коэффициент нелинейных искажений

Чувствительность

минимальная напряженность сигнала в антенне или в точке приема электромагнитного поля, при которой обеспечивается нормальный радиоприем,

Селективность

способность приемника ослаблять сигналы соседних каналов для удовлетворительного приема настроенной частоты сигнала,

коэффициент нелинейных искажений

это зависимость формы выходного сигнала от формы входного. И объясняется, в основном, применением в схеме нелинейных элементов: диодов, транзисторов и т. д.

Кроме основных характеристик к приемникам применяются дополнительные параметры: действие АПЧГ (автоматическая подстройка частоты гетеродина), уровень фона переменного тока, уровень выходной мощности, уровень потребляемой мощности, уровень паразитного излучения гетеродина, степень подавления амплитудной модуляции при приеме сигнала с частотной модуляцией.

2.2 Детекторный приёмник

Детекторный приемник самое простое устройство, позволяющее произвести прием радиовещательных радиостанций, использующих амплитудную модуляцию. Классический детекторный приемник рассчитанный на прием в диапазоне длинных и средних волн состоит из колебательного контура, амплитудного детектора, собранного на одном диоде и высокоомных головных телефонов (наушников). Рисунок иллюстрирующий принцип работы амплитудного детектора.

На рисунке диод "обрезает" отрицательную составляющую радиосигнала. Затем, фильтрующая емкость производит выделение огибающей выпрямленного сигнала высокой частоты - получается сигнал низкой частоты. Вот так, может выглядеть схема реального детекторного приемника.

У такого приемника нет усилителя, поэтому радиосигнал на его входе должен быть достаточно силен. Отсюда - обязательно подключение протяженной (не менее 10 метров) внешней антенны и заземления.

2.3 Приёмник прямого усиления

Без внешней антенны и заземления можно обойтись, модернизировав детекторный приемник - добавив к нему усилитель высокой частоты(УВЧ).

Такое устройство называется - приемник прямого усиления. Теперь приемник уже не нуждается во внешней антенне и заземлении - напряжения усиленного сигнала, полученного с магнитной антенны достаточно, для работы детектора. Добавив усилитель звуковой частоты(УЗЧ) и динамик, получим почти полноценный карманный транзисторный приемник, позволяющий прослушивать радиопередачи, без наушников.

Эта проблема становится тем актуальней, чем меньше длина волн перекрываемого диапазона. Практически, диапазон коротких волн - уже не доступен для приемников, собранных по такой схеме. Кроме того, поднимать чувствительность до необходимых пределов, с помощью широкополосных высокочастотных каскадов крайне сложно, из-за их самовозбуждения.

2.4 Супергетеродин

Супергетеродин, приемник с преобразованием частоты - это наиболее распостраненная схема. Она содержит в себе маломощный генератор колебаний промежуточной частоты - гетеродин.

Частота генерации гетеродина меняется одновременно с изменением настройки входной частоты. Для этого применяется двухсекционный конденсатор переменной емкости - одна секция использована в входном колебательном контуре, вторая - в контуре гетеродина.

Причем, гетеродин настроен так, что разница между собственной его частотой и частотой радиосигнала остается примерно неизменной на протяжении всего перестраиваемого диапазона. Это и есть промежуточная частота, которая выделяется в смесителе - каскаде где обе частоты встречаются. Причем, полученная таким образом промежуточная частота оказывается промодулированной полезным сигналом.

Далее, происходит усиление промежуточной частоты каскадами усилителя промежуточной частоты. Такие каскады имеют повышенный коэффициент усиления только на этой частоте, что исключает самовозбуждение усилителя. После усиления промежуточной частоты, происходит детектирование и окончательное усиление полезного сигнала. Супергетеродин обеспечивает высокую селективность и достаточную чувствительность для работы во всех радиовещательных диапазонах.

Кроме того, появляется возможность приема и детектирования частотно - модулированных сигналов на частотах УКВ, что значительно улушает качество воспроизведения звука. Самая распространенная схема частотного детектора - балансная, содержит в себе два контура, настроенных на несущую частоту с некоторым отклонением - слегка рассогласованными. Частота первого из них настраивается несколько выше, а второго - несколько ниже промежуточной частоты.

Модулированная промежуточная частота отклоняясь от своего среднего значения наводит колебания (может быть - звуковые) полезного сигнала выделяемые на резисторах R1 и R2.

2.5 Приёмник прямого преобразования

Существует однако, еще один вид приемников, способных вести прием сигнала во всех диапазонах и любой модуляции - без детектора.
Речь идет о приемниках прямого преобразования - гетеродинных или синхродинов, как их еще называют. Схема синхродина содержит в себе смеситель, гетеродин и усилитель звуковой частоты. Прием осуществляется следующим образом - полезный сигнал попадает из антенны на смеситель, куда постоянно подаются высокочастотные колебания от гетеродина (его частоту можно менять).

Как только частоты полезного сигнала и гетеродина совпадают - на выходе смесителя возникают биения с частотой модуляции, - т. е. низкочастотная информативная составляющая. Полученный сигнал можно воспроизвести, после достаточного усиления. Несмотря на свою простоту и эффективность, схема прямого преобразования получила лишь ограниченное распространение - из-за недостаточно высокого качества передачи музыки и речи.

3 ПЕРЕДАТЧИКИ СШП СИГНАЛОВ

Как известно для передачи информации в СШП системах (патент Фуллертона) используются сверхкороткие "Гауссовские" импульсы длительностью 0,20-1,5 нс либо хаотические импульсы длительностью от 2 нс до 1 мкс. Согласно определению Федеральной Комиссии Связи США (2002 г. FCC 0248) [2], сверхширокополосными называются сигнал или система с относительной полосой частот h более 0,25 или с шириной спектра более 500 МГц. Для простоты предложено определение СШП передатчика: к сверхширокополосным относят передатчики, у которых полоса составляет более 25% от центральной частоты. Однако для UWB были поставлены весьма жесткие рамки: диапазон – от 3,1 ГГц до 10,6 ГГц, плотность - ниже -41 дБм/Мгц (~10-4 мВт/МГц) (в других странах, возможно, будет еще строже). Кстати, частоты ниже 3.1 ГГц запрещены для UWB из-за все-таки ощутимого влияния на точность работы системы глобального позиционирования GPS.

3.1 Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи

3.2 Приёмо – передатчик ППС 50

Сверхширокополосный прямохаотический приёмо – передатчик предназначен для создания сенсорных сетей в зданиях и сооружениях. Приемопередатчик предназначен для использования в качестве радиомоста между внешними источником и приемником данных, роль которых играют сенсоры, подключаемые к приёмопередатчику по UART интерфейсу.

· Срок службы - до трёх лет без смены элементов питания.

· Скорость передачи данных в эфир- 2.5 Мб/c

· Частотный диапазон работы системы 3…5 ГГц.

· Радиус действия системы - 40…50 м.

· Габариты: 145x80x45 mm

· Интерфейс - UART.

3.3 Приёмо – передатчик ППС 40

Приемо-передатчики, обеспечивающие обмен информацией со скоростью до 2.5 Мбит/с.

· Частотный диапазон работы системы 3…5 ГГц.

· Радиус действия системы - 5…7 м.

· Интерфейс - UART

· Габариты: 80x42x20 mm

3.4 СШП микропередатчки «КРОШ»

Передатчик «Крош» предназначен для применения в системах идентификации людей и товаров, СШП беспроводных сенсорных системах, для дистанционного управления дверьми в домах и автомобилях, медицинских и спортивных применений, для определения местоположения живых объектов и товаров.

· Диапазон частот 6-8 ГГц

· Скорость передачи данных 0,1-10 кбит/сек

· Дальность передачи до 10 м

4 ШУМОПОДОБНЫЕ СВЕРХКОРОТКИЕ ИМПУЛЬСЫ

Увеличение пропускной способности волоконных усилителей способствует распространению сверхкоротких импульсов. Однако, в частности, в этом режиме возникают значительные проблемы с сильной нелинейностью волокна, потому что у высокоэнергичных фемтосекундных импульсов огромная пиковая мощность. В дополнение к риску повреждения волокон, в результате нелинейности могут возникнуть сильные искажения, и высокий уровень хроматической дисперсии (в том числе дисперсии высших порядков) также может быть проблематичным. Если качество импульса важно, эти вопросы должны быть тщательно продуманы. Одним из возможных подходов является создание оптоволоконных систем усиления чирпированных импульсов (импульсов с линейной частотной модуляцией), где длительность импульса в усилителе сильно увеличивается, а влияние нелинейности, соответственно, уменьшается.
Альтернативный подход – усиление параболических импульсов, где импульсы с линейным нарастанием частоты усиливаются, и нелинейность волоконного усилителя развивается в самоподобной манере, и практически линейный чирп позволяет позволяет получить высококачественный импульс при помощи дисперсионного компрессора (например, на дифракционных решетках). Хотя упомянутые методы позволяют создание лазеров со сверхкороткими высокомощными импульсами на основе оптоволоконных источников (по крайней мере, для частот повторения импульсов в несколько мегагерц и, соответственно, умеренных энергий), это достигается, как правило, с использованием открытой оптики и, следовательно, при этом теряются многие преимущества волоконных систем.

Одно из интересных направлений – создание полностью волоконных источников сверхкоротких импульсов, за исключением, возможно, компрессора на основе просветной дифракционной решетки на окончательной стадии, но без необходимости запуска импульсов из свободного пространства в волокно.

5 ШУМОПОДОБНЫЕ СИГНАЛЫ

Применение в качестве переносчика реализаций реального шума связано с определенными трудностями, которые возникают при формировании и приеме таких сигналов. Поэтому на практике нашли применение шумоподобные сигналы. Эти сигналы не являются случайными. Они формируются по определенному алгоритму. Однако их статистические свойства близки к свойствам шума: энергетический спектр почти равномерный, а функция корреляции имеет узкий основной пик и небольшие боковые выбросы. Шумоподобные и шумовые сигналы относятся к типу широкополосных сигналов (TF>>1).

В настоящее время известны методы формирования шумоподобных сигналов, которые при большой базе 2 TF позволяют независимо воспроизводить их на приемном и передающем концах и отвечают требованиям синхронизации этих сигналов.

Широкое применение находят дискретные сигналы, которые строятся следующим образом. Информационная посылка длительностью Т разбивается на N бинарных элементов длительностью

Рис. Принцип построения сложного широкополосного сигнала

Такое разбиение позволяет получить сигнал длительностью Т с полосой — и значением базы 2TF . Последовательности бинарных элементов образуют коды, которые выбираются так, чтобы обеспечить заданные свойства сигнала. С помощью модуляции или гетеродинирования формируется высокочастотный сигнал, который передается по каналу. Часто при этом используется модуляция фазы на два положения: 0 и π

Функция корреляции дискретных сигналов при достаточно большом значении числа элементов N имеет главный максимум, сосредоточенный в области , и боковые лепестки, имеющие сравнительно малый уровень. Эта функция сильно напоминает функцию автокорреляции отрезка шума с полосой F. Отсюда и произошло название шумоподобные сигналы.

В системах связи, в которых используются шумоподобные (составные) сигналы, каждый элемент сообщения передается не одним, а несколькими элементами сигнала, несущими (повторяющими) одну и ту же информацию. Число N может достигать нескольких сотен и даже тысяч. Как будет показано в дальнейшем, это позволяет реализовать накопление сигнала, обеспечивающее высокую помехоустойчивость даже в том случае, когда уровень сигнала ниже уровня помех.

Шумоподобный сигнал может подвергаться всем известным способам модуляции. При амплитудной модуляции изменяются амплитуды всех его элементов. При частотной модуляции варианты сигнала отличаются средней частотой, при фазовой — разностью фаз между элементами двух посылок.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Дубровин В. С., Колесникова И. В. Особенности и возможности применения СШП

2. Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. - М.: Радиотехника, 2009. - 288с.

3. Приёмник - http://elektrikaetoprosto.ru/

4. Назаров М. В., Кувшинов Б. И., Попов О. В. Теория передачи сигналов. М.,«Связь», 1970

5. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и связь, 1985. — 384 с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: