Виды модуляции. Демодуляция. Одна и двухполосная система передачи сигналов.. Контрольная работа судовое радиоборудование. Виды модуляции. Демодуляция. Одна и двухполосная система передачи сигналов
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
Виды модуляции. Демодуляция. Одна и двухполосная система передачи сигналов. Высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое переменным током в передающей антенне, не несет в себе никакой информации, кроме значения излучаемой частоты, которая называется несущей. Информация же (речь, телеграфные сигналы), представляет собой низкочастотные колебания, которые не могут распространяться в пространстве на значительные расстояния. Поэтому низкочастотные колебания необходимо наложить на колебания высокой частоты. Процесс этого наложения называется модуляцией. В процессе модуляции производится изменение одного из параметров колебаний несущей частоты: амплитуды, частоты или фазы, пропорционально изменению амплитуды низкочастотных колебаний или частоты импульсов. В зависимости от того, на какой параметр осуществляется воздействие, различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию. Рассмотрим процесс на примере амплитудной модуляции несущей частоты 2182 кГц (рис.1.1.). Низкочастотные речевые сигналы в микрофоне преобразуются в электрические, усиливаются и поступают на модулятор. Туда же поступают колебания частотой 2182 кГц с генератора несущей частоты. В результате модуляции амплитуды сигнала несущей частоты сигналом звуковой частоты образуется сложный сигнал, спектр которого состоит из несущей частоты и двух боковых полос частот, ширина которых определяется шириной спектра сигнала звуковой частоты (рис.1.2, а).  Рис.1.1. Преобразование сигналов в радиотелефонном передатчике. Такая амплитудная модуляция называется двухполосной. Для разборчивой передачи речи достаточно иметь полосу звуковых частот от 350 Гц до 2700 Гц, поэтому ширина спектра при двухполосной модуляции составляет около 6 кГц. Этот режим излучения используется для передачи сигналов радиовещательными станциями. Боковые полосы абсолютно идентичны, поэтому для передачи информации оставляют только одну полосу (как правило верхнюю), а вторую подавляют, что уменьшает ширину спектра излучаемого сигнала. Полученный излучаемый сигнал называется однополосным (Single Side Band – SSB). Радиостанции морской подвижной службы работают в так называемом однополосном режиме или режиме SSB. Вид спектра однополосного сигнала при амплитудной модуляции телефонного сигнала приведён на рис.1.2, б. Для дальнейшего сужения полосы частот, излучаемой радиостанциями используется режим работы с подавленной несущей, при котором в эфир излучается только верхняя боковая полоса (рис. 1.2, в).  Рис.1.2. Спектр излучаемого сигнала Ширина спектра излучения определяет требуемую ширину полосы частот канала связи, обеспечивающую требуемое качество и скорость передачи информации. Уменьшение ширины спектра излучения позволяет увеличить количество каналов в полосах частот, выделяемых для связи. Угловая модуляция При частотной модуляции по закону управляющего сигнала изменяется частота несущего колебания около среднего значения fo (Рис.1.3).  Рис. 1.3 Частотно-модулированное колебание при модуляции одним тоном имеет вид: Uчм = Ао•cos(2πfo+k∙S∙cos2πFo). Максимальное отклонение частоты fd = k∙S от fo называют девиацией частоты. Величину Мч = fd/Fo называют индексом частотной модуляции. Для реализации преимуществ частотной модуляции, величину Мч выбирают много больше единицы. Аналогично, при фазовой модуляции по закону управляющего сигнала изменяется фаза несущего колебания. Поскольку фаза и частота взаимосвязаны (частота - производная от фазы, а фаза - интеграл от частоты), эти виды модуляции объединяют общим названием - угловая модуляция. Спектры сигналов при частотной и фазовой модуляции имеют более сложный состав, чем при АМ, однако основные закономерности спектра - несущая и боковые полосы - сохраняются. Ширина спектра ЧМ-сигнала составляет Fчм = 2Мч∙∆Fмак, где как и прежде ∆Fмак - полоса частот, занимаемая управляющим сигналом. Так как Мч > 1, спектр ЧМ-сигнала шире спектра АМ-сигнала. Поэтому, в частности, частотную модуляцию используют только в диапазоне ультракоротких волн, чтобы относительная ширина спектра не оказалась чрезмерно большой. Частотная модуляция обладает большей помехоустойчивостью по сравнению с амплитудной. Это объясняется тем, что помехи на входе приемного устройства приводят, как правило, к случайному изменению амплитуды, т.е. искажают информационный параметр. При частотной модуляции влияние помех на амплитуду сигналов не приводит к изменению информационного параметра - частоты. Наибольшей помехоустойчивостью обладают фазо-модулированные сигналы, однако техническая реализация фазовых модуляторов наиболее сложна, кроме того, существует явление набега фазы, которое существенно снижает длительность синхронной работы устройств с фазовой модуляцией. Для восстановления низкочастотного сигнала в приемном устройстве осуществляется обратное преобразование – демодуляция (детектирование). Прием информации по безопасности мореплавания (НАВТЕКС, РГВ, INMASRSAT, КВ в режиме УБПЧ) Информация по безопасности на море включает навигационные и метеорологические предупреждения, метеорологические прогнозы и другие срочные сообщения, относящиеся к безопасности. Эта информация является жизненно важной для всех судов, поэтому необходимо, чтобы применялись общие требования к сбору, редактированию и распространению этой информации. В ГМССБ эти функции возлагаются на службу информации по безопасности на море, которая является международно координируемой радиосетью для передач, содержащих информацию, необходимую для безопасности мореплавания и включающую: • навигационные предупреждения; • метеорологическую информацию; • сигналы тревоги при поиске и спасании. Для передачи информации по безопасности на море используются следующие системы: 1) Международная система НАВТЕКС, обеспечивающая передачу и автоматический прием информации с помощью узкополосной буквопечатающей телеграфии с помехоустойчивым кодированием на частоте 518 кГц. Кроме того, могут использоваться национальные службы Навтекс, осуществляющие передачи на частотах 490 кГц и 4209,5 кГц. 2) Международная служба сети безопасности (SafetyNet) в спутниковой системе Инмарсат. Прием осуществляется с помощью оборудования расширенного группового вызова (РГВ). 3) Система KB УБПЧ - система передачи информации с помощью узкополосной буквопечатающей телеграфии с помехоустойчивым кодированием в диапазоне коротких волн на частотах 4210; 6314; 8416,5; 12579; 16806.5; 19680,5; 22376 и 26100,5 кГц. Данная система обеспечивает режим автоматического приема, но допускает ручную настройку приемника для приема. Эта система заменит существующую в настоящее время, обслуживаемую вручную, систему передачи навигационных предупреждений и метеосообщений в режиме телеграфии кодом Морзе. Система НАВТЕКС НАВТЕКС (навигационный телекс) - международная автоматизированная система передачи навигационных и метеорологических предупреждений и срочной информации в режиме узкополосного буквопечатания (режим FЕС). Служба использует специально выделенную для этих целей частоту 518 кГц, на которой береговые станции передают информацию на английском языке, распределив, во избежание взаимных помех, время работы каждой станции по расписанию. Эксплуатационные и технические характеристики системы даны в Рекомендации ITU-R М.540-1. НАВТЕКС является компонентом Всемирной службы навигационных предупреждений (ВСНП), принятой Резолюцией Ассамблеи А.419(Х1), и входит в состав ГМССБ. В ВСНП весь Мировой океан разделен на 16 районов, в каждом из которых имеется страна, ответственная за сбор, анализ и передачу навигационной информации. Карта районов НАВАРЕА приведена на Рис.  Приемник РГВ системы Инмарсат Система Инмарсат включает в себя специальную функцию, известную как расширенный групповой вызов (РГВ). Данная функция позволяет официальным береговым информационным службам передавать информацию судам, которые оборудованы приемником РГВ. Расширенный групповой вызов включает в себя две службы: • служба "Безопасность" (SafetyNet) для циркулярной передачи информации по безопасности мореплавания; • служба "Флот" (FleetNet) для передачи подписчикам коммерческой информации (циркулярных сообщений пароходств, новостей, коммерческой метеоинформации, цен на рынках и т.