انواع سیگنال های مورد استفاده در سیستم های ارتباط رادیویی. اندازه گیری پارامترهای طیف رادیویی اطلاعات عمومی در مورد انتقال پیام گسسته

بخش های سایت

انتخاب سردبیر:

تبلیغات

خانه - تنظیمات

ضخامت لایه اپیتاکسیال و سطح دوپینگ با اندازه گیری های مستقیم کنترل می شود. نیاز اصلی برای روش های کنترل سرعت اندازه گیری و تکرارپذیری است. در تولید صنعتی اطلاعات در مورد پیشرفت فرآیند در فواصل نسبتاً کوتاه مورد نیاز است...
(مبانی طراحی و فناوری تولید رادیو الکترونیک. مدارهای یکپارچه)

انواع و منابع خطا در اندازه گیری پارامترهای سیگنال در پردازنده های JSC

ناقص بودن مسیر ورودی غیر خطی بودن ویژگی های دامنه رابطه غیر خطی بین سطوح سیگنال در ورودی و خروجی مسیر RF، بدیهی است که منبع خطا در اندازه‌گیری سطح سیگنال رادیویی و منبع غنی‌سازی طیف سیگنال است. دقت اندازه گیری...
(پردازشگرهای ACUSTO-OPTICAL. الگوریتم ها و خطاهای اندازه گیری)

اندازه گیری سیگنال پالس

هنگام اندازه گیری پارامترهای سیگنال های پالس، تعیین صحیح نوع و پارامترهای جبهه های پالس مورد مطالعه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. عوامل اصلی مؤثر بر بازتولید صحیح سیگنال پالس، ویژگی های فرکانس کابل انحراف عمودی اسیلوسکوپ و گذرا است.

اندازه گیری پارامترهای عنصر مدارهای الکتریکی 7 لیتر اطلاعات کلیدر مورد پارامترهای عنصر

هنگام کار با سیستم های مخابراتی، اغلب نیاز به ارزیابی پارامترهای عناصر مدارهای الکتریکی دستگاه های رادیویی شکننده وجود دارد. رایج ترین غیرفعال عناصر خطیدستگاه های رادیویی الکترونیکی که پارامترهای آنها باید اندازه گیری شود مقاومت ها، ...
(اندازه گیری در سیستم های مخابراتی)

دامنه تابش الکترومغناطیسیتکنوسفر

میدان الکترومغناطیسی شکل خاصی از ماده است که از طریق آن برهمکنش بین ذرات باردار الکتریکی رخ می دهد. یک میدان الکترومغناطیسی در خلاء با بردارهای شدت میدان الکتریکی E و القای میدان مغناطیسی B مشخص می شود که نیروهای ...
(مبانی نظری حفاظت از محیط زیست)

ظهور طیفی از نوآوری های متقابل، مکمل و چند صنعت

اگر در قرن 19 و نیمه اول قرن بیستم. از آنجایی که شکی وجود نداشت که نوآوری های تکنولوژیکی که خارج از هر صنعتی وجود دارد، هیچ تاثیری بر آن ندارد، اکنون باید از این ایده پیش برویم که تأثیر اصلی بر سازمان و کل صنعت ...
(مدیریت نوآوری)

طیف و تایم صدا

یک ویژگی عینی صدا طیف است. اما ما با شروع از مفهوم سنتی تر و واضح تر "تیمبر" به این مفهوم نزدیک خواهیم شد. این بر اساس مفاهیم صدا و رزونانس پیچیده است. تارهای صوتی انسان را می توان به تار تشبیه کرد. وقتی ریسمان به طور کلی می لرزد ...
(زبان ادبی روسی مدرن)

سیگنال های پالس وابسته به جریان هستند. استفاده از آنها در صنعت برق عمدتاً توسط نظارت تله متری، کنترل و سیستم های حفاظتی تعمیر تعیین می شود. سیگنال های پالس برای انتقال انرژی استفاده نمی شود. این به دلیل طیف گسترده انرژی (فرکانس) آنها است. آنها می توانند دوره ای باشند، یعنی پس از یک بازه زمانی خاص تکرار شوند، یا غیر دوره ای. هدف اصلی چنین سیگنال هایی اطلاعاتی است.

ویژگی های اساسی سیگنال های پالس

بر اساس اصل تبادل اطلاعات، سه نوع ارتباط رادیویی وجود دارد:

ارتباطات رادیویی سیمپلکس؛

ارتباطات رادیویی دوبلکس؛

ارتباط رادیویی نیمه دوبلکس

بر اساس نوع تجهیزات مورد استفاده در کانال ارتباطی رادیویی، انواع زیر از ارتباطات رادیویی متمایز می شود:

تلفن؛

تلگراف

انتقال داده ها؛

فاکس;

تلویزیون؛

پخش رادیویی

بر اساس نوع کانال های ارتباط رادیویی مورد استفاده، انواع زیر از ارتباطات رادیویی متمایز می شود:

موج سطحی؛

تروپوسفر

یونسفری؛

شهاب سنگی

فضا؛

رله رادیویی

انواع ارتباطات رادیویی مستند:

ارتباط تلگرافی؛

انتقال اطلاعات؛

ارتباط فکس

ارتباط تلگراف - برای انتقال پیام ها در قالب متن الفبایی.

انتقال داده برای تبادل اطلاعات رسمی بین یک شخص و یک کامپیوتر یا بین کامپیوترها.

ارتباط فاکس برای انتقال تصاویر ثابت توسط سیگنال های الکتریکی.

1 – تلکس – برای تبادل مکاتبات کتبی بین سازمانها و مؤسسات با استفاده از ماشین تحریر با حافظه الکترونیکی.

2 – متن Tele (تصویری) – برای دریافت اطلاعات از کامپیوتر به مانیتور.

3- فکس تله (دفتر) – دستگاه های فکس برای دریافت (از کاربران یا شرکت ها) استفاده می شود.

انواع زیر از سیگنال های ارتباطی رادیویی به طور گسترده در شبکه های رادیویی استفاده می شود:

A1 - AT با دستکاری نوسانات مداوم.

A2 - دستکاری نوسانات مدوله شده تون

ADS - A1 (B1) - OM با 50% حامل

AZA - A1 (B1) - OM با 10٪ حامل

AZU1 - A1 (Bl) - OM بدون حامل

3. ویژگی های انتشار امواج رادیویی با دامنه های مختلف.

انتشار امواج رادیویی در بازه های یکسان متری، کیلومتری و هکتومتری.

برای ارزیابی ماهیت انتشار امواج رادیویی در یک محدوده خاص، لازم است خواص الکتریکی رسانه ماده ای که در آن موج رادیویی منتشر می شود، بدانیم. دانستن و ε A از زمین و جو.

کل قانون فعلی به شکل تفاضلی بیان می کند که

آن ها تغییر در شار القایی مغناطیسی در طول زمان باعث ظهور جریان هدایت و جریان جابجایی می شود.

اجازه دهید این معادله را با در نظر گرفتن خواص محیط مواد بنویسیم:

λ < 4 м - диэлектрик

4 متر< λ < 400 м – полупроводник

λ > 400 متر - هادی

آب دریا:

λ < 3 м - диэлектрик

3 سانتی متر< λ < 3 м – полупроводник

λ > 3 متر - هادی

برای موج میریمتری (SVD):

λ = 10 ÷ 100 کیلومتر f = 3 ÷ 30 کیلوهرتز

و کیلومتر (DV):

λ = 10 ÷ 1 کیلومتر f = 30 ÷ 300 کیلوهرتز

محدوده، سطح زمین در پارامترهای الکتریکی آن به یک رسانای ایده آل نزدیک می شود و یونوسفر دارای بالاترین رسانایی و کمترین ثابت دی الکتریک است، یعنی. نزدیک به هادی

محدوده RV VLF و LW عملاً به زمین و یونوسفر نفوذ نمی کنند، از سطح آنها منعکس می شوند و می توانند در مسیرهای رادیویی طبیعی در فواصل قابل توجهی بدون از دست دادن قابل توجه انرژی توسط امواج سطحی و فضایی منتشر شوند.

زیرا از آنجایی که طول موج محدوده VHF متناسب با فاصله تا مرز زیرین یونوسفر است، مفهوم موج ساده و سطحی معنای خود را از دست می دهد.

فرآیند انتشار RV در یک موجبر کروی در نظر گرفته می شود:

سمت داخلی - زمین

سمت خارجی (شب - لایه E، در روز - لایه D)

فرآیند موجبر با تلفات انرژی ناچیز مشخص می شود.

RV بهینه - 25 ÷ 30 کیلومتر

RV بحرانی (تضعیف قوی) - 100 کیلومتر یا بیشتر.

پدیده های ذاتی: - محو شدن، پژواک رادیویی.

محو شدن (محو شدن) در نتیجه تداخل RVهایی که مسیرهای مختلفی را طی کرده اند و در نقطه دریافت فازهای مختلفی دارند.

اگر امواج سطحی و فضایی در نقطه دریافت در پادفاز باشند، این امر در حال محو شدن است.

اگر امواج فضایی در نقطه گیرنده در پادفاز باشند، پس این به مراتب محو می شود.

پژواک رادیویی تکرار سیگنالی است که در نتیجه دریافت متوالی امواج منعکس شده از یونوسفر چندین بار (نزدیک اکو رادیویی) یا رسیدن به نقطه دریافت بدون و پس از چرخش کره زمین (اکوی رادیویی دور) می باشد.

سطح زمین دارای خواص پایدار است و مکان هایی که شرایط یونیزاسیون یونوسفر اندازه گیری می شود تأثیر کمی بر انتشار دامنه RV VLF دارند، سپس مقدار انرژی سیگنال رادیویی در طول یک روز، یک سال و در طول روز کمی تغییر می کند. شرایط شدید

در محدوده موج کیلومتر، هم امواج سطحی و هم امواج فضایی (هم در روز و هم در شب) به خوبی در امواج λ> 3 کیلومتر بیان می شوند.

امواج سطحی هنگامی که گسیل می شوند زاویه ارتفاعی بیش از 3-4 درجه ندارند و امواج فضایی در زوایای زیادی نسبت به سطح زمین ساطع می شوند.

زاویه بحرانی تابش محدوده کیلومتر RV بسیار کوچک است (در روز در لایه D و در شب در لایه E). پرتوهایی با زاویه ارتفاع نزدیک به 90 درجه از یونوسفر منعکس می شوند.

امواج سطحی در محدوده کیلومتر، به دلیل توانایی پراش خوب خود، می توانند ارتباطات را در فواصل تا 1000 کیلومتر یا بیشتر فراهم کنند. با این حال، این امواج با فاصله بسیار ضعیف می شوند. (در 1000 کیلومتر شدت موج سطحی کمتر از موج فضایی است).

در فواصل بسیار طولانی، ارتباط تنها توسط موج کیلومتر فضایی انجام می شود. در ناحیه با شدت یکسان امواج سطحی و فضایی، نزدیک به محو شدن مشاهده می شود. شرایط انتشار امواج کیلومتر عملاً مستقل از فصل، سطح فعالیت خورشیدی است و به طور ضعیفی به زمان روز بستگی دارد (در شب سطح سیگنال بالاتر است).

دریافت در محدوده کیلومتر به ندرت به دلیل تداخل شدید جوی (رعد و برق) کاهش می یابد.

هنگام حرکت از CM (LW) کیلومتر به محدوده هکتومتر، رسانایی زمین و یونوسفر کاهش می یابد. ε از زمین و به ε اتمسفر نزدیک می شود.

تلفات در زمین در حال افزایش است. امواج عمیق تر به یونوسفر نفوذ می کنند. در فاصله چند صد کیلومتری، امواج فضایی شروع به تسلط می کنند، زیرا سطحی ها جذب زمین شده و ضعیف می شوند.

در فاصله تقریبی 50 تا 200 کیلومتری، امواج سطحی و آسمانی از نظر شدت برابر هستند و ممکن است محو شدن با برد کوتاه رخ دهد.

یخ زدگی مکرر و عمیق است.

با کاهش λ، عمق محو شدن با کاهش مدت انسداد افزایش می یابد.

محو شدن به ویژه در λ بیشتر از 100 متر قوی است.

میانگین مدت زمان محو شدن از چند ثانیه (1 ثانیه) تا چند ده ثانیه متغیر است.

شرایط ارتباط رادیویی در محدوده هکتومتر (HF) به فصل و زمان روز بستگی دارد، زیرا لایه D ناپدید می شود و لایه E بالاتر است و در لایه D جذب زیادی وجود دارد.

دامنه ارتباط در شب بیشتر از روز است.

در زمستان، شرایط دریافت به دلیل کاهش چگالی الکترون یونوسفر بهبود می یابد و در میدان های جوی ضعیف می شود. در شهرها، دریافت به شدت به تداخل صنعتی وابسته است.

در حال گسترشRV- محدوده ده‌سنج (HF).

هنگام حرکت از جنوب غربی به HF، تلفات در زمین به شدت افزایش می یابد (زمین یک دی الکتریک ناقص است)، در حالی که در جو (یونوسفر) کاهش می یابد.

امواج سطحی در مسیرهای رادیویی HF طبیعی از اهمیت کمی برخوردار هستند (پراش ضعیف، جذب قوی).

از نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (امواج رادیویی) با برد مناسب که قابلیت انتشار در فواصل طولانی را دارند، به عنوان حامل پیام استفاده می شود.

نوسان فرکانس حامل منتشر شده توسط فرستنده با: دامنه، فرکانس و فاز اولیه مشخص می شود. به طور کلی به صورت زیر نمایش داده می شود:

i = I m sin(ω 0 t + Ψ 0),

جایی که: من- مقدار لحظه ای جریان حامل؛

من هستم- دامنه جریان حامل؛

ω 0 - فرکانس زاویه ای ارتعاش حامل؛

Ψ 0 – فاز اولیه ارتعاش حامل

سیگنال های اولیه (پیام ارسالی که به شکل الکتریکی تبدیل می شود) که عملکرد فرستنده را کنترل می کند می تواند یکی از این پارامترها را تغییر دهد.

فرآیند کنترل پارامترهای جریان فرکانس بالا با استفاده از سیگنال اولیه مدولاسیون (دامنه، فرکانس، فاز) نامیده می شود. برای انواع ارسال های تلگراف، از اصطلاح "دستکاری" استفاده می شود.

در ارتباطات رادیویی از سیگنال های رادیویی برای انتقال اطلاعات استفاده می شود:

رادیو تلگراف;

تلفن رادیویی؛

عکس تلگراف

تله کد؛

انواع پیچیده سیگنال ها

ارتباط رادیو تلگراف متفاوت است: با توجه به روش تلگراف. با روش دستکاری؛ در مورد استفاده از کدهای تلگراف؛ با توجه به روش استفاده از کانال رادیویی.

بسته به روش و سرعت انتقال، ارتباطات رادیو تلگراف به دستی و اتوماتیک تقسیم می شوند. در هنگام انتقال دستی، دستکاری توسط کلید تلگراف با استفاده از کد MORSE انجام می شود. سرعت انتقال (برای دریافت شنیداری) 60-100 کاراکتر در دقیقه است.

با گیربکس اتوماتیک، دستکاری توسط دستگاه های الکترومکانیکی انجام می شود و دریافت با استفاده از ماشین های چاپ انجام می شود. سرعت انتقال 900-1200 کاراکتر در دقیقه.

بر اساس روش استفاده از کانال رادیویی، ارسال های تلگراف به دو کانال تک کاناله و چند کاناله تقسیم می شوند.

با توجه به روش دستکاری، رایج ترین سیگنال های تلگراف شامل سیگنال هایی با کلیدگذاری دامنه (AT - تلگراف دامنه - A1)، با کلید زدن تغییر فرکانس (FT و DChT - تلگراف فرکانس و تلگراف دو فرکانس - F1 و F6)، با فاز نسبی است. کلید شیفت (RPT - تلگراف فاز - F9).

برای استفاده از کدهای تلگراف از سیستم های تلگراف با کد مورس استفاده می شود. سیستم های استارت استاپ با کدهای 5 و 6 رقمی و غیره.

سیگنال‌های تلگراف دنباله‌ای از پالس‌های مستطیل شکل با مدت زمان یکسان یا متفاوت هستند. پیامی که کمترین مدت زمان را داشته باشد ابتدایی نامیده می شود.

پارامترهای اساسی سیگنال های تلگراف: سرعت تلگراف (V); فرکانس دستکاری (F)؛ عرض طیف (2 بعدی f).

سرعت سیم کشی Vبرابر با تعداد تراشه های ارسال شده در یک ثانیه، اندازه گیری شده در باود. با سرعت تلگراف 1 باود، یک بسته اولیه در هر 1 ثانیه ارسال می شود.

فرکانس کلید زدن افعددی برابر با نصف سرعت تلگراف است Vو با هرتز اندازه گیری می شود: F= V/2 .

سیگنال تلگراف کلیددار با تغییر دامنهدارای یک طیف (شکل 2.2.1.1) است که علاوه بر فرکانس حامل، شامل تعداد نامتناهی از اجزای فرکانس واقع در دو طرف آن، در فواصل زمانی برابر با فرکانس دستکاری F است. در عمل، برای بازتولید قابل اعتماد یک سیگنال رادیویی تلگراف، کافی است علاوه بر سیگنال فرکانس حامل، سه جزء از طیف واقع در دو طرف حامل را نیز بپذیرید. بنابراین، عرض طیفی یک سیگنال تلگراف RF کلیددار با تغییر دامنه 6F است. هرچه فرکانس دستکاری بیشتر باشد، طیف سیگنال تلگراف HF گسترده تر است.

برنج. 2.2.1.1. نمایش زمانی و طیفی سیگنال AT

در کلید زدن تغییر فرکانسجریان در آنتن در دامنه تغییر نمی کند، بلکه فقط فرکانس مطابق با تغییر در سیگنال دستکاری تغییر می کند. طیف سیگنال FT (DFT) (شکل 2.2.1.2) مانند طیفی از دو (چهار) نوسان دستکاری شده با دامنه مستقل با فرکانس های حامل خود است. تفاوت بین فرکانس "فشار دادن" و فرکانس "فشار دادن" را جداسازی فرکانس می گویند. ∆fو می تواند در محدوده 50 تا 2000 هرتز (اغلب 400 تا 900 هرتز) باشد. عرض طیف سیگنال CT 2∆f+3F است.

شکل 2.2.1.2. نمایش زمانی و طیفی سیگنال CT

برای افزایش پهنای باندپیوندهای رادیویی از سیستم های رادیو تلگراف چند کانالی استفاده می کنند. در آنها، روی همان فرکانس حامل فرستنده رادیویی، دو یا چند برنامه تلگراف به طور همزمان قابل انتقال هستند. سیستم هایی با مالتی پلکس تقسیم فرکانس، مالتی پلکس تقسیم زمان و سیستم های ترکیبی وجود دارد.

ساده ترین سیستم دو کاناله، سیستم تلگراف دو فرکانس (DFT) است. سیگنال های دستکاری فرکانس در سیستم DCT با تغییر فرکانس حامل فرستنده به دلیل تأثیر همزمان سیگنال های دو دستگاه تلگراف بر روی آن منتقل می شوند. این از این واقعیت بهره می برد که سیگنال های دو دستگاه که به طور همزمان کار می کنند می توانند تنها چهار ترکیب از پیام های ارسال شده را داشته باشند. با این روش، در هر زمان معین، سیگنالی با یک فرکانس منتشر می شود که مربوط به ترکیب خاصی از ولتاژهای دستکاری شده است. دستگاه گیرنده دارای یک رمزگشا است که به کمک آن پیام های تلگراف با ولتاژ ثابت از طریق دو کانال تولید می شود. مالتی پلکس فرکانس به این معنی است که فرکانس های کانال های جداگانه در قسمت های مختلف محدوده فرکانس کلی قرار می گیرند و همه کانال ها به طور همزمان ارسال می شوند.

با تقسیم زمانی کانال ها، یک خط رادیویی برای هر دستگاه تلگراف به صورت متوالی با استفاده از توزیع کننده ها ارائه می شود (شکل 2.2.1.3).

شکل 2.2.1.3. سیستم تقسیم زمان چند کاناله

برای انتقال پیام های تلفن رادیویی، عمدتاً از سیگنال های فرکانس بالا مدوله شده با دامنه و مدوله فرکانس استفاده می شود. سیگنال تعدیل کننده LF ترکیبی از تعداد زیادی سیگنال با فرکانس های مختلف است که در یک باند مشخص قرار دارند. پهنای طیف یک سیگنال تلفن استاندارد LF معمولاً باند 0.3-3.4 کیلوهرتز را اشغال می کند.

وزارت آموزش عمومی و حرفه ای فدراسیون روسیه

USTU-UPI به نام S.M. کیروف

مبانی نظریمهندسی رادیو

تجزیه و تحلیل سیگنال های رادیویی و محاسبه ویژگی های فیلترهای منطبق بهینه

پروژه دوره

اکاترینبورگ 2001

معرفی

محاسبه ACF یک سیگنال داده شده

نتیجه

لیست نمادها

کتابشناسی - فهرست کتب

انشا

اطلاعات همیشه ارزشمند بوده و با پیشرفت بشریت، اطلاعات بیشتر و بیشتر می شود. جریان اطلاعاتتبدیل به رودخانه های عظیم شد

در این راستا مشکلات متعددی در انتقال اطلاعات به وجود آمد.

اطلاعات همیشه به دلیل قابلیت اطمینان و کامل بودن آن ارزشمند بوده است، بنابراین تلاش برای انتقال آن بدون از دست دادن یا تحریف وجود دارد. با یک مشکل دیگر هنگام انتخاب سیگنال بهینه.

همه اینها به مهندسی رادیو منتقل می شود، جایی که دریافت، انتقال و پردازش این سیگنال ها توسعه می یابد. سرعت و پیچیدگی سیگنال های ارسالی به طور مداوم در پیچیدگی افزایش می یابد.

برای به دست آوردن و تجمیع دانش در مورد پردازش ساده ترین سیگنال ها، دوره آموزشی شامل یک کار عملی است.

در این کار دورهیک انفجار منسجم مستطیلی متشکل از پالس های رادیویی ذوزنقه ای N (مدت زمان بالا برابر است با یک سوم مدت زمان پایه) در نظر گرفته می شود، که در آن:

الف) فرکانس حامل، 1.11 مگاهرتز

ب) مدت زمان پالس (مدت زمان پایه)، 15 میکرو ثانیه

ج) فرکانس تکرار، 11.2 کیلوهرتز

د) تعداد پالس ها در یک بسته، 9

برای یک نوع سیگنال مشخص، تولید (کاهش) ضروری است:

محاسبه ACF

محاسبه طیف دامنه و طیف انرژی

محاسبه پاسخ ضربه، فیلتر همسان

چگالی طیفی ضریب تناسب بین طول یک بازه فرکانس کوچک D است fو دامنه پیچیده متناظر سیگنال هارمونیک D A با فرکانس f 0.

نمایش طیفی سیگنال ها مسیر مستقیمی را برای تجزیه و تحلیل عبور سیگنال ها از طریق یک کلاس گسترده از مدارها، دستگاه ها و سیستم های رادیویی باز می کند.

طیف انرژی برای بدست آوردن تخمین های مهندسی مختلف که پهنای طیفی واقعی یک سیگنال خاص را تعیین می کند مفید است. برای تعیین کمیت درجه تفاوت سیگنال U(t)و کپی جابجایی زمان آن U(t- ت)معرفی ACF مرسوم است.

بیایید یک لحظه دلخواه در زمان را ثابت کنیم و سعی کنیم تابع را طوری انتخاب کنیم که مقدار به حداکثر مقدار ممکن برسد. اگر چنین تابعی واقعا وجود داشته باشد، فیلتر خطی مربوط به آن فیلتر همسان نامیده می شود.

معرفی

کار درسی در قسمت پایانی موضوع "نظریه" سیگنال های رادیوییو مدارها" بخش هایی از دوره را پوشش می دهد که به مبانی تئوری سیگنال و فیلتر خطی بهینه آنها اختصاص دارد.

اهداف کار عبارتند از:

مطالعه ویژگی های زمانی و طیفی سیگنال های رادیویی پالسی مورد استفاده در رادار، ناوبری رادیویی، تله متری رادیویی و زمینه های مرتبط.

کسب مهارت در محاسبه و تجزیه و تحلیل همبستگی و ویژگی های طیفی سیگنال های قطعی (توابع همبستگی خودکار، طیف دامنه و طیف انرژی).

در دوره کار برای یک نوع سیگنال مشخص، لازم است:

محاسبه ACF

محاسبه طیف دامنه و طیف انرژی.

پاسخ ضربه ای یک فیلتر همسان.

این کار درسی یک بسته مستطیلی منسجم از پالس‌های رادیویی ذوزنقه‌ای را بررسی می‌کند.

پارامترهای سیگنال:

فرکانس حامل (فرکانس پر شدن رادیویی)، 1.11 مگاهرتز

مدت زمان پالس، (مدت زمان پایه) 15 میکرو ثانیه

فرکانس تکرار، 11.2 کیلوهرتز

تعداد پالس در یک بسته، 9 عدد

تابع همبستگی خودکار (ACF) سیگنال U(t)برای تعیین کمیت درجه تفاوت سیگنال عمل می کند U(t)و کپی جابجایی زمان آن (0.1) و در تی= 0 ACF برابر با انرژی سیگنال می شود. ACF ساده ترین ویژگی ها را دارد:

ویژگی برابری:

آن ها ک U ( تی) =ک U ( - تی).

در هر مقدار از تغییر زمانی تیماژول ACF از انرژی سیگنال تجاوز نمی کند: ½ ک U ( تی) ½£ ک U ( 0 ) که از نابرابری کوشی-بونیاکوفسکی ناشی می شود.

بنابراین، ACF با یک منحنی متقارن با حداکثر مرکزی نشان داده می شود، که همیشه مثبت است، و در مورد ما، ACF یک شخصیت نوسانی نیز دارد. لازم به ذکر است که ACF مربوط به طیف انرژی سیگنال است: ; (0.2) کجا ½ جی (w) ½ مربع مدول چگالی طیفی. بنابراین، می توان خواص همبستگی سیگنال ها را بر اساس توزیع انرژی آنها در طیف ارزیابی کرد. هرچه باند فرکانس سیگنال گسترده تر باشد، لوب اصلی باریک تر است تابع همبستگی خودکارو سیگنال از نقطه نظر امکان اندازه گیری دقیق لحظه شروع آن کامل تر است.

اغلب راحت‌تر است که ابتدا تابع همبستگی خودکار را بدست آوریم و سپس با استفاده از تبدیل فوریه، طیف انرژی سیگنال را پیدا کنیم. طیف انرژی - نشان دهنده وابستگی ½ است جی (w) ½ فرکانس.

فیلترهای مطابق با سیگنال دارای ویژگی های زیر هستند:

سیگنال در خروجی فیلتر منطبق و تابع همبستگی نویز خروجی به شکل تابع همبستگی خودکار سیگنال ورودی مفید است.

در میان تمام فیلترهای خطی، فیلتر همسان حداکثر سیگنال پیک به خروجی نویز rms را تولید می کند.

محاسبه ACF یک سیگنال داده شده

عکس. 1. انفجار منسجم مستطیلی پالس های رادیویی ذوزنقه ای شکل

در مورد ما، سیگنال یک بسته مستطیلی از پالس های رادیویی ذوزنقه ای (مدت زمان بالا برابر است با یک سوم مدت زمان پایه) است. شکل 1 را ببینید)که در آن تعداد پالس ها N=9 و مدت پالس T i = 15 میکرو ثانیه است.

شکل 2. یک کپی از پاکت سیگنال را جابجا کنید

S3(t)

S2(t)

S1(t)

دوره تکرار پالس در یک انفجار T ip » 89.286 میکرو ثانیه است، بنابراین چرخه وظیفه q = T ip /T i = 5.952 است. برای محاسبه ACF از فرمول ( 0.1) و نمایش گرافیکییک کپی با تغییر زمان سیگنال با استفاده از مثال یک پالس ذوزنقه ای (پاکت). برای انجام این کار، اجازه دهید به شکل 2.برای محاسبه لوب اصلی ACF پوشش سیگنال (ذوزنقه)، سه فاصله را در نظر می گیریم:

برای مقدار جابجایی T متعلق به بازه صفر تا یک سوم طول پالس، لازم است انتگرال را حل کنیم:

با حل این انتگرال، یک عبارت برای لوب اصلی ACF برای یک تغییر معین از یک کپی از پاکت سیگنال به دست می آوریم:

برای T متعلق به بازه یک سوم تا دو سوم طول پالس، انتگرال زیر را به دست می آوریم:

با حل آن، دریافت می کنیم:

برای T، متعلق به فاصله دو سوم طول پالس تا مدت پالس، انتگرال به شکل زیر است:

بنابراین، در نتیجه راه حل داریم:

با در نظر گرفتن ویژگی تقارن (تعادل) ACF (به مقدمه مراجعه کنید) و رابطه اتصال ACF یک سیگنال رادیویی و ACF پوشش پیچیده آن: ما عملکردهایی برای لوب اصلی ACF پاکت ko (T) پالس رادیویی و ACF پالس رادیویی Ks (T) داریم:

که در آن توابع ورودی به شکل زیر هستند:

بنابراین، در شکل 3لوب اصلی ACF پالس رادیویی و پوشش آن را نشان می دهد، یعنی. هنگامی که در نتیجه تغییر در کپی سیگنال، زمانی که همه 9 پالس انفجار درگیر هستند، به عنوان مثال. N=9.

می توان مشاهده کرد که ACF پالس رادیویی دارای ویژگی نوسانی است، اما همیشه حداکثر در مرکز وجود دارد. با جابجایی بیشتر، تعداد پالس های متقاطع سیگنال و کپی آن یک عدد کاهش می یابد و در نتیجه، دامنه پس از هر دوره تکرار T ip = 89.286 میکرو ثانیه کاهش می یابد.

بنابراین، ACF نهایی به نظر می رسد شکل 4 ( 16 گلبرگ که فقط از نظر دامنه با گلبرگ اصلی متفاوت است) با در نظر گرفتن اینکه , که در این شکل T=T ip .:

برنج. 3. ACF لوب اصلی پالس رادیویی و پاکت آن

برنج. 4. ACF یک انفجار منسجم مستطیلی از پالس های رادیویی ذوزنقه ای شکل

برنج. 5. پاکت یک بسته پالس رادیویی.

محاسبه چگالی طیفی و طیف انرژی

برای محاسبه چگالی طیفی، مانند محاسبه ACF، از توابع پوشش سیگنال رادیویی ( شکل 2 را ببینید)که شبیه به:

و تبدیل فوریه برای به دست آوردن توابع طیفی، که با در نظر گرفتن حدود ادغام برای پالس n، طبق فرمول محاسبه می شود:

برای پاکت پالس رادیویی و:

به ترتیب برای یک پالس رادیویی.

نمودار این تابع در ( شکل 5).

برای وضوح، شکل محدوده فرکانس های مختلف را نشان می دهد

برنج. 6. چگالی طیفی پوشش سیگنال رادیویی.

همانطور که انتظار می رود، حداکثر اصلی در مرکز قرار دارد، یعنی. در فرکانس w = 0.

طیف انرژی برابر با مجذور چگالی طیفی است و بنابراین نمودار طیف به نظر می رسد ( شکل 6)آن ها بسیار شبیه به نمودار چگالی طیفی:

برنج. 7. طیف انرژی پوشش سیگنال رادیویی.

نوع چگالی طیفی برای یک سیگنال رادیویی متفاوت خواهد بود، زیرا به جای یک حداکثر در w = 0، دو ماکزیمم در w = ± wo مشاهده خواهد شد، یعنی. طیف پالس ویدئو (پاکت سیگنال رادیویی) به منطقه منتقل می شود فرکانس های بالابا نصف شدن مقدار مطلق حداکثر ( شکل 7 را ببینید).نوع طیف انرژی سیگنال رادیویی نیز بسیار شبیه به نوع چگالی طیفی سیگنال رادیویی خواهد بود، یعنی. همچنین طیف به ناحیه فرکانس بالا منتقل می شود و دو ماکزیمم نیز مشاهده می شود ( شکل 8 را ببینید).

برنج. 8. چگالی طیفی یک بسته پالس رادیویی.

محاسبه پاسخ ضربه ای و توصیه هایی برای ساخت فیلتر همسان

همانطور که مشخص است، همراه با یک سیگنال مفید، نویز اغلب وجود دارد و بنابراین، با یک سیگنال مفید ضعیف، گاهی اوقات تشخیص وجود یا عدم وجود سیگنال مفید دشوار است.

برای دریافت سیگنال تغییر زمان در پس زمینه نویز گاوسی سفید (نویز سفید گاوسی "BGS" دارای چگالی توزیع یکنواخت است) n (t) یعنی. y(t)= + n (t)، نسبت احتمال هنگام دریافت یک سیگنال با شکل شناخته شده به شکل زیر است:

جایی که خیر - چگالی طیفیسر و صدا.

بنابراین، به این نتیجه می رسیم که پردازش بهینه داده های دریافتی، جوهر انتگرال همبستگی است.

تابع به دست آمده نشان دهنده عملیات اساسی است که باید بر روی سیگنال مشاهده شده انجام شود تا به طور بهینه (از نقطه نظر معیار ریسک متوسط حداقل) در مورد وجود یا عدم وجود یک سیگنال مفید تصمیم گیری شود.

شکی نیست که این عملیاتتوسط فیلتر خطی قابل پیاده سازی است.

در واقع، سیگنال در خروجی یک فیلتر با یک پاسخ ضربه ای g(t)دارای فرم:

همانطور که مشاهده می شود، زمانی که شرط برقرار است g(r-x) = K ×S(r- ت)این عبارات معادل هستند و پس از جایگزینی t = r-xما گرفتیم:

جایی که به- ثابت، و به- زمان ثابتی که در آن سیگنال خروجی مشاهده می شود.

فیلتری با چنین پاسخ ضربه ای g(t)(بالا را ببینید) سازگار نامیده می شود.

برای تعیین پاسخ ضربه، یک سیگنال مورد نیاز است S(t)تغییر به بهبه سمت چپ، یعنی تابع را دریافت می کنیم S (تا + t)،و تابع S (تا - t)به دست آمده با انعکاس سیگنال نسبت به محور مختصات، یعنی. پاسخ ضربهفیلتر مطابق با سیگنال ورودی برابر خواهد بود و در همان زمان حداکثر نسبت سیگنال به نویز را در خروجی فیلتر منطبق بدست می آوریم.

با توجه به سیگنال ورودی ما، برای ساخت چنین فیلتری، ابتدا باید پیوندی برای تشکیل یک پالس ذوزنقه ای ایجاد کنیم که مدار آن در (( شکل 9).

برنج. 10. پیوند برای تشکیل یک پالس رادیویی با یک پاکت داده شده.

