Разработка устройств цифрового формирования и обработки сигналов системы передачи дискретных сообщений по частотно ограниченным каналам связи (удельная скорость передачи – 2,3 бит∙с/Гц, разрядность ЦАП – 7, вид модуляции – АФМ ОБП)

Данный  алгоритм   обеспечивает расчет выходного сигнала АФМ – ОБП на длительности элементарной посылки по значениям отсчетов для любых сочетаний элементарных сигналов.

Описание переменных:

а_i – элементарная двоичная посылка, поступающая от источника сигнала;

b_j – уровень сигнала в вольтах;

n – номер отсчета;

А – значение отсчета выходного сигнала;

j -  номер элементарного сигнала.

Алгоритм включает в себя:

1.  ввод элементарной посылки

2.  цикл, определяющий значение уровня сигнала b_j

3.  установка начальных условий

4.  в цикл по переменной j осуществляется расчет отсчетов сигнала АФМ и АФМ сопряженной по Гильберту. В этом же цикле они складываются.

5.  в последнем цикле по переменной n выполняется проверка условия на число отсчетов, в нашем случае n=4. Этот цикл является бесконечным, так как предполагается, что информация передается постоянно.

5.Расчет отсчетов сигнала между характеристическими моментами времени

      Приведем пример расчета отсчетов выходного сигнала.

Пусть нам требуется передать двоичную последовательность 100. Количество информации, переносимое элементарным сигналом, определяется выражением:

,

где N – число элементарных сигналов

N = 4 следовательно каждый сигнал несет 2 Бит.

Для нахождения сигнала АФМ-ОБП сначала  найдем выходной сигнал прямой ветви АФМ ,после чего найдем выходной сигнал АФМ сопряженной по Гильберту сложим их в результате получим  результирующий сигнал  АФМ-ОБП.

Графическое формирование выходного сигнала прямой ветви АФМ изображено на рисунке 5.1.

                          рис 5.1.Формирование выходного сигнала прямой ветви АФМ.

 

Аналогично найдем выходной сигнал АФМ сопряженной по Гильберту.

рис 5.2.Формирование выходного сигнала    АФМ     сопряженной по Гильберту.

               

Получим  результирующий сигнал  АФМ-ОБП.

рис 5.3.Сформированный результирующий сигнал АФМ-ОБП.

Результат расчета сведем в таблицу 5.1

№ отсчета	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Usum	1	1,27	1,407	1,33	1	0,459	-0,167	-0,704	-1	-0,99	-0,725	-0,342
Gsum	-1	-0,519	0,167	0,764	-1	-1,025	-1,074	-1,085	1	0,99	0,725	0,342
Uафм.обп	0	0,75	1,574	2,094	0	-0,566	-1,241	-1,789	0	0	0	0

                                  

6.Расчет спектра сигнала на выходе цифрового формирователя.

Спектр сигнала рассчитывается по формуле:

С учетом того, что в данной работе r = 0.333, примем a=1, получаем

Результат расчетов сведем в таблицу 6.1

Спектр на выходе  формирователя,  и полосового фильтра представлен на рис.6.1.

f(F)

0

0,095F

0,19F

0,285F

0,38F

0,475F

0,57F

0,665F

0,76F

0,855F

0,95F

1,045F

1,14F

1,235F

G(f)

0,5F

0,5F

0,5F

0,5F

0,5F

0,5F

0,5F

0,5F

0,45F

0,37F

0,25F

0,14F

0,05F

0

 

    Рис.6.1 Спектр на выходе  формирователя,  и полосового фильтра .
7.Расчет мощности шума квантования на выходе формирователя

Основным недостатком цифровой обработки сигналов является наличие шумов квантования. Поэтому при расчете любой аппаратуры ЦОС необходимо учитывать шум квантования, так как он может приводить к ошибкам при передачи информации.

Шум квантования целиком и полностью определяется выбором уровней квантования, то есть разрядностью ЦАПа.

Шум квантования рассчитывается по формуле:

, где

=0,0015

Возьмем Um=1B,  тогда

Р=1,5мВт.

Для уменьшения шума квантования можно увеличить разрядность ЦАПа, но это приведет к увеличению стоимости аппаратуры.

                  8.Разработка схемы цифрового формирователя.

Рис.8.1.Функциональная схема цифрового формирователя сигналов АФМ-ОБП.

         Принцип работы схемы заключается в следующем:

Непрерывная  двоичная последовательность с источника сообщений поступает на устройство сопряжения  (входной последовательно-параллельный  регистр), которое преобразует  последовательный код в параллельный. Значения рассчитанных  отсчетов сигналов АФМ  и АФМ сопряженной по Гильберту записаны  в ПЗУ1 и ПЗУ2. С  ПЗУ значения отсчетов в двоичном коде поступают  на ЦАП1 и ЦАП2 после  цифро-аналогово преобразования и сглаживания в ФНЧ сигналы подаются на сумматор. В результате получаем аналоговый сигнал АФМ-ОБП. ПФ – выделяет необходимую полосу частот.                       

     Счетчик  управляет работой входного регистра  и  формирует код номера отчета в старшие адресные разряды  ПЗУ1 и ПЗУ2.  

     Генератор выборки подаёт импульсы на ЦАП1 и ЦАП2,ниже приведены временные диаграммы :

9.Структурная схема приемника

ПФ – (полосовой фильтр) выделяет требуемую полосу частот.

Полезный сигнал поступает на перемножитель, где перемножается с напряжением опорного генератора, то есть на выходе преобразователя появляется огибающая отсчетов, которые поступают на интегратор, где сигнал интегрируется, и получаются отсчеты передаваемого сигнала.

Отсчеты с помощью АЦП – преобразуются в цифровой сигнал, который поступает на регистр, в котором сигнал хранится и преобразуется в параллельный код для последующей обработки сигналов.

Заключение.

В данной работе был разработан цифровой формирователь сигнала АФМ – ОБП с применением последовательной передачи сигнала. Применение элементарного сигнала специальной формы позволило использовать канал связи с удельной скоростью передачи ¡ = 1,5 .

Были разработаны:

- алгоритм расчета значений отсчетов выходного сигнала;

- функциональная схема формирователя выходного сигнала;

- структурная схема приемника.

Данная работа позволила шире рассмотреть принцип построения цифровой