Манипуляция в передатчиках

Манипуляцией называется модуляция несущей дискретным сигналом. Соответственно различают амплитудную манипуляцию АМн, при которой изменяемым параметром является амплитуда; частотную манипуляцию ЧМн — изменяемый параметр частота; фазовую манипуляцию ФМн, при которой изменяемым параметром является фаза несущей. Частным случаем ФМн является относительная фазовая манипуляция ОФМн. Широкое применение манипуляция получила в телеграфной радиосвязи, где модулирующие дискретные сигналы имеют вид последовательности элементарных сигналов, датчиками которых может быть телеграфный ключ при ручной работе или специальная телеграфная аппаратура. В соответствии со спецификой применения АМн называют амплитудной телеграфией (AT), ЧМн — частотной телеграфией (ЧТ), ФМн — фазовой телеграфией (ФТ), ОФМн — относительной фазовой телеграфией (ОФТ).

При манипуляции каждому передаваемому символу текста (букве, цифре, знаку) ставится в соответствие определенная кодовая комбинация элементарных сигналов. При ручной работе ключом применяется код (азбука) Морзе, где каждому передаваемому символу соответствует определенная комбинация коротких (точки) и длинных (тире) прямоугольных импульсов тока (напряжения), разделенных паузами.

Характерно, что кодовые комбинации символов в азбуке Морзе имеют различную длительность, вот почему код Морзе относится к числу неравномерных кодов.

Скорость передачи кодом Морзе определяется числом передаваемых стандартных слов в минуту (N). В СССР стандартным словом являлась «Москва», составляющее 66 элементарных знаков кода. При ручной передаче достигается скорость N=20 - 25 слов. В буквопечатающей аппаратуре код Морзе не используется.

Поскольку AT является частным случаем AM (m=100%), она осуществляется теми же способами, что и AM.

Прием сигналов выполняется оператором с выхода приемника на слух. Такой канал отличается высокой помехоустойчивостью, в частности, потому, что полоса радиосигнала сравнительно узкая. Практически Пf = 3, 3, N Гц.

Ручная передача кодом Морзе (телеграфным ключом) и автоматическая передача специальных сигналов предусмотрены, например, в аварийных радиостанциях летчиков KB-, MB- и ДМВ - диапазонов.

Равномерный код в отличие от неравномерного характерен тем, что все кодируемые им символы имеют одинаковую длительность. Элементарными сигналами являются положительные посылки («плюсы»), отрицательные посылки («минусы») и паузы («нули») — все одинаковой длительности.

Число используемых элементарных сигналов образует основание кода. Наиболее распространенным является двоичный (бинарный) равномерный код. Основание его состоит или из посылки («плюс», единица) и паузы («нуль»), или из «плюс» и «минус» посылок. На рис. 12, а, б показаны пятизначные комбинации элементарных символов рассмотренных вариантов двоичного кода при передаче одного и того же символа.

Скорость передачи при бинарном коде V_M определяется числом элементарных сигналов, передаваемых в секунду, V_m=1/τ = 2F_M, где τ — длительность элементарного сигнала, F_m=1/2τ — средняя частота манипуляции. За единицу скорости в телеграфии принят бод, означающий передачу одного элементарного сигнала в секунду (в СИ — с^-1). В буквопечатающей телеграфной аппаратуре радиосвязи скорость передачи достигает нескольких сот бод.

Полученные на выходе телеграфного аппарата кодовые комбинации импульсов используются для модуляции передатчика. Образцы осциллограмм радиосигналов при различных видах манипуляции показаны на рис. 12.

При AT (рис. 12. в) передатчик создает радиочастотный сигнал только при подаче «плюсов».

При ЧТ передатчик непрерывно генерирует радиочастотные колебания, но каждому элементу кода соответствует своя частота (рис. 12. г): положительной посылке – более высокая (f₁), отрицательной (или паузе) – меньшая частота (f₂). Разнос частот Fр= f₁-f₂ стандартизирован. В коротковолновом диапазоне существуют разносы 125, 200, 250, 500, 1000 Гц, которые обозначаются соответственно: ЧТ-125, ЧТ-200, и т. д.

При таких сравнительно малых интервалах разноса между частотами f₁ и f₂ необходимо применять кварцевую стабилизацию их номинальных значений. Необходимый разнос обычно формируется в возбудителе на значительно более низких частотах, чем 4 частоты излучения.

Рис. 12. манипуляция бинарными сигналами:

а – бинарный сигнал «плюс» и «минус» посылок (+1, — 1); б – бинарный сигнал из «посылок» и «пауз» (1, 0); в – радиоимпульсы при АТ; г – радиосигнал при ЧТ; д – радиосигнал при ФТ; е – радиосигнал при ОФТ; ж – кодовая комбинация, соответствующая ОФТ.

В МВ-ДМВ командных радиостанциях для формирования частот посылок и пауз используется один кварцевый генератор, генерируемая частота которого понижается на 4 – 5 кГц во время паузы за счёт уменьшения ёмкости варикапов, включённых в колебательный контур.

При ФТ фаза колебаний изменяется скачкообразно в соответствии с передаваемой последовательностью телеграфного сигнала. Чаще всего применяется скачёк фазы на 180° при постоянной частоте. Осциллограмма колебания при ФТ с таким скачком фазы показана на рис. 12. д.

Для варианта ОФТ, временная диаграмма колебаний для которой показана на рис. 12. е, изменение фазы на 180° происходит только в том случае, если очередной элементарный сигнал является паузой (рис. 12. б) или негативной посылкой (рис. 12.г).

Для осуществления ОФТ того или иного вида телеграфный сигнал предварительно перекодируется по определённому закону.

Так, графику ОФТ (рис. 12. е) соответствует кодированный телеграфный сигнал, изображенный на рис. 12. ж.

При ФТ и ОФТ со скачком фазы на 180° в спектре радиосигнала отмечается почти полное подавление колебания несущей частоты, а мощность боковых составляющих возрастает. Это ведет к повышению помехоустойчивости, так как именно боковые составляющие являются переносчиками информации.

Худшая помехоустойчивость из рассмотренных видов присуща AT, наилучшей отличается ОФТ. Вот почему AT в авиационных РТС применяется редко. Внедрены ЧТ и ОФТ.