سیگنال پوشش سیگنال رادیویی (در مورد ما ذوزنقه) با یک پاکت مشخص به ورودی پیوند تشکیل پالس رادیویی عرضه می شود (شکل 9 را ببینید).

در پیوند نوسانی تشکیل می شود سیگنال هارمونیکبا فرکانس حامل w (در مورد ما 1.11 مگاهرتز)، بنابراین در خروجی این لینک یک سیگنال هارمونیک با فرکانس w داریم.

از خروجی پیوند نوسانی، سیگنال به جمع کننده و به لینک خط تاخیر سیگنال در Ti (در مورد ما، Ti = 15 میکرو ثانیه) و از خروجی پیوند تاخیر، سیگنال به شیفتر فاز (برای اینکه پس از پایان پالس سیگنال رادیویی در خروجی جمع کننده وجود نداشته باشد لازم است).

پس از تغییر فاز، سیگنال نیز به جمع کننده داده می شود. در خروجی جمع کننده، در نهایت، پالس های رادیویی ذوزنقه ای با فرکانس پر شدن رادیویی wо یعنی. سیگنال g(t).

از آنجایی که ما نیاز به یک بسته منسجم از 9 پالس ویدئویی ذوزنقه‌ای داریم، لازم است سیگنال g (t) را به پیوند برای تشکیل چنین بسته‌ای اعمال کنیم، مداری که شبیه (شکل 10) است:

برنج. 11. پیوند تشکیل یک بسته منسجم.

سیگنال g (t)، که یک پالس رادیویی ذوزنقه ای (یا دنباله ای از پالس های رادیویی ذوزنقه ای) است، به ورودی پیوند تشکیل انفجار منسجم عرضه می شود.

سپس، سیگنال به جمع کننده و بلوک تاخیر می رود، که در آن سیگنال ورودی برای دوره پالس ها در بسته به تاخیر می افتد. نکتهضرب در عدد پالس منهای یک، یعنی. ( N-1)و از خروجی سمت تاخیر دوباره به جمع کننده .

بنابراین، در خروجی پیوند تشکیل انفجار منسجم (یعنی در خروجی جمع‌کننده) یک انفجار منسجم مستطیلی از پالس‌های رادیویی ذوزنقه‌ای داریم که باید پیاده‌سازی شود.

نتیجه

در طول کار، محاسبات مناسب انجام شد و نمودارهایی ساخته شد که از روی آنها می توان پیچیدگی پردازش سیگنال را قضاوت کرد. برای ساده تر، محاسبات ریاضی در بسته های MathCAD 7.0 و MathCAD 8.0 انجام شد. این کار بخشی ضروری از برنامه درسی است تا دانش‌آموزان درک درستی از ویژگی‌های استفاده از سیگنال‌های رادیویی پالسی مختلف در رادار، ناوبری رادیویی و تله‌متری رادیویی داشته باشند و همچنین بتوانند فیلتر بهینه را طراحی کنند و از این طریق سهم کوچک خود را در "مبارزه" برای اطلاعات

لیست نمادها

wо - فرکانس پر شدن رادیو؛

w- فرکانس

تی، ( ت) - جابجایی زمان؛

Ti - مدت زمان پالس رادیویی؛

نکته - دوره تکرار پالس های رادیویی در یک بسته.

ن - تعداد پالس های رادیویی در یک بسته.

تی - زمان؛

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Baskakov S.I. "مدارها و سیگنال های مهندسی رادیو: کتاب درسی برای دانشگاه ها در تخصص "مهندسی رادیو"". - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - م.: بالاتر. مدرسه، 1988 - 448 ص: ill.

2. "تجزیه و تحلیل سیگنال های رادیویی و محاسبه ویژگی های فیلترهای منطبق بهینه: رهنمودهابرای کار دوره در درس "تئوری سیگنال ها و مدارهای رادیویی" / Kibernichenko V.G., Doroinsky L.G., Sverdlovsk: UPI 1992.40 p.

3. «دستگاه های تقویت کننده»: کتاب درسی: راهنمای دانشگاه ها. - م.: رادیو و ارتباطات، 1368. - 400 ص: ill.

4. باکینگهام ام لوازم برقیو سیستم ها»/ ترجمه از انگلیسی - م.: میر، 1986

1) مقدار لحظه ای سیگنال پالس (U(t))، مشابه سیگنال سینوسی، می تواند با استفاده از ابزارهایی که شکل سیگنال را نشان می دهند تعیین شود.

2) مقدار دامنه U n بالاترین مقدار ولتاژ لحظه ای را در بازه دوره T مشخص می کند. دوره مطالعه سیگنال پالس توسط نقاطی در سطح دامنه 0.5 تعیین می شود.

3) زمان خیز لبه جلو t f + فاصله زمانی بین نقاط مربوط به 0.1U m و 0.9U m است. لبه جلویی درجه افزایش سیگنال را مشخص می کند، یعنی. چقدر سریع ضربه از سطح 0 به U m می رسد. در حالت ایده آل، t f + باید برابر با صفر باشد، اما در عمل این بازه هرگز برابر با صفر نیست، t f »10 nS.

4) زمان فروپاشی (لبه عقب) t f - به طور مشابه از سطح 0.1 تا 0.9 در دامنه تعیین می شود، اما در فروپاشی پالس. زمان لبه انتهایی نیز مانند زمان پیشرو محدود است. آنها تلاش می کنند تا آن را کاهش دهند، زیرا کاهش بر مدت زمان پالس اثر می گذارد.

5) مدت زمان پالس t u – فاصله زمانی تعیین شده در سطح دامنه 0.5 از لبه منتهی به لبه عقب. نسبت دوره تکرار پالس به مدت پالس که سیکل وظیفه نامیده می شود، برای سیگنال مهم است. هر چه سیکل وظیفه بیشتر باشد، تعداد دفعاتی که پالس در دوره تکرار T/m = q قرار می گیرد بیشتر است.

یک مورد خاص از یک سیگنال پالس، یک موج مربعی است که دارای چرخه کاری 2 = q است. چرخه وظیفه به طور غیرمستقیم مشخصه انرژی سیگنال را نشان می دهد: هر چه بزرگتر باشد، سیگنال انرژی کمتری را در یک دوره حمل می کند. از آنجایی که سیگنال با سطوح مختلف ولتاژ مشخص می شود، از آن نیز استفاده می شود: مقدار ولتاژ موثر، شکل آنالوگ. میانگین مقدار ولتاژ اصلاح شده

برای سیگنال های مستطیلی این مقادیر برابر هستند. مشخصه انرژی - قدرت سیگنال - اغلب در نظر گرفته می شود. توان در هر دوره P برای یک موج مربعی به صورت زیر تعریف می شود:

جایی که P u توان پالس است، q چرخه وظیفه است

قدرت پالس می تواند به مقادیر زیادی برسد، در حالی که توان متوسطپایین بماند دستگاه ها با استفاده از پالس های کوتاه با دامنه بزرگ آزمایش می شوند.

6) لینک Y = را کپی کنید

طیف سیگنال های پالس

w 0 2w 0 3w 0 4w 0 5w 0 6w 0 t

با توجه به بسط سری فوریه سیگنال های تناوبی، یک سیگنال پالسی نیز به صورت متشکل از مجموع بسیاری از مؤلفه ها نشان داده می شود. اول از همه، این هارمونیک اساسی است - فرکانس تحقیق سیگنال و اجزای متعدد آن. اما در کنار آنها، این بسط شامل بسیاری از هارمونیک های دیگر می شود که مضرب اصلی نیستند. این هارمونیک ها کوچکتر از هارمونیک های بنیادی و ترکیبی از این هارمونیک ها با هارمونیک های بنیادی هستند. این نمایش نشان می دهد که سیگنال پالس پهنای باند وسیعی دارد. همه چیز در یک خط است.

فرکانس های پایین سقف را به شکل پالس فراهم می کند. هر چه این مولفه ها کوچکتر باشند، کاهش در بالای نبض کمتر است. در عین حال، چرخه وظیفه افزایش و کاهش پالس به اجزای فرکانس بالا در تجزیه سیگنال بستگی دارد. هر چه فرکانس بیشتر باشد لبه های پالس تندتر است. برای انتقال سیگنال، به دستگاهی نیاز دارید که ضرایب انتقال یکسانی در کل طیف طیف پالس داشته باشد. اما اجرای چنین وسیله ای از نظر فنی دشوار است. بنابراین، آنها همیشه مشکل را حل می کنند: یک طیف باریکتر و یک پارامتر پالس بهتر را انتخاب کنید.

معیار اصلی بهینه سازی: چرخه وظیفه انتقال سیگنال پالس. اما امروزه در سیستم های واقعی به 100 Mbaud = 10 8 واحد اطلاعات در ثانیه می رسد.

سیگنال های پالس تمایل به انتقال قطب های مثبت دارند، زیرا قطبیت توسط ولتاژ تغذیه تعیین می شود، اگرچه از پالس ها استفاده می شود. قطبیت منفیبرای انتقال اطلاعات هنگام اندازه گیری مقدار ولتاژ سیگنال های پالس، به دستگاه توجه کنید: پیک ولت متر (دامنه)، مقادیر متوسط، مقادیر rms. مقادیر ولتاژ متوسط و rms به مدت زمان پالس بستگی دارد. مقدار اوج - نه. انتقال سیگنال های پالسی از طریق خطوط سیم منجر به اعوجاج سیگنال قابل توجهی می شود: طیف سیگنال در قسمت HF باریک می شود، بنابراین افزایش و کاهش پالس افزایش می یابد.

هر ذاتا سیگنال های الکتریکیبه 2 گروه قطعی، تصادفی تقسیم می شوند.

اولی در هر زمان می تواند با یک مقدار خاص توصیف شود (مقدار آنی U(t)). سیگنال های قطعی اکثریت را تشکیل می دهند.

سیگنال های تصادفی ماهیت ظاهر آنها از قبل غیرقابل پیش بینی است، بنابراین نمی توان آنها را در یک نقطه خاص محاسبه یا تعیین کرد. چنین سیگنال هایی را فقط می توان مطالعه کرد، آزمایشی را می توان برای تعیین ویژگی های احتمالی سیگنال ها انجام داد. در بخش انرژی، چنین سیگنال هایی عبارتند از: تداخل میدان های الکترومغناطیسی که سیگنال اصلی را مخدوش می کند. هنگامی که تخلیه کامل یا جزئی بین خطوط انتقال وجود دارد، سیگنال های اضافی ظاهر می شوند. سیگنال های تصادفی با استفاده از ویژگی های احتمالی تجزیه و تحلیل و اندازه گیری می شوند. از نظر خطاهای اندازه گیری، سیگنال های تصادفیو تأثیر آنها به خطاهای تصادفی اضافی نسبت داده می شود. علاوه بر این، اگر مقدار آنها یک مرتبه بزرگتر از موارد تصادفی اصلی باشد، می توان آنها را از تجزیه و تحلیل حذف کرد.

خواندن:

چگونه گوشی شیائومی را با استفاده از MiFlash فلش کنیم بررسی دقیق شیائومی Mi4i نحوه باز کردن قفل بوت لودر شیائومی: دستورالعمل های گام به گام آنلاک شیائومی این خطا را به دستگاه شما می دهد چگونه بوت لودر شیائومی را باز کنیم و چرا به آن نیاز است مثال هایی از دلایل باز کردن قفل بوت لودر شیائومی به زبان انگلیسی شارژ سریع در دستگاه های شیائومی چگونه شارژ سریع شیائومی را خاموش کنیم

خواندن:

محبوب:

نحوه شارژ صحیح گوشی جدید شیائومی با شارژ سریع qc 3

جدید

نحوه بازگرداندن سیکل قاعدگی بعد از زایمان: