Что такое поднесущая частота

Поднесущая

Употребляется в документе:

Смотреть что такое «Поднесущая» в других словарях:

поднесущая — Электромагнитное колебание, предназначенное для образования модулированного сигнала путем изменения одного или нескольких параметров этого колебания, который в дальнейшем применяется для модуляции поднесущей или несущей более высокой частоты.… … Справочник технического переводчика

Поднесущая — 15. Поднесущая Электромагнитное колебание, предназначенное для образования модулированного сигнала путем изменения одного или нескольких параметров этого колебания, который в дальнейшем применяется для модуляции поднесущей или несущей более… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

поднесущая — ponešlis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. subcarrier vok. Hilfsträger, m rus. поднесущая, f pranc. sous porteuse, f … Radioelektronikos terminų žodynas

поднесущая (для модулирования другой несущей) — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN subcarrier … Справочник технического переводчика

поднесущая в системе уплотнения абонентских линий — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN subscriber carrier … Справочник технического переводчика

поднесущая со сдвинутой фазой — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN phase shifted subcarrier … Справочник технического переводчика

поднесущая частота — Частота поднесущей, представляющей гармоническое электрическое колебание. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины виды частот … Справочник технического переводчика

Поднесущая частота — 1. Частота поднесущей, представляющей гармоническое электрическое колебание Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь

Источник

Общая схема радиопередачи

Для передачи звуковой информации (звуковых колебаний) на большие расстояния используют электромагнитные колебания. Радиоволна по своей физической природе является обычной электромагнитной волной, которая имеет длину X более 0,1 мм и распространяется в пространстве со скоростью около 300 000 км/с.

Любые магнитные колебания характеризуются амплитудой, периодом и частотой.

Амплитуда колебаний — это наибольший их размах, максимальное значение. В звуковых колебаниях она определяет силу, громкость звука; в электрических — величину тока или напряжения.

Время, в течение которого совершается одно полное колебание, называют периодом колебаний, а их число в единицу времени (в одну секунду) — частотой колебаний.

С частотой электромагнитных колебаний (f) тесно связана длина волны (к), это обратно пропорциональные величины:

где С — скорость света.

Колебания, как звуковые, так и электрические, с частотой от 20 Гц до 20 кГц называют колебаниями звуковой частоты. Дальность распространения сигнала зависит от его частоты (длины волны). Звуковые сигналы, лежащие в диапазоне 20 Гц — 20 кГц, далеко распространяться не будут, так как это сверхнизкие частоты. Для их передачи используют высокочастотные электромагнитные колебания с частотой от сотен килогерц до десятков мегагерц. Простейшая общая схема радиопередачи представлена на рис.

рис. Простейшая схема радиопередачи

В микрофоне (М) звуковые колебания преобразуются в электрические. В результате здесь протекает переменный ток такой частоты, какой была частота звуковых колебаний, действовавших на микрофон. Из микрофона ток звуковой частоты поступает на модулятор, являющийся усилителем этого тока. После усиления ток звуковой частоты (звуковая частота) воздействует на ток высокой частоты (высокую частоту), вырабатываемый генератором высокой частоты (ГВЧ).

Процесс изменения характера колебаний высокой частоты под воздействием звуковой называют модуляцией, а полученные в результате модуляции колебания — модулированными. Модулированные колебания поступают на антенну, преобразуются в ней в электромагнитные колебания и излучаются в пространство.

В радиовещании применяют 3 способа модуляции: амплитудную (AM), частотную (ЧМ), полярную (ПМ), графическое изображение которых представлено на рис.

При амплитудной модуляции (AM) колебания частоты воздействуют на несущую частоту таким образом, что она изменяет свою амплитуду. Высокую частоту вырабатываемую генератором, называют несущей. Для каждой радиостанции она имеет строго определенную величину (согласно договоренности между странами, ведущими передачи в радиовещательном диапазоне). Колебания, полученные этим способом модуляции, называют амплитудно-модулиро-ванными (AM колебаниями). Амплитудную модуляцию используют в радиовещании на коротких (KB), средних (СВ) и длинных (ДВ) волнах, а также при передаче телевизионного изображения.

При частотной модуляции звуковая частота воздействует не на амплитуду, а на частоту несущей, изменяя ее пропорционально изменению тока звуковой частоты (см. рис.). Полученные этим способом колебания называют частотно-модулированными (ЧМ-колебаниями). По сравнению с амплитудной модуляцией ЧМ является более помехозащищенной.

Частотную модуляцию применяют в радиовещании на ультракоротких волнах (УКВ), а также при передаче звукового сопровождения в телевидении (см. рис.).

Радиовещание с амплитудной модуляцией, которое ведется в диапазонах длинных, средних и коротких волн, не может конкурировать по качеству с УКВ-вещанием, так как передает относительно узкий диапазон звуковых частот и подвержено сильному влиянию промышленных и атмосферных помех, а также взаимных помех между соседними по частоте радиостанциями. В то же время зона обслуживания радиостанцией в УКВ диапазоне невелика и ограничена практически зоной прямой видимости (в радиусе примерно 70 км в зависимости от высоты передающей антенны).

Рассмотренные выше способы модуляции применяют в монофонической передаче. Наиболее качественную передачу в УКВ диапазоне обеспечивает стереофоническое радиовещание.

Существует несколько систем стереофонического радиовещания. В нашей стране используется система с полярной модуляцией. Состав и форма получаемых в этом случае колебаний достаточно сложны, но сам принцип полярной модуляции (в упрощенном виде) состоит в том, что сначала сигналами звуковой частоты, поступающими из правого и левого микрофонов, модулируется по амплитуде вспомогательная (поднесущая) частота, вырабатываемая специальным генератором. Частота поднесущей в отечественной системе стереофонического радиовещания равна 31,25 кГц. Положительные амплитуды поднесущей модулируются звуковой частотой правого микрофона, отрицательные — левого. Затем полярномо-дулированная поднесущая (модуляция поднесущей происходит как бы по полюсам, отсюда и название способа модуляции) воздействует на несущую, модулируя ее по частоте, после чего полученные колебания сложной формы поступают на антенну.

Основное преимущество этой системы модуляции — относительная простота и дешевизна радиоприемного устройства. Недостаток системы стереофонической передачи с полярной модуляцией — повышенный уровень шумов. Чтобы увеличить отношение сигнал/шум, полярно-модулиро-ванные колебания подвергают специальной обработке: частично подавляют поднесущую частоту (уменьшают амплитуду соответствующего спектра с последующим восстановлением на стороне приема), а также вносят предискажения для верхних модулирующих частот в правом (Л) и левом (В) каналах. Обработанный таким образом полярно модулированный сигнал называют комплексным стерео сигналом (КСС).

Весь спектр радиоволн, используемых в радиовещании соответствии с международными соглашениями.

Источник

Что такое поднесущая частота

Н. — А каким образом доставляют цветному телевизору дополнительную информацию, которая придает цвета черно-белому изображению?

Л. — Для этого необходимо передавать сигналы цветности. Я позволю себе напомнить тебе, что этим термином обозначают ощущение цветового тона и насыщенности, вызываемое Спектральным составом света. Принцип трехцветного способа.

Н. — Надеюсь, Любознайкин, ты не скажешь мне, что кроме одной передающей яркость волны для доставки относительных величин трех основных цветов нам. потребуются еще три волны!

Что станет тогда с пресловутым «загромождением

Л. — Успокойся, дорогой друг. Для передачи всех сигналов мы ограничимся только одной несущей волной. Но мы оснастим ее своего рода искусственной рукой, которую назовем поднесущей, она и будет посланцем цветности (рис. 27).

Н. — Все лучше и лучше! Прежде всего, что представляет собой поднесущая?

Л. — Речь идет о хитром приеме, которым часто пользуются в технике электросвязи и, в частности, в многоканальной телефонии. Ты знаешь, что телевизионные передачи ведутся в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн, частоты которых измеряются сотнями мегагерц. Ты также знаешь, что видеосигналы занимают полосу в несколько мегагерц в европейском -строчном стандарте). Модулируемая несущая располагается так, что по одну и другую стороны от ее частоты находятся две боковые полосы модуляции. Для уменьшения места, занимаемого передачей, в спектре частот значительную часть боковой полосы подавляют.

Н. — Все это, Любознайкин, я давно знаю, ведь ты мне это объяснил еще тогда, когда обучал меня основам радиотехники.

Л. — А теперь предположим, что ты модулируешь свою несущую сигналом только одной частоты, скажем, .

Н. — Этот сигнал породит две боковые частоты модуляции, отстоящие от частоты несущей волны на в большую и в меньшую стороны.

Рис. 27. Спектр частот, занимаемых несущей, модулированной по амплитуде сигналом яркости, и поднесущей, не модулированной (вверху) или модулированной сигналами цветности (внизу).

Л. — Совершенно правильно. Впрочем, мы можем убрать одну из этих двух боковых. А теперь предположи, что эти колебания с частотой , которые и являются поднесущей, в свою очередь модулируются сигналами значительно более низкой частоты.

Н. — Но это заколдованный круг! Как я полагаю, в этом случае по обе стороны поднесущей частоты образуются боковые полосы частот модуляции. При графическом воспроизведении чистая, т. е. синусоидальная, поднесущая представляет собой простую вертикальную линию. В случае модуляции она превращается в прямоугольник, ширина которого определяется наибольшей величиной модулирующей частоты.

Источник

Передача информации

Речь представляет собой звуковые колебания с частотой от 16 Гц до 16 кГц. Эти звуковые колебания преобразуются с помощью микрофона в ток низкой (звуковой) частоты. Микрофонный ток, электрически точно воспроизводящий звуковые волны, не может порождать электромагнитные волны, распространяющиеся на необходимое расстояние, так как имеет очень низкую частоту. Для передачи низкочастотных колебаний через пространство их нужно ввести в ток высокой частоты, который создается несущей частотой. Этот процесс называется модуляцией.

Как было сказано выше, несущая частота имеет форму переменного тока и поэтому характеризуется, как известно из школьного курса физики, такими параметрами как амплитуда, частота и фаза. В зависимости от того, на какой параметр осуществляется воздействие в процессе модуляции, различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию.

Амплитудная модуляция сигнала несущей частоты достигается изменением мгновенной амплитуды пропорционально изменению амплитуды сигнала звуковой частоты. Данный тип модуляции применяется в морских радиотелефонных передатчиках, работающих в диапазоне промежуточных и коротких волн.

Несущая частота не несет в себе полезной информации, за исключением номинального значения частоты. Однако этот параметр содержится в справочниках береговых радиостанций (частота приема и частота передачи) или же заранее оговаривается в случае связи двух и более судовых радиостанций. Вывод: несущая частота может быть исключена из спектра излучаемого сигнала.

Рис. 2.7. Спектр излучаемого сигнала

Верхняя и нижняя боковые полосы несут одну и ту же информацию. На приемном конце достаточно иметь одну боковую полосу для преобразования и воспроизведения передаваемой информации. Таким образом, без ущерба для качества связи можно в два раза уменьшить ширину полосы излучаемых сигналов за счет исключения несущей и одной из боковых полос.

Таким образом, в судовой связи используется режим однополосной передачи с подавленной несущей (режим J3E). Допускается работа на радиотелефонной частоте вызова и бедствия 2182 кГц в режиме однополосной передачи с полной несущей (режим Н3Е) в случае бедствия до полного внедрения ГМССБ.

Частотная модуляция сигнала несущей частоты достигается изменением ее мгновенной частоты пропорционально изменению амплитуды сигнала звуковой частоты. Частотная модуляция используется в морских радиотелефонных передатчиках, работающих в УКВ диапазоне (режим F3E).

Тип частотной модуляции, называемый «частотная манипуляция» (FSK), используется для связи в ПВ/КВ диапазоне в режиме телекса. В этом случае излучаемая частота сдвигается относительно несущей на ±85 Гц (отжатие/нажатие). Данный режим обозначается F1B.

Фазовая модуляция имеет место, когда мгновенная фаза несущей частоты изменяется в соответствии с характеристиками модулирующего сигнала. Фазовая модуляция применяется в морских радиотелефонных передатчиках УКВ диапазона (режим G3E).

Упрощенная структурная схема передатчика

На рисунке 2.8 показана упрощенная структурная схема судового передатчика.

Рис. 2.8. Структурная схема судового передатчика.

Синтезатор частот генерирует несущую частоту, т.е. частоту, на которой будет осуществляться передача. Номинал этой частоты вводится оператором. Микрофон преобразует звуковые волны в электрический ток низкой (звуковой частоты). Низкочастотные сигналы усиливаются в усилителе низкой частоты до необходимого уровня и подаются на балансный модулятор. Туда также поступает напряжение высокой частоты с синтезатора частот (несущая частота). На выходе балансного модулятора присутствуют только верхняя и нижняя боковые полосы, которые поступают на фильтр. Фильтр пропускает на вход усилителя радиочастоты только верхнюю боковую полосу. Этот сигнал усиливается усилителем радиочастоты и поступает на согласующее устройство, которое обеспечивает согласование выхода усилителя с входом антенны. Это необходимо для получения максимального излучения. В современных передатчиках настройка согласующего устройства осуществляется автоматически при нажатии кнопки TUNE. Сигнал с выхода согласующего устройства поступает в антенну и излучается ею в эфир.

Упрощенная структурная схема приемника

На рисунке 2.9 показана упрощенная структурная схема судового радиоприемного устройства.

Рис. 2.9. Структурная схема судового приемника.

Принятые сигналы с антенны поступают на перестраиваемый усилитель радиочастоты. Уровень сигналов может сильно изменяться в зависимости от расстояния до передатчика, условий распространения и т.д. Поэтому в приемнике имеется возможность ручной и автоматической регулировки чувствительности входного усилителя. С помощью автоматической регулировки усиления (АРУ) обеспечивается автоматическое усиление или ослабление сигнала для получения на выходе усилителя нужного уровня сигнала. Как правило, функция АРУ (AGC) включена. Для использования ручной регулировки усиления следует выключить функцию АРУ.

Принятый радиосигнал затем преобразуется в сигнал промежуточной частоты с помощью частот подставки, вырабатываемых синтезатором частот. В тракте промежуточной частоты осуществляется основное усиление и фильтрация полезного сигнала. После этого сигнал демодулируется, т.е. преобразуется в звуковую частоту. Сигнал звуковой частоты усиливается. Регулятор громкости используется для изменения уровня сигнала, подаваемого на громкоговоритель.

Точная подстройка приемника

Для неискаженного приема однополосных сигналов стабильность и точность частоты настройки передатчика и приемника должны быть высокими. Хотя стабильность частоты современных передатчиков не превышает 10 Гц, судовые приемники имеют регулятор точной настройки приемника для обеспечения максимальной верности воспроизведения звуковых сигналов (Clarifier). Подстройка осуществляется, как правило, с шагом 10 Гц.

Передача в режиме телекса в ПВ/КВ диапазоне

Для передачи букв, цифр, знаков препинания и знаков управления в режиме телекса каждый знак кодируется в двоичном коде, т.е. представляет собой последовательность “нолей” и “единиц”. Исходным кодом является Международный телеграфный код МТК2 (ITA2), в котором каждый знак состоит из пяти элементарных посылок (“нолей” и “единиц”). В телексном модеме осуществляется преобразование в 7-элементный код, обеспечивающий повышение достоверности.

Существуют два типа передатчиков ПВ/КВ диапазона для работы в режиме телекса:

Ниже приведены основные обозначения символов, описывающих класс излучения.

а) Амплитудная модуляция:

б) Угловая модуляция:

Использование классов излучений

В судовых передатчиках промежуточных и коротких волн используются следующие классы излучения:

В судовых УКВ радиостанциях используются следующие классы излучения:

Необходимая ширина полосы частот

В судовых передатчиках приняты меры для сокращения ширины полосы излучаемых частот. Это связано с необходимостью иметь достаточное количество каналов связи в полосах частот, выделенных для использования в морской подвижной службе.

Что такое присвоенная частота?

Источник

Просто о сложном: OFDM-модуляция

Введение

Изучая теорию технологий беспроводных сетей доступа или сетей сотовой связи, неизбежно, так или иначе, можно столкнуться с такой аббревиатурой, как OFDM. Обратившись к википедии, мы обнаружим там следующее: «OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing) — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов, является цифровой схемой модуляции, которая использует большое количество близко расположенных ортогональных поднесущих. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции (например, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания. На практике сигналы OFDM получаются путём использования БПФ (быстрое преобразование Фурье)».

Думаю после прочтения данного объяснения для большинства читателей тема OFDM как была непонятной, так ей и осталась. Это неудивительно, поскольку при описании используются довольно нетривиальные и непростые термины. Рядовой читатель спросит, что это еще за ортогональное частотное разделение каналов? Тот, кто хотя бы частично знаком со спектральным анализом может удивиться, откуда здесь взялось быстрое преобразование Фурье?

В данной статье сделана попытка объяснить суть OFDM модуляции простым языком, так сказать «на пальцах» без сильного углубления в математический анализ и теорию цифровой обработки сигналов.

Краткая биография OFDM

Параллельная передача данных с частотным разделением была придумана еще в середине 60-х годов прошлого века и использовалась, как и большинство известных сегодня технологий, сначала только в военных системах. В те времена военные, используя OFDM, уже осуществляли параллельную передачу данных с использованием 34 поднесущих.

В 1980-х стали рассматривать применение OFDM в коммерческих системах: в первую очередь в высокоскоростных модемах и цифровых мобильных сетях. В 1990-х OFDM модуляцию стали использовать в цифровом радиовещании (DAB), в наземном телевещании, при передаче видео высокой четкости HDTV, а также в известных технологиях последней мили ADSL, HDSL.

Долгое время OFDM не находила весьма широкого распространения в других системах связи по причине сложной технической реализации. Решение задачи формирования OFDM сигнала аналоговыми методами весьма проблематично. Развитие вычислительных систем и методов цифровой обработки сигналов позволяет применять сегодня OFDM модуляцию в самых различных системах – от радио до проводных линий и даже волоконно-оптических.

В чем же смысл OFDM?

Несмотря на то, что метод дословно расшифровывается как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, его все-таки в первую очередь относят к методам цифровой модуляции. Дело в том, что метод OFDM использует одновременно и модуляцию и мультиплексирование, но мультиплексирование особенное. Обычное мультиплексирование подразумевает объединение различных сигналов от разных источников, здесь же происходит объединение составных частей одного и того же сигнала.

Постараемся объяснить все на простом примере. Представьте, что нам надо передать из одного пункта в другой стеклянный витраж. Для этого в нашем распоряжении есть некоторый ресурс, допустим 4 тележки (в случае передачи информации в качестве ресурса можно было бы считать доступный для передачи диапазон частот).

В случае OFDM мы разбираем наш стеклянный витраж на некоторое определенное количество частей, для примера пусть их будет 4. Далее каждая тележка перевозит свою часть посылки (витража), при этом тележки катятся одновременно параллельно друг другу. Допустим на пути у нас встречается одна преграда в виде камня (в случае передачи информации – узкополосная помеха). Одна из тележек наезжает на камень, соответственно одна из частей посылки не доходит до пункта приема.

Однако большее количество частей витража все-таки было корректно получено, поэтому с помощью интуиции и волшебства (помехоустойчивого кодирования), есть шанс восстановить недостающую в результате падения одной тележки часть посылки.

Как бы все было, не применяя OFDM? При традиционном подходе для наискорейшей передачи всей посылки мы также задействуем все доступные ресурсы, но будем транспортировать витраж целиком на всех 4 тележках (используем высокоскоростной метод модуляции, занимающий всю полосу канала). Допустим, на пути у нас также встречается одна преграда в виде камня. В результате одна из тележек наезжает на камень, витраж падает и разбивается вдребезги.

Алгоритма, по которому в данном случае распался на части наш витраж, мы не знаем, поэтому собрать по кусочкам заново мы его не можем. Итог: целый витраж не доехал до пункта приема (потерян немалый объем данных, здесь даже помехоустойчивое кодирование нас не спасет). Таким образом, можно сказать, что один из основных девизов OFDM: «не надо класть все яйца в одну корзину».

Одной из особенностью OFDM является то, что все тележки могут двигаться параллельно практически вплотную и при этом не мешать друг другу. При передаче информации роль тележек выполняют поднесущие сигналы, т.е. множество несущих колебаний (если забыли, что это такое, почитайте в любом учебнике основы модуляции). Вспомним фильм Терминатор 2 и представим, что тележки сделаны из жидкого металла. В связи с этим даже если при движении пути тележек частично перекрываются, они не мешают друг другу, комфортно сосуществуют вместе и движутся дальше. Существует аналогичный эффект по отношению к передаче сигналов – ортогональность сигналов. Обычно для объяснения термина ортогональность сигналов приводят интегральное математическое выражение. Однако поскольку было дано обещание объяснять все на пальцах, можно просто уяснить следующее. Ортогональные сигналы обладают замечательным свойством – их взаимная энергия равна нулю. Ортогональность поднесущих позволяет на приёме выделить каждую из них из общего сигнала даже в случае частичного перекрытия их спектров. Поскольку поднесущие располагаются вплотную друг к другу и даже частично накладываются друг на друга (см. рис. 3) спектральная эффективность модулированного OFDM сигнала получается высокой.

Рис. 3 – Изображение поднесущих на частотной оси

Как видно из рисунка, каждая поднесущая представлена отдельным пиком. Обратите внимание, что в точке пика каждой поднесущей значение остальных поднесущих равно нулю. На оси времени каждой кривой соответствует свой модулированный сигнал. Сумма всех этих сигналов дает сложный по форме OFDM-сигнал.

Параметры поднесущих сигналов (например, синусойд) подбираются таким образом, чтобы они были по отношению друг к другу ортогональны. Для быстрой реализации данного действия с помощью вычислительных устройств используют алгоритм обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). То есть мы нарочно представляем, что значения сигнала перед блоком ОБПФ относятся к частотной области. Тогда на выходе блока ОБПФ мы получаем значения сигнала на временной оси. Объединяя все значения, мы получаем сложный составной OFDM сигнал.

Важно отметить, что в данной упрощенной схеме представлены не все блоки, имеющиеся в реальных системах с OFDM. Здесь для упрощения схемы не приведены блоки добавления защитных бит и циклического префикса, являющегося неотъемлемой частью технологии.

В виду того, что ОБПФ работает эффективно с массивами размерности 2^k, количество поднесущих выбирается аналогичной кратности. Например, в WiMAX число поднесущих выбирается от 128 до 2048 и может занимать полосы частот от 1,25 МГц до 20 МГц.

Для каждой из поднесущих используется свой формат модуляция в зависимости от требований и величины помех в канале.

На приемном конце все блоки приведенной выше схемы инвертируются (вместо ЦАП ставится АЦП, вместо обратного БПФ – прямое БПФ) и ставятся в обратном порядке.

В чем же заключается изюминка OFDM, что обусловило его популярность во всех современных системах связи?

Текущее применение OFDM. На сегодняшний день наиболее известно применение OFDM модуляции в беспроводных системах связи Wi-Fi, WiMax, LTE, в наземных системах цифрового телевидения DVB-T, в системах кабельного телевидения DVB-C, в технологии ADSL и это далеко не все примеры.

Важно отметить, что в данной статье рассмотрены только некоторые основные моменты OFDM. Если вы хотите разобраться в этой теме более серьезно, то стоит обратить внимание также на такие моменты как добавление циклического префикса для устранения помех и борьбы с замираниями, процедуры тактовой и фазовой синхронизации, использование пилотных поднесущих и др.

Источник