Нелінійні перетворення в каналах електрозв’язку: застосування, операції


Загальні відомості про перетворення сигналів

При розгляді загальної структурної схеми системи електрозв’язку було встановлено, що в процесі передачі і прийому сигнал піддається різним перетворенням. Ці перетворення прийнято поділяти на «лінійні» і «нелінійні».

До лінійним перетворенням застосовується принцип суперпозиції, згідно з яким гармонійний сигнал, проходячи через лінійну систему, залишається незмінним за формою, а змінюються лише його амплітуда і початкова фаза.

До лінійним перетворенням відносяться:

  • посилення і ослаблення сигналу;
  • фільтрація;
  • часові затримки, що призводять до фазовим зрушенням;
  • інтегрування і диференціювання сигналів.

В результаті таких перетворень на виході лінійних пристроїв не з’являються коливання на новій частоті. Разом з тим з аналізу системи передачі інформації очевидна необхідність перетворення спектра сигналів за допомогою модуляції, що пояснюється фізичними особливостями каналів зв’язку.

Так, по радіоканалу практично неможливо забезпечити передачу сигналів в низькочастотному діапазоні, в якому зосереджений спектр звукових частот. У зв’язку з цим виникає завдання перенесення спектра сигналу зі збереженням в ньому інформації про вихідний переданому повідомленні. Ця процедура, як було показано раніше, називається модуляцією. При цьому на приймальній стороні необхідна зворотна процедура, яка називається демодуляцией.

Таким чином, ми встановили неминучість застосування нелінійних перетворень.

Операції вимагають нелінійних перетворень

  • процедури модуляції і демодуляції, пов’язані з трансформацією (переносом) спектру сигналу і забезпечують появу нових частотних складових, які були відсутні на вході пристрою перетворення;
  • перетворення частоти, під яким розуміють перетворення вузькосмугового сигналу (Формула) на вході перетворювача в новий вузькосмуговий сигнал (Формула) на його виході з тими ж законами зміни обвідної та початкової фази, але зосереджений по спектру близько частоти fпр (k і φ0 – константи). При цьому розрізняють перетворення частоти вгору (Формула) і перетворення частоти вниз (Формула);
  • множення і ділення частоти. У цьому випадку вхідний сигнал (Формула) перетворюється у вихідний сигнал (Формула), де m і n – цілі числа.

Відзначимо, що процедуру перетворення частоти застосовують в приймальних пристроях, а процедури перемноження і ділення – при генеруванні необхідної сітки частот в передавальних і приймальних пристроях.

Зазначені процедури реалізуються в нелінійних перетворювачах і лінійних параметричних колах. До нелінійним перетворювачів відносяться напівпровідникові прилади (діоди, біполярні, польові транзистори) і електронні прилади, що працюють з досить великими вхідними сигналами.

Нелінійні перетворювачі поділяються наступним чином:

  • «Нелінійні безінерційні перетворювачі» (резистивні нелінійні елементи), в яких відгук i (t0) в момент часу t0 залежить тільки від значення вхідного сигналу u (t0) в цей же момент часу. Залежність вихідного струму від вхідної напруги i (u) називається вольт-амперної характеристикою;
  • «Нелінійні інерційні перетворювачі», в яких спостерігається залежність вихідного струму в момент часу t0 від значень вхідної напруги в інший момент часу t. Такий ефект спостерігається в разі, коли час проходження носіїв заряду через прилад і період коливань вхідного сигналу приблизно однакові.

Ланцюги, що мають в своєму складі хоча б один елемент, параметр якого залежить від часу, називаються «параметрическими». Наприклад, вугільний мікрофон з провідністю, що змінюється під дією звукового тиску. До параметричних елементів відносяться також резистори R (t), конденсатори C (t) і індуктивності L (t).

У параметричних колах виконується принцип суперпозиції. Також для них характерно виникнення нових спектральних складових, тому параметричні ланцюга застосовуються для реалізації процедур модуляції і демодуляції.

Ссылка на основную публикацию