АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

 

                                                                                                                 

 

ЭЛЕКТРЛІК БАЙЛАНЫС ТЕОРИЯСЫ 

050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының күндізгі оқу түрінің студенттері үшін курстық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар мен әдістемелік нұсқаулар

 

Алматы 2009

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Г.С.Казиева, Л.И.Сарженко, Э.К.Темырканова. Электрлік байланыс теориясы. 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының күндізгі оқу түрінің студенттері үшін курстық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар мен әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: АЭжБИ, 2009. – 24б. 

Осы нақты өңдеу 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған.

Әдістемелік нұсқауда электрлік байланыс теориясы бойынша курстық жұмысты орындауға арналған ортақ жағдайлар енгізілген. Курстық жұмыстың нұсқаулары үшін жеке бастапқы мәліметтер мен тапсырмалар, әдістемелік нұсқаулар, оның мазмұнына арналған талаптар, ұсынылатын әдебиеттер тізімі келтірілген.

 

Кіріспе

 

Адамзат қоғамының даму тарихы мәліметтер, хабарлар және де қазіргі кезде біз ақпарат деп атап жүрген алмасумен тығыз байланысқан.

Байланыс техникасының тәжірибиелік қажеттілігі оның қиындауымен және бөгеуілдер мен күрес қиыншылықтарымен байланысы ғылымының 40 жылдарында ақпараттың қашықтыққа берілуі, яғни электрлік байланыс теориясының пайда болуына әкеліп соқты.

Соңғы жылдары тек қана талшықты – оптикалық байланыс жүйесінің қарқынды дамуы ғана емес, сонымен қатар радиобайланыс жерсеріктік жүйесінен басқа тез қарқынмен мобильді цифрлы ұялы радиобайланыс жүйесінің желілері де дамып келеді. Соңғы кезең байланыс жүйесінің өңдеулері қазіргі кез технологияларының мүмкіншіліктерін ғана емес, сонымен қатар хабарды тарату сапасымен бірге таралатын ақпарат көлемін ұлғайтуға мүмкіндік беретін, қазіргі кездің байланыс теориясының жетістіктерін де қолданады.

Электрлік байланыс жүйелерінде дабылдардың түрлі түрленуі орын алады. Дабылдар түрленуінің ең негізгісі модуляция болып табылады. Модуляция дегеніміз – біріншілік ақпараттық дабылдың лездік мәнінің өзгеруі бойынша тасымалдаушы дабыл параметрінің өзгеруі.

Осылайша, модулятор шығысында берілген байланыс линиясы бойынша жақсы сапамен берілетін қасиеті бар модульденген дабыл пайда болады.

Модуляцияның классикалық түрлерін, дабылдардың түрлену әдістері мен ұстанымдарының білімі электр және радиобайланыс маманына байланыс жүйесін өңдеу кезеңінде ғана емес, сонымен қатар олардың эксплуатациясы кезінде қажет. Байланыс жүйесі үшін тасымалдаушы дабыл мен модуляция түрлерін таңдау сұрағы, модуляция мен демодуляция операциясының қарапайымдылығы, байланыс линиясы бойынша дабылдың өту эффектілігінің көзқарасынан, сонымен қатар бөгеуілдер бар кездегі таралатын хабардың берілген сапасын қамтамасыз етудегі модуляция түрінің қасиеттері көзқарасымен шешіледі.

Нақты уақытта ақпаратты тасымалдаушы дабыл, байланыс жүйесі бойынша негізінен цифрлы түрде беріледі. Дабылдың цифрлы пішіні оның бөгеуілге қарсы төзімділігін, сонымен қатар дабылдың тиімді өңделу әдісін қамтамасыз етеді. Үздіксіз хабардың цифрлы тарату жүйесінің типтік мысалы импульсті – кодалы модуляция (ИКМ) болып табылады. Аналогты дабылдың цирлы дабылға түрленуі үшін бірнеше операцияларды орындау қажет, олар: дискретизациялау, кваттау және кодерлеу. Сонымен қатар, цифрлы дабылмен тасымалдаушы тербелісті модульдеуге болады және де байланыс жүйесінің максималды бөгеуілге қарсы төзімділігінің талаптарын, дабылдардың қабылдануын, модуляция әдістерінен шыға отырып, жобалайтын байланыс жүйесі бойынша дабылды беруге болады.

Курстық жұмысты орындауға арналған нақты әдістемелік нұсқаудың мақсаты модуляция сұрақтары бойынша теориялық материалдарды жалпылама білу және нығайту, сонымен қатар байланыс жүйесінде аналогты – цифрлы дабылдардың түрленуі және цифрлы байланыс жүйесінің тұрғызылуы болып табылады. Нақты материал электр және радиобайланыс бойынша оқу әдебиетінде көрсетілген, бірақ та, «Радиоэлектроника және телекоммуникация» бағытындағы студенттер үшін «Электрлік байланыс теориясы» пәні бойынша дәрістерді оқу есебінен жоғарыда көрсетілген тапсырмаларды шешу ұсынылады. 

 

1 Курстық жұмысты орындау бойынша жалпы мағұлматтар 

 

1.1   Курстық жұмысқа арналған негізгі талаптар

 

Курстық жұмысты безендіру келесі негізгі талаптарға сай келуі тиіс:

- көлемі А4 (210х297 мм) пішінінің 30 жазба бетінен аспауы тиіс;

- мәтін компьютерде терілген немесе қатесіз, шимайсыз, түзетілусіз қолмен нақты жазылған болуы керек;

- сызбалар компьютерде немесе қара сиямен, карандашпен миллиметрлі қағазда немесе калькада тушпен орындалуы тиіс, суреттің астыңғы жағында нөмірі мен атауы қойылуы тиіс;

- есептелген өлшемдер кестесі нөмірленген және аталған болуы керек. Олар әрбір кестенің жоғарғы жағында жазылады.

 

 

1.2   Курстық жұмыстың безендірілу реті

 

Әрбір курстық жұмыс келесі бөлімдерден құралуы тиіс:

- титулдық парақ;

- мазмұны;

- кіріспе;

- ортақ тапсырма;

- нұсқа бойынша берілген бастапқы мәліметтер;

- ортақ тапсырмаға сәйкес жеке тараулар;

- қорытынды;

- әдебиеттер тізімі.

Курстық жұмыс ЕГЖ безендіру ережесіне сәйкес безендіріледі.

Ортақ тапсырма мәтіні толығымен көшіріледі, сынақ кітапшасының соңғы екі санына сәйкес келетін нұсқа таңдалынады және бастапқы мәліметтер алынады. Сонымен қатар студенттің фамилиясы мен сынақ кітапшасының нөмірі көрсетіледі.

 

 

2 Курстық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар 

 

2.1 Тапсырма нұсқасын таңдау

 

Әрбір студент 2 тапсырмадан орындайды:

- түрлі модуляция түрлері бойынша;

- байланыс жүйесінің тұрғызылуы және оның кейбір параметрлерінің есебі бойынша.

Курстық жұмыс тапсырмалары 100 нұсқадан тұрады. Нұсқа нөмірі сынақ кітапшасының соңғы екі санына сәйкес таңдалынады. 

 

2.2 Модуляция туралы жалпылама мағұлматтар. Модуляция түрлері

 

Хабар көзінен келіп түсетін біріншілік дабыл, ереже бойынша радио арна немесе оптикалық арна бойынша тәуелсіз беріле алмайды, себебі олар төменгі жиілікті болып табылады.

Қандай да бір бағыттаушы ортада дабылдардың тиімді берілуін жүзеге асыру үшін осы ортаның параметрлеріне сәйкес келетін дабылдарды қолдану қажет. Ереже бойынша төменгі жиілікті облыстан жоғарғы жиілікті облыста хабарды құрайтын және осы ортада жақсы таралатын дабылдар спектріне ауыстыру қажет. Бұл ауысу процедурасы радиотехникада модуляция деген атауға ие болған.

Таратқышта модуляцияның жүзеге асырылуы үшін  тасымалдаушы тербеліс деп аталатын қосымша жоғарғы жиілікті дабыл қалыптасады.

Модуляция – бұл оған әсер ететін, біріншілік ақпараттық дабылдың лездік мәнінің өзгеруі бойынша тасымалдаушы тербелістің бір немесе бірнеше параметрлерінің өзгеру процесі.

Басыңқы бөлімде көп жағдайларда тасымалдаушы дабыл параметрлерінің қалғаны тұрақты жағдайда қалып, ал біреуінің өзгергені қолданылады.

Модульдеуші дабыл әсерінен болатын уақыт бойынша өзгеретін тасымалдаушы дабыл параметрі ақпараттық деп аталады, себебі оның өзгеруінде таралатын хабарда тасымалдаушы ақпарат қалыптасқан.  біріншілік ақпараттық дабыл модульдеуші дабыл болып табылады, ал модуляцияны жүзеге асыратын құрылғы – модулятор деп аталады. Тасымалдаушы дабылдың модуляциясы нәтижесінде алынған екіншілік дабыл –  модульденген дабыл.

Кез–келген модуляторда (1.1 сурет) екі кіріс және бір шығыс болады. Мұндағы  – хабарды тасымалдаушы біріншілік, ақпараттық дабыл;  – параметрлері линия параметріне сәйкес келетін тасымалдаушы тербеліс (дабыл-тасушы);  – ЖЖ модульденген дабыл.

1.1 Сурет – Модулятордың құрылымдық сұлбасы

 

Сондықтан, ақпараттық көзқарас бойынша модуляцияның тағайындалуы – линия параметрлеріне сәйкес келетін ақпаратты тасымалдайтын хабар таратушының тасымалдаушы дабылға кірісі.

