. Частотная и фазовая манипуляция и телеграфия

Ч астотная манипуляция. При частотной манипуляции в соответст­вии с телеграфным кодом изменяется частота несущих колебаний. При нажатии ключа антенна передатчика излучает колебания с одной несущей частоты f₁ а при отпущенном ключе — с другой f₂. Во время нажатия ключа излучается более высокая частота. На­жатие ключа соответствует посылке (точки 1—2 на рис. 1), и частота при этом более высокая, чем номинальная (средняя). От­пущенное состояние ключа (точки 2—3 на рис. 1) соответствует паузе между посылками. В это время излучается более низкая частота f₂.

Т.О., при частотной манипуляции антенна передат­чика всегда, как во время посылки, так и во время паузы, излу­чает одну и ту же энергию. Поэтому ее называют телеграфией с активной паузой.

З начения сдвигов частот стандартизованы. Причем чем выше скорость телеграфирования, тем больше требуется сдвиг частот и шире полоса излучения. Спектр частот при скорости манипулиро­вания 100 Бод и сдвиге частот 170 Гц приведен на рис. 3. Так, при скорости телеграфирования 200 Бод и сдвиге частот манипуляции Гц полоса частот составляет 3600 Гц, а при амплитудной манипуляции с той же скоростью – около 600 Гц. Это обеспечивает высокую помехоустойчивость связи. Мощность излучения при частотной манипуляции больше, чем при амплитудной.

О сновными требованиями, которым должны удовлетворять схе­мы частотной манипуляции, являются: высокая стабильность несу­щей частоты и девиации частоты , отсутствие побочных излуче­ний. Поэтому для частотной манипуляции используют кварцевые автогенераторы. Изменение частоты в соответствии с телеграфным кодом в кварцевых автогенераторах достигается с помощью до­полнительной последовательной или параллельной индуктивности. Такие схемы позволяют получить нужные и стабильные девиацию частоты и несущую частоту.

На рис. 4 приведена схема частотной манипуляции: на тран­зисторе VT1 собран оконечный каскад электронного манипулятора, осуществляющего сдвиг частоты, на транзисторе VT2 собран ав­тогенератор по емкостной трехточечной схеме с кварцем. Коллек­тор транзистора заземлен по радиочастоте через конденсатор С. Последовательно с кварцем включают манипуляционные индуктивности L1 и L2. При отпущенном телеграфном ключе К транзистор VT1 закрыт и обе индуктивности L1 и L2 оказываются включенными последо­вательно с кварцем. Частота генерации будет меньше номинальной (в практических схемах сдвиг частоты равен 85 Гц). При на­жатом ключе транзистор VT1 открывается и переходит в насы­щенное состояние. При этом малое сопротивление открытого транзистора VT1 шунтирует катушку L2 по высокой частоте. Частота генерации увеличивается по сравнению с номинальной. Если де­виация частоты равна 85 Гц, то сдвиг частоты составляет 170 Гц.

Нагрузкой автогенератора является резистор R1. Снимаемое с него напряжение подается на следующий каскад — смеситель, ку­да подводится напряжение от опорного генератора. Недостаток такой схемы в том, что она понижает стабильность частоты воз­будителя на один — два порядка по сравнению со стабильностью частоты опорного генератора. Схема с использованием варикапов также не обеспечивает высокой стабильности частоты.

Высокую стабильность частоты обеспечивают схемы частотной манипуляции, в которых стабильность как средней частоты, так и частотных сдвигов определяется стабильностью частоты опорного генератора.

Фазовая манипуляция. При фазовой манипуляции в соответст­вии с телеграфным кодом изменяется начальная фаза колебаний, соответствующих телеграфному сигналу. Антенна передатчика при фазовой телеграфии излучает колебание одной и той же частоты и постоянной амплитуды непрерывно. Но если при нажатии ключа колебания начинаются с одной фазой, то при отпускании ключа фаза колебаний изменяется на 180°. Это показано на рис. 5. Видно, что фазовая манипуляция, как и частотная, является рабо­той с активной паузой.

Спектр фазово-манипулированного колебания в общем содер­жит колебание средней частоты и симметрично от него располо­женные колебания боковых частот, отстоящих одно от другого по частоте на значение манипуляции F_M. При манипуляции фазы на 180° в спектре колебание средней частоты полностью исчезает. Амплитуда боковых колебаний при этом увеличивается вдвое.

