Исследование методов частотного и временного разделения каналов
.docxИсследование методов частотного и временного разделения каналов
5.1 Цель работы
Изучение методов частотного и временного разделения каналов.
5.2 Предварительная подготовка
Изучить методы построения устройств частотного и временного разделения каналов.
5.3 Предварительная подготовка
Один из способов разделения канальных сигналов (или разделения каналов) заключается в следующем. В качестве переносчиков выбирают гармонические несущие колебания с различными частотами. В результате каждый первичный сигнал после преобразования в канальный сигнал (т.е. после модуляции) будет размещаться в своей полосе частот. В качестве примера на рис. 5.1 показано преобразование Л/ первичных сигналов, имеющих одинаковые спектры, путем модуляции по амплитуде (AM) несущих колебаний с различными частотами. Интервал между несущими частотами соседних каналов должен быть таким, чтобы полосы частот канальных сигналов не перекрывались.
На рис. 5.2 представлена структурная схема многоканальной системы передачи. Первичные сигналы s1 (О, s2(t), ..., sN(t) преобразуются устройствами Ц, М2..... MN\ модулированные несущие колебания v,(t), v2it), ..., vN(t), полученные на выходе этих устройств, называются канальными сигналами. В отличие от первичных сигналов, имеющих общий спектр, канальные разнесены по спектру (рис. 4.2). Групповой сигнал v(f) получается объединением канальных сигналов v,(t), vz(t)..... vN(t) в устройстве объединения (УО).
На приемном конце канальные сигналы выделяются из группового с помощью разделительных частотных фильтров Ф1, Ф2,..... , ФN, пропускающих сигналы своего канала и подавляющих остальные. Восстановление первичных сигналов s1(t),s2(t),..., sN(t) из канальных v1 (U),v2(t),...,vN(t) производится с помощью демодуляторов Д1, Д2 ,..... ,ДN.
Системы передачи, в которых канальные сигналы размещаются в неперекрывающихся частотных полосах, получили названиесистем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК).
5.3.1 Соберите систему передачи информации с частотным разделением (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2
5.3.2 Запустите систему на выполнение и проверьте соответствие между передаваемыми и принимаемыми сигналами в каждом канале.
5.3.3 Установите уровень передаваемого сигнала в верхнем и нижнем каналах равным нулю (модули 0 и 8), и определите уровни паразитного сигнала в них при различных уровнях информационного сигнала (модуль 4) центрального канала. Уровень информационного сигнала может быть установлен равным 1, 2, 5 и 10 В.
Полученные данные сведите в таблицу.
5.3.4 Сравните параметры каналообразующих элементов между собой и рассчитайте параметры двух дополнительных каналов, которые должны размещаться в частотных промежутках между исходными тремя каналами.
Проведите проверку рассчитанных каналов на их взаимное влияние на соседние каналы. Объясните полученные результаты.
5.4 Пусть в качестве переносчика первичного сигнала s,(t) выбрана периодическая последовательность узких импульсов и осуществлена модуляция этой последовательности по амплитуде. Полученный в результате АИМ-сигнал - канальный сигнал v^(t)первого канала -показан на рис. 5.3, а. Выберем последовательность импульсов в качестве переносчика второго первичного сигнала s2(t) таким образом, чтобы импульсы АИМ-сигнала v2(t) второго канала передавались в те промежутки времени, когда цепь свободна от передачи импульсов первого канала (см. рис. 5.3, б). Канальные импульсы третьего (см. рис. 5.3, в) и других каналов также должны быть сдвинуты во времени относительно импульсов первых двух каналов и друг друга. Групповой сигналv(t) получается после объединения канальных сигналов v,(t), v2(t), ..., vN(t) (рис. 5.3, г).
Получить канальные АИМ-сигналы практически очень легко. Роль АИМ-модуляторов могут выполнять электронные ключи (ЭК) (рис. 5.4), на которые нужно подать первичные сигналы. Ключи управляются импульсными переносчиками. Работа АИМ-модуляторов сводится к следующему: импульсы переносчиков поочередно открывают ключи, на выходах которых появляются первичные сигналы.
Нужно позаботиться лишь о том, чтобы последовательности импульсов, подаваемые на ключи ЭК, были сдвинуты во времени относительно друг друга (рис. 4.6). Эту задачу (см. рис. 4.5) выполняет распределитель импульсов каналов (РИК), управляемый генератором импульсов (ГИ). Таким образом, импульсы каждого канала, несущие в своей амплитуде информацию о первичном сигнале, передаются по цепи только в определенные промежутки времени. Разделение каналов на приеме (т.е. выделение канальных импульсов из группового сигнала) можно легко осуществить также с помощью ЭК, которые должны работать синхронно и синфазно с ключами передающей части. Другими словами, ключ каждого канала должен открываться тогда, когда по цепи приходят импульсы данного канала, и быть закрытым во время прихода импульсов других каналов. Это достигается с помощью управления ключами ЭК импульсными последовательностями (такими же, как и на передаче), вырабатываемыми в РИК приемной части и синхронизированными с импульсами передатчика с помощью схемы синхронизации СС (см. рис. 4.5). Канальные импульсы 17,(0, v2it), .... vN(t) с помощью УО объединяются в групповой сигнал v( t).
Описанные системы передачи (см. рис. 4.5), в которых канальные сигналы передаются по цепи в неперекрывающиеся промежутки времени, называются системами передачи с временном разделением каналов (ВРК).
5.4.1 Соберите схему многоканальной системы передачи с временным разделением (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2
5.3.6 Запустите систему на выполнение и проанализируйте полученные результаты.
Для полного восстановления принятых сигналов необходимо выполнить их фильтрацию. Выберите тип необходимых фильтров и рассчитайте их параметры.
Пример выполнения системы с фильтрами типа Commприведен на рисунке 5.3.
Рисунок 5.3
Пример системы с использованием фильтра-задержки на 20 отсчетов приведен на рисунке 5.4.
Рисунок 5.4
-
На рисунке 5.5 показана схема приемного распределителя каналов (модуль 6).
Рисунок 5.5
Примечание. Приемный распределитель каналов собирается в основном окне и затем преобразуется в мета-систему. Входной модуль 8 и выходные модули 15, 17, 19 и 21 вводятся в мета-систему автоматически.
5.4 Выводы
5.4.1 Сделайте анализ по полученным результатам.
5.5 Контрольные вопросы
5.5.1 Назовите способы разделения каналов по частоте - FDMA (Frequency Division Multiple Access).
5.5.2 Назовите методы множественного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access,).
5.5.3 Схема распределения частотных поддиапазонов по ячейкам сотовой сети а) для FDMA;
б) для TDMA.
5.5.4 Объясните функциональную схему простейшей системы многоканальной связи с разделением каналов по частоте.