Сонымен қатар, кез–келген модуляцияның басты артықшылығы, көбіне модуляторлар жиілік түрлендіргіш деп атайтын, модуляция процесі кезіндегі ақпараттық модульдеуші спектр түрленуі болып табылады. Жалпы жағдайларда спектр кеңеюі болады, ал тасымалдаушы гармоникалық дабыл кезінде ақпараттық дабыл спектрі тасымалдаушы дабыл спектрінің жиілік облысына ауыстырылады.

Модульденген дабылдармен модуляция түрлері тасымалдаушы дабыл және модульденуші параметрлер бойынша ажыратылады. Көбіне тасымалдаушы дабыл ретінде қолданылатындар:

- гармоникалық тербеліс (аналогты және дискретті модуляциялар кезінде);

- видеоимпульстердің (импульсті модуляция кезінде) периодты тізбегі. 1.1 кестеде тасымалдаушы және модульдеуші дабыл түрі бойынша модуляция түрлерінің жалпы классификациясы берілген.

 

1.1 Кесте – Модуляция түрлерінің жалпы классификациясы

Модуляция түрі

Модульдеуші дабыл түрі (ақпараттық)

Тасымалдаушы дабыл түрі

Аналогты

Аналогты

Аналогты

(гармоникалық)

Дискретті

(цифрлы)

Дискретті

(екілік немесе цифрлы)

Аналогты

(гармоникалық)

Импульсті

Аналогты

Импульсті

 

Тасымалдаушы гармоникалық дабыл кезінде де теория жүзінде модуляция түрлерінің шексіз саны болуы мүмкін. Нақты уақытта байланыс жүйелерінде елуге жуық модуляция түрлері қолданылуда және олардың саны өсуде. Бұл дегеніміз түрлі модуляциялар түрлі бөгеуілге төзімділігіе, спектр еніне және модуляторлар мен демодуляторлардың жүзеге асу қиыншылығына ие болуына байланысты.

Байланыс жүйесі үшін түрлі тасымалдаушы дабыл және модуляция түрлерін таңдау сұрағы дабылдың байланыс линиясы бойынша өту тиімділігімен модуляция және демодуляция операцияларының қарапайымдылығы көзқарасы бойынша шешіледі. 

 

1 Тапсырма

 

Берілген: тасымалдаушы тербеліс

 

;                                                                              (1.1)

 

модульдеуші дабыл

 

                                                                              (1.2)

 

мұндағы U0 – тасымалдаушы тербеліс амплитудасы, В;

ω0 - тасымалдаушы тербеліс жиілігі, рад;

φ - тасымалдаушы тербелістің бастапқы фазасы, рад;

S0 - модульдеуші тербелістің амплитудасы, В;

Ώ – модульдеуші тербелістің жиілігі, рад;

Ψ – модульдеуші тербелістің бастапқы фазасы, рад.

 

Талап етіледі:

а) нұсқаға сәйкес М модуляция коэффициенті бар амплитудалы –модульденген тербелістің; ωд  жиілік девияциясы бар жиіліктік – модульденген тербелістің; m модуляция индексі бар фаза – модульденген тербелістің аналитикалық өрнегін жазу;

б) модульденген және модульдеуші, тасымалдаушы АМ, ЖМ және ФМ тербелістерінің сапалы сызбасын бейнелеу (уақыттық диаграммалар);

в) АМ, ЖМ және ФМ тербелістерінің амплитудалы – жиіліктік және фаза –жиіліктік спектрлерін тұрғызу.

 

Тапсырмаға арналған бастапқы мәндер 1.2 және 1.3 кестелерде көрсетіліп кеткен. 

 

1.2 Кесте

Сынақ кітапшасының соңғы санының алдыңғысы

 

0

 

1

 

2

 

3

 

4

 

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

U0, В 

3,4

1,2

2,6

1,5

0,8

0,7

0,4

1,2

0,2

3,2

f0 , МГц

8,1

2,0

3,0

3,6

4,2

5,1

6,2

7,1

4,1

2,2

φ0 ,  рад

π/10

π/4

4/3

π/5

π/6

π/18

π/12

π/18

π/9

π/7

S0 ,  В

1.3

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,1

1,2

F, кГц

1,8

0,4

0,6

0,8

1,2

2,4

4,2

2,6

3,2

3,6

Ψ, рад

0

π/10

π/9

π/8

π/7

π/6

π/5

π/4

π/3

π/2

 

1.3 Кесте

Сынақ кітапшасының соңғы саны

 

9

 

8

 

7

 

6

 

5

 

4

 

3

 

2

 

1

 

0

ωд, кГц

1,6

1,25

1,4

1,0

1,2

1,65

1,5

1,3

1,35

1,55

m

6

2

3

4

5

6

7

2

3

5

Модуляция тереңдігі  k, %

50

30

40

60

70

80

45

65

75

85

 

1 тапсырмаға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

Амплитудалы (АМ), бұрыштық (ЖМ және ФМ) модуляция материалдарымен мына әдебиеттерде танысуға болады [4; 72–109 б.; 8; 56-70 б.; 9; 107-129 б] .

