Теория электрической связи

     ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

     Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

     ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

     (ЧитГУ)

     Институт  переподготовки и повышения квалификации

     Кафедра  “Физика и техника оптической связи” 
 
 
 
 
 
 
 

     Курсовая  работа

     по  дисциплине: теория электрической связи

     вариант №20 
 
 
 
 
 
 

                                                                               Выполнил ст. гр. ТКС – 07

                                                          Шендрик Е. А.

                                                                            Проверил преподаватель:

         

Чита 2009

     Содержание   

     Введение……………………………………………………………………. 3

1. Задание на курсовую работу………………………………………. 4
2. Источник сообщений……………………………………………….. 8
3. Дискретизатор……………………………………………………... 10
4. Кодер…………………………………………………………………13
5. Модулятор………………………………………………………….. 15
6. Канал связи………………………………………………………… 21
7. Демодулятор……………………………………………………….. 23
8. Декодер……………………………………………………………... 26
9. Фильтр-восстановитель…………………………………………… 28
10. Амплитудный модулятор………………………………...………… 31
11. Амплитудный демодулятор………………………………………... 32

     Заключение……………………………………………………………….. 33

     Список  источников……………………………………………………..…34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     В теории электрической связи рассматриваются  вопросы преобразования сообщений в электрические сигналы, преобразование и передача сигналов включающих в себя вопросы генерирования сигналов, кодирования модуляции, помехи и искажения сигналов, оптимального приема, помехоустойчивости кодирования, повышение эффективности систем связи и т.д.

     Для успешной творческой работы в области производства и эксплуатации средств связи, современный инженер должен быть в достаточной степени знаком с вопросами преобразования сообщений и сигналов и дать количественную оценку, знать состав сигналов их спектральный анализ, способы преобразования сигналов в передатчике и приемнике. Методы передачи непрерывных и дискретных сигналов, способы повышения верности передачи сигналов.

     Предмет «Теория электрической связи» устанавливает  качественные и количественные характеристики информации, формирует условия согласования источников информации с каналами связи, для повышения помехоустойчивости передачи сигналов по каналам связи с помехами использует способы применения корректирующих кодов и систем передачи с обратной связью, рассматривает вопросы оптимального детектирования сигналов. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задание на курсовую работу

     Рассчитать  основные характеристики системы передачи сообщений, включающий в себя источник сообщений, дискретизатор, кодирующее устройство (кодер), модулятор, канал связи, демодулятор, декодер и фильтр-восстановитель.

Таблица 1. Исходные данные для расчета:

 

Задание 1. Структурная схема системы связи и назначение ее элементов.

     Данная  курсовая работа (далее - работа) посвящена  расчету основных характеристик  Системы Передачи Сообщений - совокупности технических средств, обеспечивающих формирование канала передачи, и является важным практическим шагом на пути освоения курса Теории Электрической Связи, а значит и на пути формирования технического образования студентов.

     Напомним, что каналом передачи называют совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу электрических сигналов с ограниченной мощностью и в ограниченной полосе частот (т.е. с ограниченной скоростью), электрическим сигналом (далее - сигнал) в общем смысле называется изменяющееся во времени и пространстве параметры электромагнитного поля. Поясним, что под модуляцией понимается процесс изменения тех или иных параметров одного сигнала под воздействием каких-либо параметров другого.

     В случае если в качестве передаваемого  сигнала используется синусоидально изменяющееся напряжение или ток, его параметрами можно считать амплитуду и полную фазу, содержащую в себе частоту и начальную фазу.

Рисунок 1.1  Временные диаграммы сигналов: 

      Заметим, что аналитически сигналы  есть функции от времени и бывают дискретными и непрерывными или аналоговыми (рисунок 1.1).. Если сигнал как функция u(t) принимает только определенные дискретные значения и (например, 0 и 1), то он называется дискретным или, точнее, дискретным по состояниям. Если же сигнал может принимать любые значения в некотором интервале, то он называется аналоговым или непрерывным по состояниям. Под дискретным по времени сигналом необходимо понимать сигнал, заданный не на всей области значений времени, а только в определенные моменты t_u. Рисунок поясняет эти отличия. Здесь а — сигнал непрерывный по времени и по состояниям, б - дискретный по состояниям и по времени сигнал, в - непрерывный по состояниям и дискретный по времени сигнал, г - сигнал дискретный и по состояниям, и по времени.

     Поскольку заранее известный (детерминированный) сигнал не может нести никакой информации, то все сигналы, рассматриваемые нами в курсе ТЭС и работе являются случайными процессами.

     Длительностью сигнала Тс будем считать интервал времени в пределах которого он существует, его динамическим диапазоном Dc - отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. За ширину спектра сигнала Fc примем диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная его энергия. Отметим, также, что в технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают, т.к. аппаратура и линии связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя из допустимых норм искажений сигнала. Так, например, в качестве частотного диапазона речевого сигнала в связи полагаем полосу от 300 Гц до 3.4 кГц.

     Напомним, также, что под термином сообщение мы будем понимать совокупность знаков (символов), содержащих ту или иную информацию, подлежащую передачи на расстояние

     Рассмотрим далее структурную схему Системы Передачи Сообщений и ее основные элементы (рисунок 2).

Рисунок 1. 2 Структурная схема СПС и ее основные элементы.

    На рис.1.2 приведена  структурная схема системы передачи непрерывного сообщения методом  импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Она позволяет решить проблему передачи непрерывного сообщения по дискретному каналу связи (ДКС). Данная схема состоит из источника сообщений (ИС), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), фазового модулятора, двоичного дискретного канала связи (ДКС), фазового детектора (прием некогерентный), цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и получателя сообщений (ПС).

     Источник  cообщений – объект, которому необходимо передать некое сообщение в виде сигнала a(t).

     Дискретизатор – устройство, которое по теореме Котельникова заменяет непрерывное сообщение на множество его мгновенных значений.

     Квантователь - устройство, которое квантует непрерывное  сообщение на множество его мгновенных значений по уровню

     Кодер – устройство в котором последовательность элементов сообщения заменяется последовательностью кодовых символов.

     Модулятор – устройство в котором первичный  сигнал преобразуется во вторичный (высокочастотный) сигнал пригодный  для передачи по используемому каналу.

     Канал cвязи - обеспечивает физический перенос сигнала на расстоянии по линии связи, внося в него при этом шумы и искажения.

       Демодулятор  – обрабатывает  принятое колебание и восстанавливает  переданное сообщение.

     Декодер – устройство, предназначенное для  преобразования кодовых комбинаций в квантованную последовательность отсчетов.

     Фильтр-восстановитель – Фильтр Нижних Частот (далее ФНЧ), устройство в котором восстанавливается  непрерывное сообщение по квантованным значениям.

     Линией  связи называется среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. При передаче сигнал может искажаться и на него  могут накладываться шумы n(t).

     Для непрерывных каналов связи характерно: во-первых, линейность – тогда выходной сигнал является суперпозицией передаваемого  сигнала и помехи, во-вторых, наличие  помех на выходе канала, даже если на его вход не поступает сигнал, в-третьих, сигнал при передаче по каналу связи претерпевает задержку по времени и затухание по уровню. В реальных каналах всегда имеют место искажения сигнала, обусловленные несовершенством характеристик канала и, нередко, изменением параметров канала во времени.

     Практически в любом диапазоне частот имеют  место внутренние шумы аппаратуры.

     Шум бывает аддитивным (зашумленный сигнал есть арифметическая сумма полезного  сигнала и шума, существующего  во времени постоянно) и мультипликативным (то же, только наличие шума в канале в каждый момент времени определяется случайным процессом).

Источник  сообщений - это некий объект или  система (подразумевается либо человек, либо ЭВМ, либо автоматическое устройство или что-либо другое), информацию о состоянии или поведении которого следует передать на определенное расстояние. Информация передаваемая от ИС является непредвиденной для получателя. Поэтому количественную меру передаваемой по системе связи (СС) информации в теории электрической связи выражают через вероятностные характеристики сигналов (сообщений). Сообщение - это форма представления информации. Например информация может быть представлена в изменении тока или напряжения на выходе какого-либо устройства под действием порождающих факторов.

В ФНЧ (фильтре  нижних частот) сообщение (сигнал) вначале  фильтруется с целью ограничения  его спектра некоторой верхней  частотой . Полученный таким образом сигнал в дальнейшем необходим для представления его в виде последовательности отсчетов , наблюдаемых на выходе дискретизатора. Далее отсчеты сообщения квантуются по уровню в АЦП. Уровень квантования зависит от разрядности АЦП. Чем больше разрядность АЦП, тем с большей достоверностью преобразуется исходный аналоговый сигнал, действующий на вход АЦП. Например, на практике используют не более 16-ти разрядные АЦП, т.к. с увеличением разрядности увеличивается и время преобразования в кодовую комбинацию на выходе АЦП. Квантовые уровни затем кодируются двоичным безызбыточным кодом.

     Образовавшаяся  последовательность кодовых комбинаций образует сигнал ИКМ, который подводится к модулятору-устройству, предназначенному для согласования ИС с используемой линией связи. В модуляторе формируется  сигнал , способный распространятся по линии связи в виде электрического или электромагнитного колебания.