становится больше а, в результирующем сигнале преобладает шум. Этот переход является «пороговым уровнем улучшения» коэффициента шума. Для а>б выходной сигнал практически свободен от шума. Для б>а выходной сигнал представляет собой по существу один только шум.

9.3. ЧАСТОТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Во введении к этой главе мы показали принцип действия систем с частотным уплотнением. Одной из областей непосредственного применения таких систем является телеметрия. Телеметрия - это содружество техники измерений и связи, позволяющее измерять какие-либо параметры в одном месте и считывать результаты измерений в другом, далеко отстоящем месте. Примером телеметрии является контроль сигналов при авиационных испытаниях. Представляющие интерес сигналы, такие как напряжение в крыльях, часто передают на наземные станции с помощью частотного уплотнения. Компоновка обычной телеметрической системы показана на рис. 9.4.

Отметим, что различные каналы объединяют с помощью аппаратуры уплотнения и что для модуляции высокочастотного передатчика используют сложный сигнал. В приемнике выполняется обратная процедура; с помощью аппаратуры разуплотнения каналы разделяются. Типичная схема частотного уплотнения каналов показана на рис. 9.5. При изменении входного напряжения в канале частота выходного сигнала генератора, управляемого напряжением, сдвигается. Таким образом, в каждом канале ГУН преобразует информацию, передаваемую амплитудой напряжения, в частотно-модулированную информацию.

Ограничитель

Рис. 9.3. Векторное представление частотно-модулированного сигнала:

а - сигнал; б - шум; в - результат

Аппаратура уплотнения

Передатчик -

{Приемник »

Аппаратура, разуплотнения

Канал 1 Каналг

Передатчик

\ИаналЧ

Канал 5

Преобразователи

£3:

-с »

приемник

Рис. 9.4. Структурная схема телеметрической системы

Смесителем в этой системе является фактически сумммирующий усилитель. Составной выходной сигнал занимает частотный диапазон от 370 до 785 Гц. В этом случае перекрытия каналов не происходит, а для гарантированного разнесения каналов между ними располагают защитные полосы. На приемной стороне для разделения каналов применяют

Защитная полоса

Защитная полоса

Рис. 9.5 Устройство частотного уплотнения каналов. Каналы разделе» ны неиспользуемыми «защитными» полосами

полосовые фильтры. Выходные сигналы полосовых фильтров поступают на дискриминаторы, где восстанавливается исходный сигнал.

Составной выходной сигнал суммирующего усилителя часто используют для частотной модуляции радиопередатчика. Эта система известна, как система ЧМ/ЧМ, поскольку здесь применяется двухступенчатая частотная модуляция. Если в передатчике осуществляется фазовая модуляция, систему называют системой ЧМ/ФМ.

Максимальная девиация ГУН обычно составляет несколько процентов центральной частоты. Например, если центральная частота равна 400 Гц, а девиация составляет 7,5 %, максимальной девиацией будут ±30 Гц. Как уже говорилось при обсуждении частотной модуляции, максимальная девиация связана с частотой индексом модуляции. Если вышеуказанный ГУН работает с индексом модуляции 5, максимальная девиация будет 6 Гц.

В телеметрии часто используют два типа систем: с пропорциональной и с постоянной шириной полосы. В системах с пропорциональной шириной полосы ширина полосы частот канала пропорциональна присвоенной центральной частоте. Таким образом, наивысшей частоте со-, ответствует наибольшая ширина полосы канала. Например, в соответствии со стандартом IRIC (Межполигонной комиссии по измерительным средствам) системы ЧМ/ЧМ и ЧМ/ФМ должны иметь 18 каналов с под;

несущими. В системах с пропорциональной шириной полосы девиация частоты во всех каналах, выраженная в процентах центральной частоты, одинакова (±7,5 %). Подобные системы позволяют предоставлять медленно меняющейся информации более узкие каналы.

Во многих случаях желательно использовать каналы с постоянной шириной полосы. В таких системах все каналы имеют одинаковую ширину полосы вне зависимости от центральной частоты. Мы видим, что относительная девиация каждого канала уменьшается с возрастанием частоты. Постепенно девиация становится слишком мала с точки зрения стабильности генератора. Решением этой проблемы является работа генератора на относительно низких частотах с последующим транспонированием частотно-модулированных каналов в желаемый участок спектра. Например, если подиесущую с частотой 16 кГц смешать с транспонированной частотой 112 кГц, мы получим суммарную и разностную частоты- 128 и 96 кГц. Затем интересующую нас полосу частот выделим с помощью фильтра. Каждая боковая полоса несет полезную информацию.

9.4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Основное выражение для требуемой мощности передатчика в ЧМ телеметрической системе имеет вид:

где Рпер - требуемая мощность передатчика; R - длина трассы высокочастотного сигнала; С/Ш; - требуемое отношение С/Ш на входе для достижения порога ЧМ; В - ширина полосы частот приемника до детектирования; L - потери сигнала в атмосфере, антенной нагрузке и т. д.; Gnep - коэффициент усиления передающей антенны; Aav - эффективное поперечное сечение захвата приемной антенны; Шпр - мощность теплового шума приемника.

9.5. ИСПЫТАНИЕ СИСТЕМ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ НЕСУЩЕЙ И ЧАСТОТНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

Проектирование, установка и обслуживание систем с модуляцией несущей сигналом с частотным уплотнением требуют выполнения различного типа измерений. Для этого существует ряд приборов общего назначения, таких как схемные анализаторы, измерители мощности и генераторы сигналов. Однако многие специфические измерения требуют специальных приборов - генераторов и селективных измерителей уровня. Обычно измеряют: