Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов, страница 4

Рис.7

 а) сигнал на входе фильтра;

 б) его зеркальное отражение;

 в) импульсная характеристика.

Сигнал y(t) на выходе определяется интегралом Дюамеля:

При поступлении на вход оптимального фильтра аддитивной смеси сигнала S(t),  с которым фильтр согласован и помехи п(t) получим:

На выходе согласованного фильтра под действием сигнала получаем функцию корреляции сигнала, а под действием помехи функцию взаимной корреляции сигнала и помехи. Если на входе фильтра только помеха без сигнала, то на выходе получим только функцию взаимной корреляции помехи и сигнала, с которым фильтр согласован.

Фильтр будет оптимальным, если его АЧХ с точностью до постоянного множителя соответствует спектру сигнала.

Т.к. результаты фильтрации не зависят от формы сигнала, то фильтр можно применить без детектора, и оптимальный приемник полностью известных сигналов может быть реализован в виде двух согласованных фильтров СФ1, СФ2 и устройства сравнения УС:

Рис.8. Оптимальный приемник с использованием оптимальной фильтрации

Рассмотрим согласованный фильтр для сигнала в виде прямоугольного импульса длительности Т.

Спектральная плотность прямоугольного импульса длительностью Т

Для согласованного фильтра для случая to=T:

Деление на jw означает интегрирование сигнала, а множитель e^-jωT означает задержку сигнала на время Т. В результате получим схему фильтра, состоящую из интегратора, линии задержки и вычитателя:

Рис.9

На выходе фильтра получился треугольный импульс с основанием 2Т (это функция корреляции входного импульса прямоугольной формы). Т.к. часть выходного сигнала от Т до 2Т будет накладываться на выходной сигнал следующего импульса, то это является недостатком оптимального фильтра.

Поэтому на практике применяют кинематический фильтр - схему, содержащую интегрирующую RC- цепь с RC>>T и ключ К:

Рис.10

В момент окончания входного импульса ключ К замыкается, конденсатор интегратора быстро разряжается через ключ и схема готова к приему следующего импульса.

 Для приема радиоимпульсов с прямоугольной огибающей можно построить схему аналогично, но RC-цепь должна быть заменена колебательным контуром с достаточно высокой добротностью.

        5. Передача аналоговых сигналов методом ИКМ

Непрерывные сообщения можно передавать по дискретному каналу. Для этого необходимо преобразовать непрерывное сообщение в цифровой сигнал, сохранив содержащуюся в сообщении существенную часть информации. Типичными примерами цифровых систем передачи непрерывных сообщений являются системы с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) и дельта-модуляцией (ДМ). В отличие от непрерывного канала передачи в составе цифрового канала предусмотрены аналого-цифровой преобразователь на передающейстороне и цифро-аналоговый преобразователь на приемной стороне. Преобразование аналог-цифра состоит из трех этапов:

 непрерывное сообщение подвергается дискретизации по времени через интервалы Δt;

 полученые отсчеты мгновенных значений квантуются;

 полученная последовательность квантованных значений передаваемого сообщения представляется посредством кодирования в виде последовательности m - ичных кодовых комбинаций. Такое преобразование называется импульсно-кодовой модуляцией.

 Чаще всего кодирование сводится к записи номера уровня в двоичной системе счисления. Полученный с выхода АЦП сигнал ИКМ поступает или непосредственно в линию связи или на вход передатчика, где последовательность двоичных импульсов преобразуется в радиоимпульсы. На приемной стороне линии связи последовательность импульсов после демодуляции и регенерации в приемнике поступает на ЦАП для обратного преобразования (восстановления) непрерывного сообщения по принятой последовательности кодовых комбинаций. В состав ЦАП входят декодирующее устройство, предназначенное для преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов, и сглаживающий фильтр, восстанавливающий непрерывное сообщение по квантованным значениям.