Задача 4

1. Поясните сущность амплитудной модуляции.

2. Дайте определение понятия - коэффициент амплитудной модуляции и рас­считаете его согласно исходным данным (табл. 3), учитывая, что коэффициент пропорциональности равен единице.

3. Приведите запись математической модели AM сигнала со­гласно исходным данным.

4. Постройте в масштабе временную и спектральную диаграм­мы 'AM сигнала согласно исходным данным табл. 4. Рассчитайте ширину спектра AM сигнала и вычислите амплитуда боковых составляющих спектра.

Таблица 4

Исходные данные	Номер варианта
	I	2	3	4	5	6	7	8	9	10
тax значение приращения оги­бающей Uт, В	3	1,8	2	3	I	0,6	4	3	2,7	4
Амплитуда немоду-лированного несу­щего колебания Umo, В	6	4	5	9	4	4	5	5	3	4
Частота несущей fo, кГц	150	70	110	60	200	90	80	250	120	140
Частота модулирующего сигнала F, кГц	15	7	11	6	20	9	8	25	12	14

Методические указания по выполнению задачи 3

Материал для решения этой задачи изложен в [3, § 3.1,с. 37-41].

Математическая модель AM сигнала приведена в [3, с. 38], формула ( 3.7 ). В эту формулу следует подставить конкретные значения величин, используя исходные данные и, имея в виду, что ω₀ = 2πf₀ , Ω= 2πF , а Ψ можно принять рав­ной 0. При построении временной диаграммы AM следует выдер­жать значение полученного в расчетах коэффициента модуляция. Например, если т = 0.5, а f₀ = 50 кГц, а F = 5 кГц, то временная диаграмма АМ сигнала будет иметь вид, представленный на рис. 6

Рис.6

При расчете спектра AM сигнала следует иметь в виду, что при тональной модуляции он состоит из колебания с частотой несущей и двух боковых частот, отстоящих от него на частоту модулирующего сиг­нала. Вся ширина спектра AM при этом Δf_сп = 2F. Обрати­те внимание на то, что в процессе модуляции составляющая спект­ра на частоте несущей не изменяется по амплитуде, а вся полез­ная информация заложена в боковых частотах, но они существенно малы по величине по сравнению с амплитудой несущего колебания. Так при m = 1, U_б =

т.е. составляет лишь половину от несущей. Обычно m < 1,тогда амплитуда боковых частот становится еще меньше, что и следует отразить на спектральной диаграмме, см. [3, с. 37,

рис. 3.1,е].

Задача 5.

1. Поясните сущность теоремы В.А. Котельникова и ее ис­пользование при получении сигнала ИКМ,

2. Для заданного равномерного шага кванто­вания ΔU табл. 5 определите число уровней квантования ( M_кв ) дискретных отсчетов непре­рывного сигнала и квантованные значения дискретных отсчетов непрерывного сигнала U_кв(t)

3. Вычислите величину ошибки квантования ξ (t)

4. Определите число разрядов ( n ) в кодовой комбина­ции при кодировании двоичным кодом уровней квантования. Определите кодовые комбинации уровней квантования дискретных отсчетов.

5. Все полученные результаты' внесите в табл. 6 и по­стройте графики, отражающие суть решения задачи.

Таблица 5

Номер вари-	Дискретные отсчеты непрерывного сигнала U(t), mB							Значения шага квантования ΔU, mB
анта
I	3,8	4,3	2,5	2,1		1,8	6,2		0,5
2	6,9	1,6	2,3	4,9		5,6	7,8		2
3	24	28	17	11		7	32		5
4	48	52	65	80		97	112		10
5	37	41	12	6		21	38		1,5
6	2,2	0,8	1,7	6,9		5,8	0,6		0,2
7	34	48	55	16		41	28		4
8	82	44	17	32		95	123		8
9	27	37:	44	18		16	23		3
10	4,4	5,8	3,2	2,6		3,9	7,2		0,3

Методические указания по решению задачи 5.

Сущность теоремы В.А. Котельникова и ИКМ преобразования изложены [3, с. 33-34, § 16.4,с. 262-263].

Одним из цифровых методов передачи сигналов является ИКМ. Для получения сигнала ИКМ необходимо произвести три операции:

а) дискретизацию сигнала по времени;

б) квантование полученных импульсов по амплитуде;

в) кодирование квантованных по амплитуде импульсов. Дискретные отсчеты непрерывного сигнала заданы в условии за­дачи.

В процессе квантования значение сигнала, полученное вну­три шага квантования, считается запрещенными и заменяется ближайшим разрешенным значением. Разность между двумя соседними раз­решенными для передачи уровнями называется шагом квантования ΔU.

Если амплитуда отсчета сигнала в пределах двух сосед­них разрешенных значений превышает половину шага квантования, то ее значение увеличивается до ближайшего верхнего уровня квантования, если меньше – до ближайшего нижнего уровня квантования. Та­кое округление сопровождается погрешностью. Разность между истинным значением отсчета сигнала и его квантованным значением называется ошибкой или шумом квантования.

ξ (t) = U(t)- U_кв (t)

Для определения числа уровней квантования М_кв нужно учесть максимальное значение непрерывного сигнала в моменты отсчетов и значения шага квантования

M_кв = +1

Если значение М_кв неравно целому числу, то его необходимо округлить до ближайшего большого числа.

Число разрядов в кодовой комбинации определяется как n = log₂M_кв , где M_кв - количество уровне квантования.

Получение сигнала ИКМ представляет собой преобразование дискретных квантованных значений сигнала в двоичный код. По­лученная в результате этого преобразования импульсная после­довательность является сигналом ИКМ, Если кодовая комбинация содержит " n " разрядов, то можно закодировать М_кв = 2ⁿ уровней, так при n = 7,

М_кв = 128. Можно произвести "нуме­рацию" уровней квантования ( N ), а затем передавать не сами уровни, а их значения по шкале уровней в двоичном коде. Удобно свести все полученные в процессе преобразования сиг­нала результаты в таблицу по форме табл. 6

				Таблица 6
Номер отсчета	Шаг квантования ΔU=
	Uаим (t)	Uкв (t)	ξ (t)		Двоичный код
0 1 2 3
4
5

М_кв=

n=

Рассмотрим решение конкретной задачи (см. табл. 7,8 и рис.7)

													Таблица 7
Дискретные отсчеты									Значения шагов
непрерывного сигнала									квантования
92 46 28 34 85 106									10
Таблица 8
Номер		Шаг квантования ΔU=10мВ
отсче­та		U(t), мВ		Uкв (t), мВ			ξ (t), мВ				Номер уровня кванто­вания N			Двоич­ный код
1		92		90			-2				9			1001
2		46		50			+4				5			0101
3		28		30			+2				3			0011
4		34		30			-4				3			0011
5		85		90			+5				9			1001
6		106		110			44				11			1011

M_кв= М_кв= =12

n=log₂M_кв n=log₂12 n=4

Рис.7

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

1. Понятие об информации, сообщении, сигнале. Структур­ная схема системы связи, назначение элементов схемы.

2. Многоканальные системы связи. Первичные (видео) и вторичные (радио) сигналы, их характеристики. Час­тотное и временное деление каналов.

3. Виды электросвязи и их определение.

4. Понятие линии связи и канала связи.

5. Характеристики сигналов: аналоговых и дискретных, де­терминированных и случайных, гармонических и негармо­нических.

6. Физические характеристики сигнала электросвязи: дина­мический диапазон, длительность сигнала, ширина полосы частот.

7. Объем сигнала. Представление сигнала в трехмерной си­стеме координат.

8. Формы представления сигнала: аналитическая запись, вре­менная и спектральная диаграммы.

9. Канал связи. Характеристика каналов связи. Емкость канала.

10. Согласование объема сигнала с емкостью канала.

11.Виды помех и искажений в цепях связи. Классификация по­мех по способу взаимодействия с сигналом.

12. Классификация цепей связи.

13. Характеристики нелинейных цепей.

14. Способы аппроксимации ВАХ нелинейных элементов. Выбор способа аппроксимации в рабочих условиях.

15. Свойства нелинейной цепи при воздействии на нее гармони­ческим или бигармоническим колебанием. Методы спектраль­ного анализа выходного сигнала нелинейной цепи.

16. Умножение частоты. Принцип процесса умножения. Обобщен­ная структурная схема умножителя. Выбор угла отсечки.

17. Обобщенная схема автогенератора. Процесс возбуждения колебаний. Условия самовозбуждения.

18. Автогенераторы типа LC . Условия самовозбуждения. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения. Колебательные характеристики.

19. Трехточечные схемы автогенераторов. Условия обеспече­ния самовозбуждения. Емкостные и индуктивные трехточки.

20. Автогенераторы типа R С с фазосдаигающей цепочкой. Ус­ловия самовозбуждения.

21. Автогенераторы типа RC с мостом Вина. Условия са­мовозбуждения.

22. Сущность амплитудной модуляции, математическая модель, временные и спектральные диаграммы AM сигнала. Коэффи­циент амплитудной модуляции.

23. Формирование АМ сигнала с помощью простейшего амплитуд­ного модулятора. Начертите схему и поясните принцип ее работы.

24. Формирование AM сигнала с помощью транзисторного модуля­тора. Статическая модуляционная характеристика.

25. Способы передачи AM сигналов по каналу связи. Схемы и принцип работы балансных и кольцевых модуляторов.

26. Ширина спектра AM сигнала при модуляции простым и слож­ным сигналом.

27. Амплитудная манипуляция, временные диаграммы.

28. Частотная модуляция, временные и спектральные диаграммы ЧМ сигналов, девиация частоты, индекс частотной модуляции.

29. Формирование ЧМ сигналов, ширина спектра ЧМ сигналов.

30. Сравнение AM и ЧМ сигналов по помехоустойчивости.

31. Сущность теоремы В.А. Котельникова. дискретизация непре­рывных сигналов.

32. Принцип кодирования. Основание и значность кода.

33. Коды равномерные, неравномерные, простые и избыточные.

34. Принцип формирования ИКМ сигналов.

35. Сущность детектирования AM колебаний. Временные и спект­ральные диаграммы входных и выходных сигналов.

З6. Демодуляция однополосных и двухполосных AM сигналов

без несущей. Принципиальные схемы, временные и спектраль­ные диаграммы на входе и выходе демодулятора.

37. Сущность демодуляции ФМ и ЧМ сигналов.

38. Классификация линий связи. Радиолинии и направляющие системы.

39. Электромагнитные волны. Особенности распространения электромагнитных волн в свободном пространстве и на­правляющих системах.

40. Цепи с распределенными параметрами. Эквивалентная схема I км цепи.

41. Первичные параметры цепи, их физический смысл, зависимость от частоты, конструкции и температуры.

42. Вторичные параметры цепи, их физический смысл, зави­симость от частоты и конструкции.

43. Режимы работы линяй на различную нагрузку. Стоячие и бегущие волны. Линии без потерь и с потерями. Узлы и пучности напряжения и тока.

44. Режим смешанных волн. Анализ режима. Коэффициенты: отражения, бегущих и стоячих волн, расчетные формулы.

45 Взаимное влияние между проводными линиями передачи, его оценка и способы его уменьшения.

46. Помехоустойчивость систем связи. Методы оценки и спо­собы ее повышения в аналоговых и дискретных системах связи.

47. Принцип помехоустойчивого кодирования. Использование такого кодирования для повышения помехоустойчивости систем связи.