Системы связи без несущей частоты

В большинстве рассмотренных ранее связных систем радиосигнал образован путем модуляции видеосигналом колебаний некоторой несущей частоты, которая может составлять от десятков мегагерц до десятков гигагерц. У подобных систем есть общий недостаток — они сложны. В передатчиках необходимо создать высокостабильный генератор СВЧ, в приемниках — применять сложные системы с неоднократным преобразованием частоты.

С целью упрощения системы была предложена идея излучать не модулированные колебания несущей частоты, а короткие импульсы, которые можно трактовать как единичные периоды гармонических колебаний.

Период колебаний, например, частоты 1 ГГц составляет 1 нс. В системах связи без несущей частоты используются импульсы длительностью 0,1—20 нс со средним периодом 2—5000 нс (рис. 10.9).

Рис. 10.9. Форма импульсов в связных системах без несущей частоты

Такие импульсы описываются следующим выражением:

где U_т — максимальное значение импульса; т — временная постоянная, определяющая длительность импульса.

Спектр такого импульса весьма широк, ширина его по уровню 3 дБ оставляет около 160% центральной частоты. Периодическая последовательность подобных импульсов имеет спектр гребенчатого вида, который не несет никакой информации. Возможность передачи возникает при временных сдвигах импульса относительно среднего значения. Например, смещение импульса вперед эквивалентно передаче нуля, смещение назад — единицы (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Излучаемый радиосигнал в системах без несущей частоты

Для организации многоканальной передачи средний период повторения импульсов каждого канала Т скачкообразно изменяется под воздействием некоторой псевдослучайной последовательности импульсов. При этом время сдвига, по крайней мере, на порядок выше, чем смещение при временной модуляции. Спектр многоканального сигнала имеет шумоподобный характер, и такие сигналы можно отнести к шумоподобным сигналам (ШПС).

Передатчики системы без несущей частоты

Блок-схема передающего устройства изображена на рис. 10.11. Тактовый генератор формирует частоту следования импульсов. Наносекундные импульсы генерируются высоковольтными источниками питания и быстродействующими коммутаторами.

Рис. 10.11. Блок-схема передатчика

В 1980;х гг. были разработаны полупроводниковые ключи, способные коммутировать большие мощности в малых временных промежутках. Были созданы приборы, способные формировать импульсы нанои пикосекундной длительности с мощностью до десятков мегаватт и частотой повторения порядка десятков мегагерц. Максимальное импульсное напряжение может достигать десятков киловольт, а импульсные токи — тысяч ампер.

Антенна передатчика должна быть достаточно широкополосной при небольших размерах. Из рис. 10.11 очевидно, что блок-схема передатчика достаточно проста, здесь нет тракта усиления мощности.

Приемные системы

Рисунок 10.12 демонстрирует приемное устройство системы без несущей частоты. Приемник выполнен по схе;

Рис. 10.12. Приемник системы.

ме прямого усиления, без гетеродина и высокочастотных фильтров. Демодулятор и декодер достаточно просты и реализуются средствами обычной цифровой логики.

Связные системы без несущей частоты имеют ряд существенных преимуществ, основные из них следующие:

• • высокая помехозащищенность;
• • скрытость;
• • малое энергопотребление;
• • простота реализации.

Скважность импульсов может быть достаточно велика, в результате средняя выходная мощность оказывается небольшой. Современные системы без несущей частоты работают на небольших расстояниях (сотни метров, десятки километров), средняя мощность передатчика составляет десятки микроватт или единицы милливатт. Скорость передачи информации достигает единиц мегабит за секунду.