Уплотнение и разделение каналов в КРЛ

Общие сведения

Известны линейные и нелинейные методы уплотнения и разделения каналов. В командных радиолиниях основное применение получили линейные методы с использованием ортогональных сигналов.

К числу линейных методов разделения каналов относятся временное, частотное и структурное разделение (соответственно различают временное, частотное и структурное уплотнение каналов). Временное и частотное разделение каналов основано на использовании сигналов, которые не перекрываются между собой во временной или частотной области, что обеспечивает ортогональность этих сигналов. При временном разделении каналов используются устройства типа временного селектора или коммутатора. Частотное разделение каналов производится с помощью полосовых фильтров. Структурное разделение каналов основано на использовании ортогональных сигналов, которые различаются между собой по форме (имеются в виду сигналы, которые могут одновременно передаваться в общей полосе частот радиолинии, не создавая междуканальных помех). Поэтому структурное разделение каналов часто называют разделением по форме. В КРЛ применяют также структурно – временное уплотнение и разделение каналов. В этом случае используются сигналы различной формы, которые при частичном или полном совпадении во времени не являются ортогональными. В связи с этим подобные сигналы передаются последовательно во времени, чтобы исключить взаимное влияние каналов. Наряду с линейными методами, используются и нелинейные методы уплотнения и разделения каналов, например комбинационное уплотнение и разделение и логическое уплотнение.

Сигналы в КРЛ

В командных радиолиниях находят применение сигналы с двумя и тремя ступенями модуляции. При формировании таких сигналов в каждом из каналов КРЛ используются гармонические или импульсные поднесущие колебания, которые модулируются командным сообщением (первая ступень модуляции).

Гармонические поднесущие колебания подвергаются амплитудной, частотной или фазовой модуляции. В случае импульсного поднесущего колебания модулируется один из параметров импульсной последовательности: амплитуда, длительность, временное положение или частота следования импульсов.

В аналоговых КРЛ модулируемый параметр плавно меняется в определенных пределах; для цифровых КРЛ характерно дискретное изменение модулируемого параметра.

Рисунок 6.5 – Примеры аналоговых модулированных сигналов

Рисунок 6.6 – Модуляция импульсной поднесущей: широтно-импульсная модуляция

В результате осуществления первой ступени модуляции образуются сигналы, предназначенные для модуляции несущего колебания (две ступени модуляции) или поднесущих колебаний, которыми модулируется затем несущее колебание (три ступени модуляции).

При обработке сигнала в ПРМ сначала осуществляется демодуляция несущего колебания, затем поднесущих в аппаратуре разделения каналов и декодирования. Демодуляция осуществляется либо некогерентным, либо когерентным способом. В первом случае используется амплитудный детектор (для сигналов с АМ) или частотный детектор (для сигналов с ЧМ). Когерентный способ демодуляции сигналов соответствует использованию синхронного (когерентного) детектора, который может применяться для сигналов с различными видами модуляции и обязателен для сигналов с ФМ.

Рисунок 6.7 – Аналоговый синхронный детектор

В КРЛ находят применение узкополосные и широкополосные сигналы, которые отличаются значение базы сигнала , где и – ширина частотного спектра и длительность сигнала соответственно. Для узкополосных сигналов выполняется условие , для широкополосных сигналов имеем . В качестве широкополосных сигналов часто используются так называемые составные сигналы (рис.6.8-6.10).

На рисунке 6.8,а показан составной сигнал с разрывной структурой – комбинация (группа) из n прямоугольных видеоимпульсов одинаковой длительности , разделенных фиксированными временными интервалами различной длительности. Наличие пауз определяет разрывность структуры такого сигнала. Примером последовательного сомкнутого составного сигнала является комбинация из n непрерывно следующих друг за другом во времени биполярных видеоимпульсов одинаковой длительности (рис.6.8,б). Такой сигнал удобно применять для манипуляции фазы гармонического колебания, например, на угол π (см. рис. 6.9).

Рисунок 6.8 – Пример составных сигналов

Рисунок 6.9 – Фазоманипулированный сигнал

Многочастотный последовательный сомкнутый или разрывной сигнал («мелодия») образуется в результате поочередной передачи во времени n разнесенных по частоте гармонических колебаний конечной длительности (рис. 6.10,а). Многочастотный параллельный составной сигнал («аккорд») образуется при одновременной передаче нескольких гармонических колебаний различных частот.

Рисунок 6.10 – Составной сигнал «мелодия» и частотно-временная плоскость ЧВС - сигнала

В комбинированном (последовательно-параллельном) многочастотном составном сигнале часть элементов передается одновременно (на разных частотах), другая часть – последовательно во времени. Подобный сигнал обычно называют частотно-временным сигналом (ЧВС). Такой сигнал удобно изображать с помощью частотно-временной матрицы (рис. 6.10,б). Заштрихованные клетки матрицы обозначают отдельные элементы сигнала, имеющие длительность T и эффективную ширину спектра ΔF. Последовательность передачи этих элементов соответствует расположению клеток по оси времени. Частным случаем ЧВС является последовательный многочастотный составной сигнал, в котором одновременная передача двух элементарных сигналов не допускается. Сигналы типа ЧВС могут быть как сомкнутыми, так и разрывными.

База последовательного сомкнутого составного сигнала определяется соотношением

где – общее число элементарных сигналов, – коэффициент, зависящий от формы элементарных сигналов, применяемых при формировании составного сигнала ( ).

Применение сигнала с базой увеличивает помехозащищенность КРЛ в отношении организованных помех, поскольку энергия таких сигналов распределена в пределах значительной полосы частот, что затрудняет разведку работы КРЛ средствами противника, а также требует увеличения средней мощности сигнала радиопомехи.

Способы приема составных сигналов основаны на знании внутренней структуры этих сигналов, что позволяет осуществлять накопление энергии элементарных сигналов (прием «в целом») и реализовывать прием близкий к оптимальному.

При структурном уплотнении каналов КРЛ составные сигналы используются для кодирования команд, передаваемых по разным каналам. При временном уплотнении каналов такие сигналы часто применяются в качестве кодированнных сигналов синхронизации.