Гармоникалық тасымалдаушы тербелісте

 

 

Модульдеуші тербеліске пропорционалды өзгертуге болады

 

,

 

Берілетін хабармен байланысқан,

 

амплитуданы ;

 

бастапқы фазаны ;

 

жиілікті .

Осыған сәйкес амплитудалы-модульденген (АМ), фазомодульденген (ФМ) және жиілікті – модульденген (ЖМ) тербелісті аламыз.

 

АМК толық фазасы - ;

 

ФМК - ;

 

ЖМК - .

 

Тоналды – модульденген тербелістердің лездік мәні үшін аналитикалық өрнек жалпы жағдайда мына түрге ие болады:

 

АМК:

 

,                                                (1.3)

 

мұндағы

 

 ;                                                                                           (1.4)

 

ФМК:

 

,                           (1.5)

 

мұндағы

 

;                                                                                                  (1.6)

 

ЖМК:

 

,                     (1.7)

 

мұндағы

 

.                                                                                                (1.8)

 

Айқын түрде, модульденген тербеліс спектрограммаларын тұрғызу үшін тоналды модульденген тербелістің лездік мәнінің өрнегін мына түрге келтіреміз

 

АМК

(1.9)

 

 болғандықтан

 

Айқын түрдегі бұрыштық модуляция тербелісінің өрнегін тұрғызу үшін Бессель функциясының теориясынан шыға отырып мынаны аламыз

 

               (1.10)

 

мұндағы Jn(m) – аргумент ретіндегі m индексі бар, n – ші ретті біріншілік Бессель функциясы. Бессель функциясының мәндері қосымшада келтіріліп кеткен. Ескере кетейік:

- тақ сандар үшін n J-n(m)= - Jn(m);

- жұп сандар үшін n J-n(m)=Jn(m).

1.2 суретте модуляция жоқ кезіндегі төменгі жиілікті және тасымалдаушы дабыл спектрлер, сонымен қатар амплитудалы –модульденген тербелістің амплитудалы және фазалы спектрлері көрсетілген.

 

Ескерту:

ЖМ тербелісінің аналитикалық өрнегін алу үшін берілген ЖМ тербелісіне сәйкес келетін m бұрыштық модуляция индексін анықтау қажет. Егер алынған бұрыштық модуляция индексі бірден кіші болса, онда модульденген тербеліс өрнегі келесі түрге ие болады

 

 (1.11)

 

 

Мұндай ЖМ тербелістің амплитудалы және фазалы спектрлері АМ тербеліс спектріне ұқсас келеді, бірақ та амплитудалы спектрде төменгі жақтық құраушы кері мәнге ие болады.

Бірден үлкен m модуляциялы индекс кезіндегі бұрыштық модуляциялы тербеліс спектрлерінің құрылымы, біртоналды АМ дабылдардың спектрлеріне қарағанда қиынырақ болып келеді. Курстық жұмыста жоғарғы жақты құраушы амплитудасының бес мәнін және төменгі жақты құраушы амплитудасының бес мәнін (1.11) формуласы бойынша есептеп шығарған жеткілікті. Бұл фазаларға да қатысты.

 

1.2 Сурет – АМ – тербелістің спектрограммасы: а) модуляция жоқ кездегі ЖЖ және ТЖ тербелістер спектрлері; б) АМ – тербелістің амплитудалы спектрі; в) АМ – тербелістің фазалы спектрі.

 

1 Тапсырмаға арналған бақылау сұрақтары

1.1 Байланыс жүйесінде модуляция қандай мақсатта қолданылады?

1.2 АМ, ЖМ және ФМ дабылдарының негізгі параметрлерін көрсетіп беріңіз. Олардың мәндеріне қандай шек қойылады?

1.3 Бессель функциясының қандай қасиеті бұрыштық модуляциялы дабылдар спектрін шекті етіп санауға мүмкіндік береді?

1.4 АМ, ЖМ және ФМ дабылдарының спектрлер енін қалай есептеуге болады?

1.5 Егер де модульдеуші дабылдың жиілігін екі есеге көбейтсе, біртоналды АМ, ЖМ және ФМ дабылдарының спектрлер ені қалай өзгереді? Ал модульдеуші дабылдың амплитудасын екі есеге көбейтсе? Неге?

1.6 Бақыланатын қайта модуляция кезіндегі модульдеуші дабылдардың бұрмалануының себебі неде?

1.7 Модульдеуші және тасымалдаушы тербеліс жиіліктері өзара көбіне қандай ара қатынаста болады?

1.8 Принципиалды түрде балансты амплитудалы модуляция дабылдары мен қарапайым АМ дабылдардың осциллограммалары немен ерекшелененді?

1.9 ЖМ және ФМ дабылдар арасындағы ұқсастық пен айырмашылық немен қорытындыланады?

1.10 Модуляция жиілігі, индекс және девиация, ЖМ және ФМ кезіндегі жиіліктер өзара қалай байланысқан? 

 

2. Дискретті дабылдардың бөгеуілге төзімді қабылдауы. Дискретті дабылдардың қабылдау әдістері

 

Потенциалды бөгеуілге төзімділік деп бөгеуілдер түрімен берілген дабылдар кезіндегі шекті қол жеткізілген бөгеуілге төзімділікті түсінеді. Оны байланыс жүйесінде берілген бөгеуіл кезіндегі ешқандай дабылдарды өңдеу әдістерімен асыруға болмайды.

Максималды бөгеуілге төзімділікті қабылдайтын қабылдағышты оптималды деп атайды.

Дискретті дабылдардың бөгеуілге төзімді қабылдауы берілген дабылдарды қабылдау кезіндегі қате ықтималдылығымен бағаланады. Ол модуляция түрінен және қабылдау әдісінен тәуелді. Дисретті дабылдарды тарату үшін дискретті амплитудалы (ДАМ), жиілікті (ДЖМ), фазалы (ДФМ), фазалыға қатысты (ДФҚМ) модуляцияларды қолданады.

Көбірек потенциалды бөгеуілге төзімділікті ДФМ жүйе, одан кейін ДФҚМ, ДЖМ, ДАМ береді. ДФМ қолдану ДЖМ салыстырғанда 2 есеге (3дБм – ге), ал ДАМ - 4 есеге (6 дБм – ге) энергетикалық ұтысты береді. ДФҚМ ДФМ артықшылықтарын қолданады.

ДЖМ, ДФҚМ мен ДАМ аз бөгеуілге төзімділікті беретін жердегі, жоғарғы деңгейлі бөгеуілді арналардағы бөгеуілге төзімлідікті қамтамасыз етуге қажет кезде қолданылады. Көбіне жоғарғы жылдамдықты тарату кезіндегі жоғарғы деңгейлі бөгеуілді радиоарналарда қолданылады.

Қабылдаудың екі әдісі болады:

- когерентті, ол дегеніміз демодуляция кезінде дабыл кернеулігінің лездік мәні бойынша шығарылатын қабылданатын дабыл фазасы туралы ақпарат қолданылады;

- когерентті емес, бұл жерде дабыл фазасы туралы ақпарат қолданылмайды, ал тек қабылданатын дабыл туралы шешім оның июші мәні бойынша шығарылады

Бұл қабылдау әдістері модуляцияның барлық түрлерінде қолданылады. Когерентті қабылдау әдісі қабылданатын дабыл фазасын бағалау үшін қабылдағыштың біршама күрделендірілген сұлбасын талап етеді. Сондықтан бұл жерде көбірек бөгеуілге төзімділікті беретін ДФМ қолданған тиімдірек, ал когерентті емес қабылдауды ДАМ – мен және ДЖМ – мен біріктірген жақсырақ, себебі ол қабылдағыш сұлбасын жеңілдетеді.

Түрлі типті арналарда модуляция түріне және қабылдау әдістеріне шек қойылған. Фаза және жиілік флуктуациялары тез арналарда ДЖМ мен ДФМ қолданған тиімсіз. ДФМ – лы жүйені когерентті емес қабылдау кезінде қолданбаған жөн.

Қабылдау кезінде анықталмаған дабыл фазалы арналарда қабылданатын дабылдың бастапқы фазасын бағалауға болатын күрделі құрылғылар көмегімен болған жағдайдағы когерентті қабылдау әдісінен бас тартуға тура келеді.

ДЖМ дабылдардың оптималды когерентті қабылдағышы, жоғарғы бөгеуілге төзімділікті қамтамасыз етудегі қабылдаудың когеренттілігін жүзеге асыруға мүмкіндік беретін, фаза және жиілік флуктуациялары жай арналарда оптималды болып табылады. 

 

2 Тапсырма

 

Байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасын өңдеу және оның негізгі параметрлерін есептеу, ал дәлірек:

а) қабылдау әдісімен берілген модуляция түрі үшін байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасын өңдеу;

б) берілетін ақпараттық дабыл, F спектр енді аналогты дей отырып, оның цифрлы ИКМ дабылына ауысу кезіндегі АЦТ ұшырайтын түрленуін суреттеу (М кванттау деңгейінің саны, екілік код);

в) ТТ тактілік интервалды, кодалық комбинацияның бірлік элементінің ұзақтығын және цифрлы тарату жүйесіндегі N – арнадағы ИКМ дабылдың ақпаратты тарату жылдамдығын (оң импульс ретінде сынақ кітапшасының соңғы екі санына тең санды, ал теріс символ ретінде таңдалынған санның жартысын алу керек) анықтау қажет. Кванттау қадамы Δ=2 у. е.;

г) Байланыс жүйесінің арнасының өткізу жолағын анықтау.

Тапсырмаға арналған бастапқы мәндер 2.1, 2.2 және 2.3 кеселерде келтіріліп кеткен.

