1 тпс её составные части. История развития

Рисунок
Кроме структуры колебания УМ и ФМ различаются и способом осуществления. При УМ обычно применяют прямое воздействие на частоту автогенератора. При ФМ генератор имеет стабильную частоту, а фаза колебания моделируется в одном из последующих элементов устройства.

15. Дискретная модуляция часто называется манипуляцией. Устройство осуществляющее дискретную модуляцию называют манипулятором или генератором сигналов. При АМ_Н символу 1 соответствуют передача несущей в течение времени ₀ (посылка, символу 0 - отсутствие колебания (пауза).
Рисунок

При ЧМ_Н несущей с f₁ соответствует символ 1, f₀ - символ "0". При ФМ_Н фаза несущей меняется на 180⁰ при каждом переходе от 1 к 0 и от 0 к 1.

При ОФМ_Н фаза несущей изменяется на 180⁰ при передаче "1" и остается неизменной при передаче "0" (или наоборот). При импульсной модуляции переносчиком информации служит периодическая последовательность импульсов одинаковой формы. При АНМ изменяется амплитуда импульса
A(t) = A₀ + As(t). При ШИМ изменяется длительность импульса где - максимальное отклонение импульса в одну сторону. При ЧИМ изменяется частота следования импульсов. При ФИМ - сдвиг импульсов относительно тактовых точек Ширина спектра последовательности импульсов практически не зависит от частоты повторения и определяется шириной спектра одного импульса. Поэтому рабочая полоса частот, занимаемая импульсными сигналами, практически не зависит от вида модуляции и определяется длительностью и формой импульса. В теории связи вводится понятие базы сигнала - его спектральная полоса для простых сигналов , для сложных 1. На практике нашли применение шумоподобные сигналы (не являющиеся случайными), сформированные по определенному алгоритму. Эти сигналы относятся к типу широкополосных (ТF  1). Относят псевдослучайные м - последовательности Хаффмена, коды Баркера, сигналы Пэли-Плоткина. При НКМ передача отдельных значений сигнала сводится к передаче определенных групп импульсов друг за другом через относительно большие промежутки времени по сравнению с  отдельных импульсов.

16. Помехоустойчивость системы связи. Оптимальный фильтр.
О бычно способ передачи (т.е. способ кодирования и модуляции) задан и нужно определить помехоустойчивость, которую обеспечивают различные способы приема. Возникает вопрос - какой из возможных способов приема является оптимальным? Указанные вопросы являются предметом рассмотрения теории помехоустойчивости, основы которой разработаны акад. В.А. Котельниковым. Помехоустойчивостью системы связи называется способность системы противостоять вредному действию помех и различать (восстанавливать) сигналы с заданной достоверностью. Задача определения помехоустойчивости всей системы в целом весьма сложна. Поэтому часто определяют помехоустойчивость отдельных звеньев системы: 1) приемника при заданном способе передачи, 2) системы модуляции при заданном способе приема и т.д. Предельно достижимая помехоустойчивость называется, по Котельникову, потенциальной помехоустойчивостью. Сравнение потенциальной и реальной помехоустойчивости позволяет дать оценку качества реального устройства и найти еще неиспользованные резервы. Например, зная потенциальную помехоустойчивость приемника, можно судить, насколько близка к ней реальная помехоустойчивость существующих способов приема и насколько целесообразно их дальнейшее усовершенствование при заданном способе передачи. Сведения о потенциальной помехоустойчивости приемника при различных способах передачи позволяют сравнивать эти способы передачи между собой и указать, какие из них являются наиболее совершенными.
Обеспечение высокой помехоустойчивости систем связи осуществляется в принципе двумя путями: а) можно совершенствовать структуру передаваемых сигналов (например, широкополосные сигналы типа кода Баркера; б) создание устройств для обработки, которые наилучшим образом выделяют сигнал, искаженный присутствием шума.
Частотно-избирательная система, выполняющая обработку суммы сигнала и шума некоторым наилучшим образом, называется оптимальным фильтром. На протяжении длительного периода развития техники связи к частотным фильтрам предъявлялось требование возможно более равномерного пропускания спектра сигнала и более полного подавления частот вне этого спектра. Идеальным считался фильтр с прямоугольной П-образной АЧХ. С развитием теории помехоустойчивости существенно изменились трактовка функций линейного фильтра и подход к его настроению. Фильтр с П-образной АЧХ не является оптимальным в тех случаях, когда имеется априорная информация о форме сигнала и характеристиках помехи. В зависимости от решаемой задачи - 1) обнаружены сигнала, 2) измерение его параметров, 3) разрешение (т.е. различение) сигналов - критерии оптимальности могут быть разными. Для задач обнаружения сигналов заданной (т.е. известной) формы в шумах наибольшее распространение получил критерий максимума отношения сигнал/помеха на выходе фильтра.


17. Оптимальная фильтрация сигнала заданной формы. Передаточная функция фильтра
Постановка задачи. Требования к фильтру максимизирующему отношение сигнал / шум.
На вход линейного 4-х полюсника с передаточной функцией:
подается аддитивная смесь сигнала S_вх(t) и шума n_вх(t). Сигнал полностью известен, т.е. задана ег форма и положение на оси времени. Шум представляет случайный процесс с заданными статическими характеристиками. Требуется синтезировать фильтр обеспечивающий на выходе наибольшее отношение пикового значения сигнала к среднеквадратическому значению шума. Под синтезом фильтра понимается отыскание передаточной функции физически осуществимого фильтра в виде:

где задача сводиться к отысканию АЧХ и ФЧХ нашего оптимального фильтра на фоне «белого» шума с равномерным спектром W(ω)=No=const. Сигнал S_вх(t) на выходе характеризуется спектральной полностью:

Дисперсия шумового сигнала на выходе фильтра:

Отношение сигнал / шум на выходе фильтра в момент времени t_о:

Частотный коэффициент передачи согласованного
(оптимального фильтра):
Должен иметь коэффициент передачи пропорциональный комлексно-сопряженной спектральной плотности сигнала:
А – произвольный коэффициент пропорциональности. Коэффициент передачи оптимального (согласованного) фильтра полностью определяется спектральной плотностью полезного сигнала, для выделения которого этот фильтр предназначен.

18. Физическая интерпретация частотного коэффициента передачи оптимального фильтра.
Фильтр обеспечивающий выделение известного сигнала из смеси с «белым» шумом должен пропускать на выход гармонические колебания, частоты которых отвечают лишь тем участком спектра, где спектральная плотность полезного сигнала отлична от 0, при этом |K(ω)| должен быть пропорционален модулю спектральной плотности сигнала, т.е. тому вкладу в результирующий выходной сигнал, который вносится от того или иного участка спектра частот. Если спектр входного сигнала имеет дискретную структуру (например сигнал является периодическим), то изложенный выше принцип приводит к фильтрам с гребенчатой АЧХ широко применяемым в технике связи и радиолокации. Согласованный фильтр функционирует подобно
гребенчатому. Удается еще больше повысить вероятность обнаружения сигнала в виду целесообразного использования ФЧХ спектральной плотности сигнала. Сигнал на выходе согласованного фильтра достигает абсолютного максимального в момент времени t_o , когда все спектральные составляющие входного колебания складываются на выходе когерентно (синфазно) т.е. имея одни и те же фазовые сдвиги.

где Э – энергия сигнала.
Таким образом эффект согласованной спектрации связан с коррекцией фазовых соотношений между отдельными спектральными составляющими сигнала.
Рассмотрим условие компенсации начальных фаз всех гармонических составляющих входного сигнала. Согласно этому условию оптимальный или согласованный фильтр должен иметь такую ФЧХ, чтобы фазовый сдвиг в ней - φ_Ѕ(ω) был равен по величине и противоположен по знаку начальной фазе составляющей спектра входного сигнала (S_вх(ω))
Составляющие ФЧХ (-ωt_o) указывает на то, что пик выходного сигнала задержан относительно началам действия входного сигнала на время t_o.


19) Согласованный фильтр для прямоугольного видеоимпульса с длительностью U и τ
Вычислим спектральную плотность

Находим коэффициент передачи согласованного фильтра: