Передача інформації
У чистому вигляді струм високої частоти, що підводиться до антени, має форму звичайного змінного струму. Електромагнітне поле, створюване цим струмом, не несе в собі жодної інформації, крім номінального значення частоти, що випромінюється. Ця частота називається несучою частотою f (carrier frequency). Призначення будь-якого радіопередавача – передача інформації. Розглянемо у спрощеному вигляді передачу мови як із видів інформації.
Мова є звукові коливання з частотою від 16 Гц до 16 кГц. Ці звукові коливання перетворюються за допомогою мікрофона в струм низької (звукової) частоти. Мікрофонний струм, що електрично точно відтворює звукові хвилі, не може породжувати електромагнітні хвилі, що поширюються на необхідну відстань, оскільки має дуже низьку частоту. Для передачі низькочастотних коливань через простір їх потрібно ввести струм високої частоти, який створюється несучою частотою. Цей процес називається модуляцією.
Як було сказано вище, несуча частота має форму змінного струму і тому характеризується, як відомо зі шкільного курсу фізики, такими параметрами як амплітуда, частота та фаза. Залежно від цього, який параметр здійснюється вплив у процесі модуляції, розрізняють амплітудну, частотну і фазову модуляцію.
В результаті модуляції амплітуди сигналу несучої частоти звуковою частотою на виході модулятора утворюється складний сигнал, який складається з несучої частоти та двох бічних смуг частот, які називаються верхньою та нижньою бічною смугою. Ширина бічних смуг визначається шириною спектра звукового сигналу частоти. Для розбірливої передачі звукового сигналу достатньо подати на модулятор не весь спектр (16 Гц - 16 кГц), а смугу від 350 Гц до 2700 Гц. Це робиться для того, щобзменшити смугу випромінюваних передавачем частот і розмістити у виділеному для суднового радіозв'язку діапазоні частот більше каналів для одночасної незалежної роботи.
Несуча частота несе у собі корисної інформації, крім номінального значення частоти. Однак цей параметр міститься в довідниках берегових радіостанцій (частота прийому та частота передачі) або заздалегідь обумовлюється у разі зв'язку двох і більше суднових радіостанцій. Висновок: несуча частота може бути виключена зі спектру сигналу, що випромінюється.
Верхня і нижня бічні смуги несуть ту саму інформацію. На приймальному кінці достатньо мати одну бічну смугу для перетворення і відтворення інформації, що передається. Таким чином, без шкоди якості зв'язку можна вдвічі зменшити ширину смуги випромінюваних сигналів за рахунок виключення несучої і однієї з бічних смуг.
Тип частотної модуляції, званий «частотна маніпуляція» (FSK), використовується зв'язку в ПВ/КВ діапазоні як телекс. У цьому випадку частота, що випромінюється, зсувається відносно несучої на ±85 Гц (віджатие/натискання). Цей режим позначається F1B.
Спрощена структурна схема передавача
На малюнку 2.8 показано спрощену структурну схему суднового передавача.
Мал. 2.8. Структурна схема суднового передавача.
Синтезатор частот генерує несучу частоту, тобто. частоту, де буде здійснюватися передача. Номінал цієї частоти запроваджується оператором. Мікрофон перетворює звукові хвилі на електричний струм низької (звукової частоти). Низькочастотні сигнали посилюються в підсилювачі низької частоти до необхідного рівня та подаються набалансовий модулятор. Туди також надходить напруга високої частоти із синтезатора частот (несуча частота). На виході балансного модулятора є тільки верхня і нижня бічні смуги, які надходять на фільтр. Фільтр пропускає на вхід підсилювача радіочастоти верхню бічну смугу. Цей сигнал посилюється підсилювачем радіочастоти і надходить на узгоджувальне пристрій, що забезпечує узгодження виходу підсилювача з входом антени. Це необхідно для отримання максимального випромінювання. У передавачах налаштування узгоджувального пристрою здійснюється автоматично при натисканні кнопки TUNE. Сигнал з виходу узгоджувального пристрою надходить в антену і випромінюється нею ефір.
Спрощена структурна схема приймача
На малюнку 2.9 показано спрощену структурну схему суднового радіоприймального пристрою.
Мал. 2.9. Структурна схема суднового приймача.
Прийняті сигнали з антени надходять на підсилювач радіочастоти, що перебудовується. Рівень сигналів може сильно змінюватись в залежності від відстані до передавача, умов розповсюдження тощо. Тому в приймачі є можливість ручного та автоматичного регулювання чутливості вхідного підсилювача. За допомогою автоматичного регулювання підсилення (АРУ) забезпечується автоматичне посилення або ослаблення сигналу для отримання підсилювача на виході потрібного рівня сигналу. Як правило, функцію АРУ (AGC) включено. Для використання ручного регулювання посилення слід вимкнути функцію АРУ.
Прийнятий радіосигнал потім перетворюється на сигнал проміжної частоти за допомогою частот підставки, що виробляються синтезатором частот. У тракті проміжної частоти здійснюється основне посилення та фільтрація корисного сигналу. Післяцього сигнал демодулюється, тобто. перетворюється на звукову частоту. Сигнал звукової частоти посилюється. Регулятор гучності використовується для зміни рівня сигналу, що подається на гучномовець.
Точне підстроювання приймача
Для неспотвореного прийому односмугових сигналів стабільність та точність частоти налаштування передавача та приймача повинні бути високими. Хоча стабільність частоти сучасних передавачів вбирається у 10 Гц, суднові приймачі мають регулятор точної налаштування приймача задля максимальної вірності відтворення звукових сигналів (Clarifier). Підстроювання здійснюється, як правило, з кроком 10 Гц.
Передача в режимі телексу в ПВ/КВ діапазоні
Для передачі літер, цифр, розділових знаків і знаків управління в режимі телекса кожен знак кодується в двійковому коді, тобто. є послідовністю "нулів" і "одиниць". Вихідним кодом є Міжнародний телеграфний код МТК2 (ITA2), у якому кожен знак складається з п'яти елементарних посилок (“нулів” та “одиниць”). У телексному модемі здійснюється перетворення на 7-елементний код, що забезпечує підвищення достовірності.
Існують два типи передавачів ПВ/КВ діапазону для роботи в режимі телексу:
1) Передавач, який використовує частотну модуляцію. В цьому випадку несуча частота, на яку налаштований передавач, не випромінюється. Для передачі елементарної посилки "нуль" випромінюється частота, яка на 85 Гц вище частоти налаштування передавача, а для передачі елементарної посилки "одиниця" - частота, яка на 85 Гц нижче частоти налаштування передавача.
Сукупність характеристик випромінювання, що позначається встановленими умовними символами, називається класом випромінювання. У загальному випадку клас випромінювання описується трьомасимволи. Перший символ (літера англійського алфавіту) характеризує тип модуляції основної несучої, другий символ (цифра) - характер сигналу, що модулює основну несучу, і третій символ (літера англійського алфавіту) - тип інформації, що передається.
Нижче наведено основні позначення символів, що описують клас випромінювання.
1. Перший символ - тип модуляції основної несучої:
а) Амплітудна модуляція:
Н - односмугова з повною несучою;
J - односмугова з пригніченою несучою;
б) Кутова модуляція:
F – частотна модуляція;
G – фазова модуляція.
2. Другий символ - характер сигналу (сигналів), що модулює основну несучу:
3. Третій символ - тип інформації, що передається:
В – телеграфія для автоматичного прийому (телекс);
Використання класів випромінювань
У суднових передавачахпроміжних і коротких хвильвикористовуються такі класи випромінювання:
F1B - літературна телеграфія (частотна модуляція);
J2B - літературна телеграфія з використанням амплітудної модуляції та частотно-маніпульованої піднесучої, передача на одній бічній смузі, пригнічена несуча;
У суднових УКХ радіостанціях використовуються такі класи випромінювання:
G2B - фазова модуляція; один канал, що містить дискретну або цифрову інформацію, з використанням модульної піднесучої.
| Детальна інформація про класи випромінювання міститься в Додатку S1 Регламенту радіозв'язку. |
| Неофіційні позначення класів випромінювання, які у документації: F1B - TLX, J3E - SSB, A3E - AM. |
Необхідна ширина смуги частот
У судновихпередавачів вжито заходів для скорочення ширини смуги випромінюваних частот. Це пов'язано з необхідністю мати достатню кількість каналів зв'язку в смугах частот, виділених для використання у морській рухомій службі.
Необхідна ширина смуги частот - це ширина смуги частот, яка достатня при даному класі випромінювання для забезпечення передачі повідомлень з необхідною швидкістю та необхідною якістю. Значення необхідної ширини смуги частот для різних класів випромінювання становлять:
J3E - 2,7 кГц (комерційна якість)
Н3Е - 3,0 кГц (комерційна якість)
J2B - 304 Гц (при швидкості 100 Бод) *
F1B - 304 Гц (при швидкості 100 Бод) *
F3E - 16 кГц (комерційна якість)
| * Примітка: Бод – це одиниця швидкості передачі дискретної чи цифрової інформації. 1 Бод=1 Біт/сек., де біт - це елементарна посилка (“нуль” чи “одиниця”). |
Що таке присвоєна частота?
Існує поняття несучої частоти та присвоєної частоти. Як було зазначено вище, несуча частота - це частота налаштування передавача; вона є характерною частотою, яку можна легко впізнати та виміряти в даному випромінюванні.
ПРИМІТКА: На малюнку частота натискання Fнаж. відповідає передачі елементарної посилки "одиниця", а частота відтискання Fотж. - передачу елементарної посилки "нуль".