 

2.1 Кесте

Нұсқа нөмірінің соңғы саны

Модуляция түрі және қабылдау әдісі

1, 7

2, 8

3, 9

4, 0

5

 

6

ЕАМ, оптималды когерентті қабылдау

ЕАМ, оптималды емес қабылдау

ЕЖМ, оптималды когерентті қабылдау

ЕЖМ, оптималды емес қабылдау

ЕФМ, оптималды когерентті қабылдау (өрістілікті салыстыру)

ЕФМ, оптималды емес қабылдау (фазалар салыстырылуы)

 

2.2 Кесте

Нұсқа нөмірінің соңғы санының алдыңғысы

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

F, кГц

 

М

25

 

128

5

 

128

20

 

256

600

 

512

20

 

256

10

 

128

35

 

256

3

 

512

15

 

512

100

 

128

 

2.3 Кесте

Нұсқа нөмірінің соңғы саны

0

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

N

1

3

6

8

10

20

18

15

17

13

 

2 Тапсырмаға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

Қарапайым байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы 2.1 суретте көрсетіліп кеткен.

Сұлбаның әрбір элементі нақты бір функцияны орындайды. Хабарды дабылға түрлендіретін құрылғы таратқыш, ал қабылданған дабылды хабарға түрлендіргі құрылғы қабылдағыш деп аталады.

2.1 Сурет – Байланыс жүйесінің құрылымдық сұлбасы

 

1 –а хабар көзі;

2 – а үздіксіз хабарды Ua(t) үздіксіз аналогты дабылға түрлендіргіш;

3 – АЦТ – аналогты – цифрлы түрлендіргіш, ол Ua(t) аналогты біріншілік дабылды Uц(t) цифрлыға түрлендіреді;

4 – кодер – Uц(t) цифрлы дабылдың Uцк(t) жұптылыққа тексеретін қарапайым екілік бөгеуілге төзімді кодалық комбинацияға түрленуі үшін қажет;

5 – модулятор – Uцк(t) біріншілік кодерленген цифрлы дабылдың Uм(t) екіншілік жоғарғы жиілікті дабылға түрленуі үшін қажет.

6 – UПРД(t) дабылын қалыптастыратын, көп жағдайларда өзіне дабылдарды күшейткішті қосатын соңғы құрылғы;

7 – байланыс линиясы – дабылды таратуға арналған физикалық орта;

8 – берілгеннен қабылданған дабылдарға дейінгі ауытқуды шақыратын бөгеуіл көзі ξ (t), (қабылдағышқа UПРД(t) дабылы емес, ал UПРМ=UПРД(t)+ξ(t)) дабылы келіп түседі;

9 – демодулятор кірісінде бөгеуіл деңгейін төмендету үшін UПРМ кіріс дабылдың сүзгілеуін жүзеге асыратын кіріс құрылғы;

10 – демодулятор, қабылданған Ûм(t) ЖЖ дабылды, Ûцк(t) біріншілік цифрлы төменгі жиілікті дабылға кері түрлендіруші;

11 – декодер, Ûцк(t) бөгеуілге төзімділік коданың кодалық комбинациясын декодерлейді, оның мақсаты ондағы Ûц(t) қателерін табу;

12 – ЦАТ –Ûц(t) цифрлы дабылды Ûa(t) аналогты дабылға түрлендіретін, цифрлы – аналогты түрлендіргіш;

13 –Ûa(t) аналогты дабылды â хабарына түрлендіруші;

14 – хабарды алушы.

 

Аналогты дабылды цифрлы дабылға түрлендіру үшін тізбектей үш операция жүзеге асырылады:

- уақыт бойынша аналогты дабыл дискретизациясы, ол Котельников теоремасына сәйкес таңдалынады: Tд ≤ 1/2Fв, мұндағы Fв – аналогты дабыл спектріндегі жоғарғы жиілік, ΔF – дабыл спектрінің ені, Гц;

- амплитуда бойынша дабылдың дискретті санақтарын кванттау, яғни Uд(nTд) дискретті санақтар мәнін Uкв(nTд) рұқсат етілген жақын кванттау деңгеінің мәніне ауыстыру;

- квантталған дабылдар санағының мәндеріне сәйкес келетін деңгейлер нөмірін кодерлеу.

Дабылдың аналогтыдан цифрлыға түрлену реті 2.2 суретте көрсетілген.

 

2.2 Сурет – Аналогтыдан цифрлыға дабылдың түрленуі

 

Импульсті – кодалы модуляцияланған дабыл (ИКМ) – бұл екілік коданың К – разрядты кодалық комбинациясының тізбегі. Кода симметриялы екілік. Ондағы бірінші элемент кернеулік белгісін кодалайды (полярлық): «1» - оң кернеу, ал «0» - теріс кернеу. Кодалық комбинация элементтерінің жалпы саны М – кванттау деңгейінің саны мен K =log2М+1 формуласы бойынша анықталады.

Нақты цифрлық жүйелердегі Fд дискретизация жиілігін 2ΔF-Fд>2ΔF қарағанда үлкен етіп таңдайды, ал бұл дегеніміз қабылдаушы жақта дискретті санақ бойынша аналогты дабылды қалпына келтіруді жеңілдетеді. Сонымен қатар, Fд 8 кГц жиілікке тең етіп таңдайды.