При приеме фазоманипулированных колебаний фаза их срав­нивается с фазой того же колебания, но на другом интервале вре­мени или с фазой колебаний опорного генератора. В этом случае стабилизация частоты опорного генератора осуществляется по при­нимаемому сигналу. А это не обеспечивает устойчивой работы в условиях помех, меняющих фазу опорного генератора на 180°.

Л учшей помехозащищенностью обладает относительно-фазовая телеграфия, при которой фаза модулированного колебания срав­нивается с фазой того же колебания, но на другом интервале времени. При относительно-фазовой телеграфии изменение фазы радиочастотных колебаний происходит только при переходе к паузе, в момент нажатия фаза не изменяется, а совпадает с фазой предыдущего сигнала.

Для более полного использования полосы частот канала радио­связи при больших скоростях передачи цифровой информации при­меняют многократные методы относительно-фазовой телеграфии.

Д ля осуществления фазовой манипуляции в простейшем случае можно использовать свойство параллельного симметричного коле­бательного контура, являющегося нагрузкой двухтактного генера­тора: напряжения на его зажимах противофазные. На рис. 6 приведена схема, поясняющая принцип фазовой манипуляции. На контуре имеется напряжение постоянной амплитуды и частоты. На­пряжения на зажимах контура сдвинуты по фазе на 180°, так как заземлена средняя точка контура. Диоды VD1 и VD2 работают в ключевом режиме. В исходном состоянии диоды VD1 и VD2 закрыты напряжением смещения E_СМ. При нажатии ключа мани­пулирующее напряжение, превышающее напряжение смещения £См, открывает диод VD1. На выход проходят колебания с верх­него плеча выходного контура двухтактного генератора. При от­пускании ключа манипулирующее напряжение отпирает диод VD2 и на выход манипулятора поступают колебания с нижнего плеча с противоположной полярностью (см. рис. 6).

В передатчиках магистральной связи фазовая манипуляция осуществляется в возбудителях на поднесущей частоте, выбранной для формирования однополосного сигнала. Для этого применяют схему, аналогичную кольцевой схеме балансного модулятора. Принцип построения такой схемы показан на рис. 7. Напряже­ние несущей частоты f здесь подается на входной трансформатор Т 1, а коммутирующее – к средним точкам трансформаторов.

В исходном состоянии коммутирующее напряжение от ключа не поступает. Напряжение несущей частоты на выход также не по­ступает. Этому препятствует закрытая пара диодов. В один полупе­риод напряжение несущей частоты создает ток через диоды VD1 и VD2. Диоды VD3 и VD4 закрыты. В другой полупериод ток протекает через диоды VD3 и VD4. На выход напряжение через закрытые диоды VD1 и VD2 не поступает.

Н апряжение манипуляции, включаемое ключом к средним точ­кам трансформаторов, открывает два диода. При подаче положительного манипулирующего напряжения открываются диоды и VD2. При этом постоянный ток от источника манипулирую, напряжения протекает через диоды VD1, VD2 и обе полуобмотки обоих трансформаторов. Так как через полуобмотки трансформаторов эти токи протекают в противоположных направления магнитные потоки, создаваемые этими токами, взаимно компенсируются. Напряжение несущей частоты создает ток через открытые диоды VD1 и VD2: от точки 1 через VD1, первичную обмотки трансформатора Т2, диод VD2 к точке 2. В следующий период колебаний радиочастоты ток пройдет по тому же пути, но и про тивоположном направлении. На выходе создается колебание радиочастоты. Продолжительность излучения посылки будет соответствовать продолжительности нажатия ключа.

При изменении полярности телеграфной посылки ток от источника манипулирующего напряжения протекает по цепи: от плюса Uман к средней точке трансформатора Т1 через диоды VD3 и VD4, к средней точке трансформатора Т2 и к минусу источника манипуляции. Ток радиочастоты пройдет через открытые диоды VВ3 и VD4. При этом произойдет изменение фазы тока радиочастоты на 180°. В результате выходное радиочастотное напряжение оказывается манипулированным по фазе знакопеременным манипулирующим напряжением.