Основные принципы построения типовых узлов систем передачи информации при их аппаратной реализации

К типовым узлам систем передачи данных можно отнести следующие узлы.

1. Частотный модулятор, который генерирует, как правило, частоту двух видов. Поэтому его можно назвать частотным манипулятором.
2. Частотный демодулятор, который превращает частоту двоичный символ на выходе. Следует отметить, что при приеме частоты, соответствующей нулевому символу, на выходе демодулятора должен появиться импульс, свидетельствующий о приеме нуля. Таким образом, у демодулятора должно быть два выхода: импульс на одном свидетельствует о получении нуля, на другом – о получении единицы. При этом одновременно с получением сигнала имеем информацию о факте приема вообще.
3. Относительно фазовый модулятор (модулятор для относительной фазовой модуляции) с различными значениями дискретных фаз (от 4 до 8).
4. Демодулятор для ОФМ, то есть устройство, которое по дискретным фазам фиксирует дибиты, трибиты. Необходимо также предусмотреть преобразование сигналов на выходе в последовательность бит.
5. Амплитудный относительно фазовый модулятор. Формирует дибиты, трибиты или квадрибиты (при формировании последних помимо 8 фаз используются еще и два значения амплитуды).
6. Амплитудный относительно фазовый демодулятор. Преобразует полученный из канала связи сигнал в последовательность бит.
7. Кодирующее устройство.
8. Декодирующее устройство.

В современных системах передачи данных практически все основные узлы и блоки реализуются как конечные автоматы. Это относится и к таким блокам, которые традиционно рассматриваются как аналоговые (например, частотные модуляторы и демодуляторы). Частотный модулятор выдает сигнал, показанный на рис. 15.

Рис. 15 Ступенчатая аппроксимация аналогового сигнала частотным модулятором

В данном случае используется ступенчатая аппроксимация синусоид, что используется в функциональных цифроаналоговых преобразователей. Обычно достаточно 16 различных уровней (отсчет лучше всего вести от нуля и, формируя одну полуволну с одним знаком, а вторую полуволну – с противоположным знаком).

Если уровень на выходе ЦАП не устраивает разработчика, можно изменить его с помощью приведенной на рис. 16 схемы.

Рис. 16 Функциональная схема, реализующая ступенчатую
аппроксимацию в требуемом диапазоне величины напряжения

При этом справедливо следующее выражение: U_ВЫХ = – (R_ОС / R₁ )U_ВХ .

Рис. 17 Функциональная схема формирователя частоты,
поступающей на вход ЦАП

По сигналу на входе “0” управляемый делитель частоты (УДЧ) формирует импульсы с частотой f₀ , а по сигналу на входе “1” – с частотой f₁. С частотой f₀ или f₁ сигнал поступает на ЦАП.

Для получения улучшенной формы выходного сигнала синусоидальной формы используют низкочастотные фильтры, которые выделяют основную гармонику.

В демодуляторе из сигнала синусоидальной формы с помощью усилителя-ограничителя можно получить прямоугольный сигнал. Постоянная составляющая U_ПОСТ сигнала большей частоты будет больше и, кроме того, будет пропорциональна частоте. По уровню постоянной составляющей можно определить значение сигнала.

Рис. 18 Схема распознавания сигнала на приемной стороне демодулятором

Если значение U_ПОСТ мало, сигналы появляются на обоих выходах. Простой логикой можно исключить этот неприятный случай.

В относительно фазовом модуляторе сигналы формируются со сдвигом фазы. При получении конкретного трибита выбирается нужный сдвиг и пропускается на выход для дальнейшей обработки.

Трибиты формируются преобразователем кода, и по сигналу на входе одной из схем & формируется сигнал с определенным фазовым сдвигом.

В фазовых демодуляторах формируются эталонные сигналы, а принятый сигнал перемножается с каждым эталонным. Результирующий сигнал должен быть выше на выходе той схемы, на один вход которой передается сигнал из канала связи, а на другой –соответствующий ему по фазе.

Кодирующие устройства выполняются как одна из разновидностей преобразователей кода. Например, на входе десятичный код, а на выходе – двоичный или на входе двоичный код, а на выходе – код Грея.

Обычно любое кодирующее устройство может быть сформировано в виде совокупности простейших логических схем ИЛИ.

Декодирующие устройства рассматривались для всех форматов в курсе “Информационное обеспечение систем управления”

Рис. 19 Функциональная схема декодирования
трибитов в демодуляторе