д.). Все судовые станции, оборудованные приемником РГВ, могут принимать сообщения службы SafetyNet бесплатно, а чтобы принимать сообщения службы FleetNet, судовой терминал должен быть зарегистрирован у береговой информационной службы FleetNet в качестве подписчика (платная функция). Приемник расширенного группового вызова (РГВ) представляет собой одноканальный приемник с устройством обработки сообщений и печатающим устройством. Он обеспечивает работу в режиме постоянного приема сообщений, связанных с безопасностью мореплавания. В сети SafetyNet передается следующая информация по безопасности мореплавания: • срочные сообщения (PAN PAN), навигационные предупреждения, передаваемые в район, ограниченный прямоугольником; • прибрежные предупреждения (для районов, не обслуживаемых системой Навтекс); • оповещения о бедствии в направлении "берег-судно", передаваемые в район, ограниченный окружностью; • срочные сообщения (PAN PAN), метеорологические и навигационные предупреждения, передаваемые в район, ограниченный окружностью; • метеорологические предупреждения и прогнозы, навигационные предупреждения, передаваемые в район NAVAREA/METAREA; • сообщения по координации поисково-спасательных работ, передаваемые в район, ограниченный окружностью или прямоугольником. Система HF MSI Приемник навигационной информации на KB может использоваться как альтернатива приемнику расширенного группового вызова для приема информации по безопасности на море, включающей в себя навигационные и метеорологические предупреждения, метеорологические прогнозы и другие срочные сообщения, относящиеся к безопасности (Правило IV/7.1.5 Конвенции СОЛАС с Поправками 1988 года). Информация передается в режиме узкополосной буквопечатающей телеграфии с помехоустойчивым кодированием (FEC Collective) на частотах 4210 кГц, 6314 кГц, 8416,5 кГц, 12579 кГц, 16806,5 кГц, 19680,5 кГц, 22376 кГц и 26100,5 кГц . Судовое оборудование состоит из радиоприемника, работающего на вышеуказанных частотах, устройства обработки сигнала, печатающего устройства и средств, обеспечивающих ручную или автоматическую перестройку частот. Процедура исключения из перечня принимаемых станций (В1) и типов сообщений (В2) аналогична процедуре, используемой в приемнике системы Навтекс. Оборудование хранит во внутренней памяти, как минимум 255 идентификаторов сообщений. По прошествии 60-72 часов после приема сообщения его идентификатор автоматически удаляется из памяти. В памяти хранятся только идентификаторы сообщений, принятых с коэффициентом ошибки на знак не более 4%. Если знак принят с ошибкой, на его месте печатается звездочка. При приеме информации по поиску и спасанию срабатывает аварийно-предупредительная сигнализация, отключаемая только вручную. Состав УКВ р/станции. Основные технические характеристики, настройка, обязательные проверки. Радиостанция для выполнения задач обмена информацией между пользователями состоит из следующих основных устройств: - радиопередающего устройства (передатчика) - радиоприемного устройства (приемника) - приемно-передающей антенны - устройств управления и индикации - источника питания В передатчике происходит: - генерация электромагнитных колебаний высокой частоты - управление одним из параметров ВЧ-сигнала (амплитудой, частотой, фазой) сигналом звуковой частоты (модуляция) - усиление высокочастотных модулированных колебаний до требуемой мощности  В радиоприемнике происходят следующие основные процессы: -выделение из всего спектра электромагнитных колебаний ВЧ-колебаний определенной частоты, несущих необходимую информацию (селекция) -усиление выделенного ВЧ-сигнала -преобразование выделенного и усиленного высокочастотного сигнала в сигнал промежуточной частоты и его усиление; -преобразование сигналов промежуточной частоты в сигналы низкой частоты (детектирование) и их усиление -выведение НЧ-сигналов на оконечное устройство (громкоговоритель)  Приемо-передающая антенна. Антенна является общей, работающей и на излучение, при включенном передатчике, и в режиме «приема», и представляет собой так называемый несимметричный вибратор. Устройство управления и индикации УКВ радиостанций служат для оперативного управления ими (включения и выключения , установки требуемого канала и прочее) и контроля с помощью средств индикации (светодиоды, индикаторы, дисплеи) за состоянием аккумуляторной батареи, радиостанции в целом, отдельных ее устройств и режимом работы. Источник питания обеспечивает работу приемно-передающих устройств и средств индикации радиостанций. В качестве источников питания носимых радиостанций используются аккумуляторы, а радиостанций, используемых в стационарных условиях, - блоки питания. Конструктивное исполнение радиостанций разных фирм-изготовителей различно. Основные технические характеристики: - габаритные размеры - вес - напряжение питания - сопротивление антенны - тип микрофона - динамик - допустимый диапазон рабочих температур Передатчик: - число каналов - выходная мощность - тип модуляции - потребление тока - диапазон частот - стабильность частоты Приемник: - число каналов - диапазон частот - чувствительность - выходная мощность динамика - потребление тока Переход в режим настроек на судовой УКВ радиостанции производится нажатием клавиш   На дисплее отображается меню дополнительных функций:  USER – общие настройки пользователя: DISPLAY – настройка контрастности, яркости дисплея; SOUND – настройка уровня громкости громкоговорителя; VERSION – версия программного обеспечения прибора; PRINT SETUP – настройка принтера и ширины бумаги. TELEPHONY – настройки, относящиеся к телефонному режиму: CHANNELS – просмотр параметров частотных каналов; SCANNER – просмотр и редактирование таблиц сканирования. DSC – настройки, относящиеся к режиму ЦИВ Проверка работоспособности УКВ радиостанции: 1. Включить аппаратуру. Показатель работоспособности - визуальная индикация о включении. 2. Проверить работоспособность регулятора громкости. Показатель работоспособности - изменение уровня громкости. 3. Проверить работоспособность шумоподавителя. Показатель работоспособности - при изменении уровня шумоподавления должен быть слышен скачок уровня шума. 4. Проверить работоспособность переключателя каналов, возможность "быстрого" выбора 16-го канала. Показатель работоспособности - при включении аппаратуры она должна автоматически настраиваться на 16-й канал (если не предусмотрен режим сканирования), и переключение на данный канал работающей аппаратуры должно осуществляться одним действием при нажатии кнопки “16”. 5. Проверить работоспособность режима снижения уровня мощности (до 1 Вт и ниже) и индикации режима. 6. Проверить работоспособность УКВ радиостанции в режиме контрольной связи. Аппаратура должна обеспечивать работу на 16-м канале и по крайней мере на одном дополнительном канале. Включить две радиостанции на канале 16 и установить связь в пределах судна в симплексном режиме; выбрать другой канал на радиостанциях с целью выявить не работающие каналы на прием и передачу. 7. Проверить работоспособность аккумуляторных батарей. При проведении проверки методом контрольной радиосвязи обратить внимание на индикатор разряда батарей (если таковой имеется) - визуальная/звуковая индикация свидетельствует о снижении емкости аккумулятора. Перечень используемой литературы Учебное пособие «Судовая аппаратура ГМССБ», Владивосток 2006 г. «Техническое обслуживание судового радио и электрорадионавигационного оборудования, и персональных компьютеров», Морской УТЦ ГМА им. адм. С.О. Макарова «Ремонт радиостанций» В.А. Петренко, Москва 2000 г. «Судовая радиоэлектроника» В.С. Ковальчук, В.К. Никанкин, Москва 1984 г. Учебное пособие «Радиотехника» М.Б. Солодовниченко, Санкт-Петербург 2003 г. Учебное пособие для судоводителей по современным средствам связи (ГМССБ) Учебное пособие «Судовые УКВ-радиостанции», Петропавловск-Камчатский 2002 г. Интернет |