Мысалы, егер ΔF= 10 кГц,  М=512, онда:

- Fд>2ΔF формуласы бойынша дискретизация жиілігі 2*10=20 кГц тең, ал сүзгілеу жолағының есебінен және 8 кГц теңдіктен ол Fд =24 кГц;

- дискретизация интервалы (период, дискретизация қадамы) Tд=1/Fд формуласы бойынша анықталады және мынаған тең

 

Tд =  1/24*103 = 41,7*10-6 с =41,7мкс;

 

- полярлық белгісін ескере отырғандағы кодалық комбинация ұзындығы элементке тең.

1. Егер де кодерлеу қажет оң полярлы импульс ретінде (соответствующего двум последним цифрам зачетной книжки) 53 саны, ал теріс полярлы импульс ретінде екі есе кіші сан, яғни 26,5 алынса, онда

 

 Uд1=53 y.e.     Uд2= -26,5 y.e.    Uкв1= 52 y.e.     Uкв2= -26 y.e.

 

Кванттау деңгейінің нөмірінің кодалық комбинациясы сәйкесінше мынаған тең:

52 у.е.: кванттау қадамы Δ=2 у.е. тең болғандықтан, 26 санын кодалаймыз.

2610=110102, кодалық комбинация мынаған тең 1000011010;

-26 у. е.: Δ=2 у.е., -13 санын кодалаймыз.

1310=11012, 10 разрядтылығын алу үшін белгі символдарымен және нөлдермен толтырамыз. Сонда алатынымыз 0000001101.

Кванттау деңгейінің нөмірлерінің сызбалы кодалық комбинациялары 2.3 суретте көрсетілген.

2.3 Сурет – Кваттау деңгейінің сызбалық бейнесі (дискреттелген дабыл деңгейі)

 

Импульстар түріндегі кодалық комбинациялардың уақыттық диаграммаларын бейнелейік (1 – импульс бар, 0 – импульс жоқ), ол 2.4 суретте көрсетілген.

 

2.4 Сурет – Жай коданың кодалық комбинациясының уақыттық диаграммасы

 

2. Жұптылыққа тексергендегі кодалық комбинация ұзындығы n =K+1, мұндағы К – жай коданың кодалық комбинация ұзындығы.

R тексеру элементі жай коданың кодалық комбинациясының екі ақпараттық элемент модулі бойынша қосындымен анықталады.

,

 

мұндағы  – екінші модуль бойынша қосынды;

К1 , К2 , Кk – қарапайым екілік коданың кодалық комбинация элементтері.

 

1000011010 кодалық комбинация үшін: r= 1+0+0+0+0+1+1+0+1+0 = 0.

 

Жұптылыққа тексеретін толық кодалық комбинация мынадай түрге ие болады: (кодалық комбинация ұзындығы n=k+r)

 

10000110100  К=10, n=11  Кода (11,10).

 

0000001101 кодалық комбинация үшін: r= 0+0+0+0+0+0+1+1+0+1=1.

 

Толық кодалық комбинация 0000001101.

Кодамен кодаланған цифрлы дабылдың уақыттық диаграммасы 2.5 суретте көрсетілген.

 

2.5 Сурет – Жұптылыққа тексеретін кодалық комбинацияның уақыттық диаграммасы

 

3. Кодерлеу кодерде жүзеге асырылады, оның құрылымдық сұлбасы 2.6 суретте көрсетіліп кеткен.

2.6 Сурет – Жұптылыққа тексеретін код кодерінің құрылымдық сұлбасы

 

4. Цифрлы ИКМ – ның кодалық комбинациясының бірлік элементінің ұзақтығы Тj  – дискретизация интервалынан және n кодалық комбинация ұзындығының шамасынан шыға отыра анықталады. Оны Ттакт –тактілік интервал деп, ал элементтердің жиілік кезегін - Fтакт  – тактілік жиілік деп атайды.

 

Ттакт = Тд/n, c; Fтакт = 1/Ттакт, Гц; немесе Fтакт =nFд, Гц и Ттакт = 1/Fтакт, Гц;

Ттакт = 1/264*103 = 3,8*10-6 = 3,8 мкс; Fтакт = 24*11 = 264 кГц.

 

2 Тапсырманы орындауға арналған талаптар

 

1. Құрылымдық сұлба таратушы жақта өзіне хабарды түрлендіретін үздіксіз хабар көзін, аналогты дабылды цифрлы ИКМ дабылға түрлендіргіш құрылғыны, модулятор, сүзгі және қабылдаушы жақтағы кері түрлендіргіш құрылғыны қосу керек.

Қабылдау әдісімен берілген модуляция түрлеріне сәйкес модулятор және демодулятордың нақтырақ сұлбасын жеке салу. Олардың жұмысының алгоритмдерін жазып алу. Модулятор және демодуляторлардың кірісімен шығысындағы дабылдардың осциллограммаларымен спектральды диаграммаларын салу.

2. Код – екілік симметриялы, кванттау біркелкі, аналогты дабыл спектрінің жоғарғы жиілігін Fв = F деп алып, дабылдың Тд дискретизация интервалын анықтау.

3. Синхродабылды тарату үшін бір арналы интервалды қолдануды ескеру.

4. Арнаның өткізу жолағы модульденген дабылдың спектр енінен шыға отыра анықталады:

 

Fдам = Fдофм =2/T; Fдчм = 4/T;

 

мұндағы Т –бірлік элемент ұзақтығы.

 

Берілген М кванттау деңгейінің санына сәйкес цифрлы ИКМ дабылдың кодалық комбинациясын құрау қажет. Дабыл деңгейі оң мәнді өз нұсқаларыңыздың нөміріне және теріс мәнді нұсқа нөмірінің жартысына тең. Кванттау деңгейінің берілген санынан нұсқа саны асып кеткен жағдайда нөмір деңгейінің жартысына және нұсқа нөмірінің төрттен бір бөлігіне сәйкес санақты алу қажет.

 

2 Тапсырмаға арналған бақылау сұрақтары

 

2.1 Қандай қабылдаушы құрылғыны оптималды деп атайды (шешуші сұлба)?

2.2 Қабылдауыш жұмысының алгоритмі ретінде нені түсінеміз?

2.3 Дискретті хабарды тарату кезіндегі идеалды бақылаушы (Котельников) сынауының мәнін түсіндіріңіз.

2.4 Жүйенің потенциалды бөгеуілге қарсы төзімділігі деп нені түсінеміз?

2.5 ФМ жүйелерінде бақыланатын «кері жұмыс» құбылысы немен қорытындыланады?

2.6 Неге БЖФМ жүйелерінде «кері жұмыс» құбылысымен тиімді күресуге болады?

2.7 БЖФМ дабылдарының оптималды когерентті қабылдауы қандай сұлбамен жүзеге асырылады және арнадағы флуктуациялық шу кезіндегі бұл сұлбадағы қате қабылдау ықтималдылығы қалай анықталады?

2.8 Анықталмаған дабыл фазасы кезіндегі дискретті хабардың оптималды когерентті емес қабылдауының алгоритмін қалай жазуға болады?

2.9 Анықталмаған фаза және БЖФМ дабылының оптималды қабылдау кезіндегі қате ықтималдылығы қалай анықталады?

2.10 Қабылдау есебінен болатын байланыс жүйесінің сапасының жоғарылау мүмкіншілігін түсіндіріңіз.

  

А Қосымшасы

А1 Кесте – Модуляцияның үлкен индекстері үшін бірінші ретті Бессель функциясы

n

Jn(1)

Jn(2)

Jn(3)

Jn(4)

Jn(5)

Jn(6)

Jn(7)

0

0,765

0,224

-0,260

-0,397

-0,178

0,150

0,300

1

0,440

0,577

0,339

-0,066

-0,328

-0,277

-0,005

2

0,115

0,353

0,486

0,364

0,047

-0,243

-0,301

3

0,020

0,129

0,309

0,430

0,365

0,115

-0,168

4

0,003

0,034

0,132

0,281

0,391

0,358

0,158

5

 

0,007

0,043

0,132

0,261

0,362

0,348

6

 

0,001

0,011

0,049

0,131

0,246

0,339

7

 

 

0,003

0,015

0,053

0,130

0,234

8

 

 

 

0,004

0,018

0,057

0,128

9

 

 

 

 

0,006

0,021

0,059

10

 

 

 

 

0,001

0,007

0,024

11

 

 

 

 

 

0,002

0,008

12

 

 

 

 

 

 

0,003

 

Ескерту:

1. Нөлге тең Бессель функциясының мәні олардың нөлге тең абсолютті мәндерін емес, ескермеуге болатын өте аз шаманы білдіреді.

2. Бессель функциясының теріс мәндері 1800 тең (π радиан) осы құраушылардың бастапқы фазасы туралы айтады. 

 

Әдебиеттер тізімі 

1. Теория электрической связи: Учебник для вузов/ Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. - М.: Радио и связь, 1999.

Дополнительная литература

2. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. - М.: Радио и связь, 1986.

3. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. Сб. задач и упражнений: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990.

4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986.

5.  Кловский  Д. Д.Теория передачи сигналов. – М.: Радио и связь, 1973.

6. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. -   М.: Высшая школа, 2000.

7. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению задач. – М.: Высшая школа, 2002.

8. Панфилов И. П., Дырда В. Е. Теория электрической связи. – М.: Радио и связь,1991.

9. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. – М.: Высшая школа, 2002.

10. Емельянов Г. А., Шварцман В. О. Передача дискретной информации. – М.: Радио и связь,1982.

11. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / Под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. – М.: Наука,1979.

12. Прудников А.П. и др. Интегралы и ряды. Элементарные функции. – М.: Наука, 1981.

 

Мазмұны 

Кіріспе

3

1 Курстық жұмысты орындау бойынша жалпы жағдайлар

4

2  Курстық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар..

5

А Қосымшасы..

21

Әдебиеттер тізімі..

22