2 fД2Uэ2i |
|
|
|||||||||||||||
АМ – ОМ |
|
|
|
P0 вхFc |
АМ – ФМ |
|
|
|
|
P0 вхFc |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
4U 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ϕ2 U |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
эi |
|
|
|
|
|
ФМ – ОМ |
|
|
|
|
P0 вхFc |
ЧМ – ФМ |
|
|
|
|
P |
F |
3 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
вх c |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
4ФД2Uэ2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6F 2 |
ϕ2 U |
2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
Д |
|
эi |
||||
ЧМ – ОМ |
|
|
|
|
P0 вхFc3 |
ФМ – ФМ |
|
|
|
|
P0 вхFc |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
12F 2U |
2 |
|
|
|
|
2Ф2 |
ϕ2 U |
2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
эi |
|
|
|
|
|
Д |
Д |
|
эi |
В этих выражениях используются следующие обозначения:
U э |
=U эi – эффективное значение напряжения немодулированной |
|
k(n) |
||
|
несущей i–го канала;
UЭ – эффективное значение напряжения немодулированной поднесущей; k(n) – функция, зависящая от числа каналов n и определяемая из критерия отсутствия перемодуляции (для АМ k(n)=2, для ЧМ и ФМ k(n)=n);
n – число каналов;
FД – максимальная девиация поднесущей частоты;
115
fД – максимальная девиация несущей частоты; Fi – частота поднесущей i–го канала;
ФД – максимальная девиация фазы поднесущей; ϕД – максимальная девиация фазы несущей.
Всистемах с временным разделением каналов (ВРК) имеют место также две ступени модуляции: модуляция поднесущей импульсной последовательности сообщениями отдельных каналов (АИМ, ШИМ, ФИМ) и модуляция несущей групповым сигналом (АМ, ЧМ, ФМ).
Составляя комбинации различных способов модуляции поднесущего и несущего сигналов, можно получить различные варианты построения многоканальных телеметрических систем с ВРК. Для оценки потенциальной помехоустойчивости различных телеметрических систем можно воспользоваться той же методикой. Выражения среднеквадратичной ошибки для различных систем с временным уплотнением каналов приведены в табл. 4.2.
Вэтих выражениях используются следующие обозначения:
UЭ – эффективное значение напряжения немодулированной несущей; n – число каналов;
T0 – тактовый период опроса измеряемых параметров (T0 = 0,5Fc ); ωД = 2πfД – максимальная угловая девиация несущей частоты;
α = nτ0 – коэффициент использования канального времени;
T0
τ0 – длительность импульса;
T0 – длительность фронта нарастания импульса.
Таблица 4.2
Выражения среднеквадратичной ошибки для систем с ВРК
Вид |
|
|
|
|
δn2 |
|
|
|
|
|
|
|
Вид |
|
|
|
|
|
δn2 |
|
|
|
|
|
|
|
модуляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
модуляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АИМ –АМ |
|
|
|
|
P0 вхFc n |
|
|
|
|
ФИМ – ЧМ |
|
|
|
|
P |
вх |
n2Ω |
c |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
4U э2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16πω2 |
α2U |
2T |
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
э |
0 |
|
||
АИМ – ЧМ |
|
|
|
|
3P0 вхn3 |
|
|
|
|
|
|
ШИМ – АМ |
|
|
|
|
P0 вхn2 τф |
|
|
|
||||||
|
|
8π2 f 2 α3U |
2T |
3 |
|
|
|
|
|
|
4αU 2T 2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
э |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
0 |
|
|
|
|
|
|||
АИМ – ФМ |
|
|
|
|
P0 вхn |
|
|
|
|
|
|
ШИМ – ЧМ |
|
|
|
|
3P |
|
n2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8ϕ2Д αU э2T0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ω2 α2U |
2T 2 |
τ |
ф |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
э |
0 |
|
|
||
ФИМ – АМ |
|
|
|
|
3P0 вхn3 |
|
|
|
|
|
|
ШИМ – ФМ |
|
|
|
|
P0 вхn2 τф |
|
|
|
||||||
|
|
|
2α2Ω2U |
2T 3 |
|
|
|
|
|
|
|
8ϕ2 |
α2U 2T |
2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
c |
э |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
э |
0 |
|
|
116