Phát hiện. Trong máy thu, các dao động tần số thấp được tách biệt khỏi các dao động tần số cao được điều chế

>> Điều chế và phát hiện

§ 53 ĐIỀU CHỈNH và PHÁT HIỆN

Điều chế biên độ dao động tần số caođạt được bằng tác động đặc biệt lên bộ tạo dao động không suy giảm tần số cao. Cụ thể, việc điều chế có thể được thực hiện bằng cách thay đổi điện áp do nguồn tạo ra trên mạch dao động (xem § 36). Điện áp trên mạch máy phát càng cao thì năng lượng truyền từ nguồn vào mạch trong mỗi chu kỳ càng nhiều. Điều này dẫn đến sự gia tăng biên độ dao động trong mạch. Khi điện áp giảm, năng lượng đi vào mạch cũng giảm. Vì vậy biên độ dao động trong mạch cũng giảm đi.

Nếu bạn thay đổi điện áp trên mạch với tần số thấp hơn nhiều so với tần số dao động do máy phát tạo ra, thì sự thay đổi biên độ của các dao động này sẽ tỷ lệ thuận với sự thay đổi của điện áp. Trong thiết bị đơn giản nhất để thực hiện điều chế biên độ, một nguồn điện áp xoay chiều tần số thấp bổ sung được nối nối tiếp với nguồn điện áp không đổi. Ví dụ, nguồn này có thể là cuộn thứ cấp của máy biến áp, nếu dòng điện tần số âm thanh đi qua cuộn sơ cấp của nó (Hình 7.10). Kết quả là biên độ dao động trong mạch dao động của máy phát sẽ thay đổi theo sự thay đổi của điện áp trên Transistor. Điều này có nghĩa là các dao động tần số cao được điều chế biên độ bằng tín hiệu tần số thấp.

Khoảng thời gian của các dao động điều chế có thể được quan sát trực tiếp trên màn hình máy hiện sóng nếu điện áp được đặt vào nó từ mạch dao động.

Ngoài điều chế biên độ, trong một số trường hợp còn sử dụng điều chế tần số - thay đổi tần số dao động theo tín hiệu điều khiển. Ưu điểm của nó là khả năng chống nhiễu cao hơn.

Phát hiện. Tín hiệu tần số cao đã điều chế mà máy thu nhận được, ngay cả sau khi khuếch đại, không có khả năng trực tiếp gây ra rung động trong màng điện thoại hoặc còi loa có tần số âm thanh. Nó chỉ có thể gây ra những rung động tần số cao mà tai chúng ta không cảm nhận được. Do đó, trong máy thu, trước tiên cần phải cách ly tín hiệu tần số âm thanh khỏi các dao động điều chế tần số cao, tức là. phát hiện.

Việc phát hiện được thực hiện bởi một thiết bị chứa phần tử có độ dẫn điện một chiều - máy dò. Phần tử như vậy có thể là một diode bán dẫn.

Hãy xem xét nguyên lý hoạt động của máy dò bán dẫn. Cho thiết bị này mắc nối tiếp với một nguồn dao động điều chế và một tải (Hình 7.11). Dòng điện sẽ chủ yếu chạy theo một hướng, được đánh dấu trong hình bằng mũi tên, vì điện trở của diode theo chiều thuận nhỏ hơn nhiều so với chiều ngược lại. Nói chung, chúng ta có thể bỏ qua dòng điện ngược và cho rằng diode có độ dẫn điện một chiều. Đặc tính dòng điện-điện áp của một diode có thể được biểu diễn gần đúng dưới dạng một đường đứt đoạn gồm hai đoạn thẳng (Hình 7.12).

Sẽ có một dòng điện dao động trong mạch (xem Hình 7.11), đồ thị hiện tại được hiển thị trong Hình 7.13. Dòng điện gợn này được làm mịn bằng bộ lọc. Bộ lọc đơn giản nhất là một tụ điện nối với tải (Hình 7.14).

Bộ lọc hoạt động như thế này. Tại những thời điểm khi điốt truyền dòng điện, một phần của nó đi qua tải và phần còn lại của dòng điện đi vào tụ điện, sạc nó (mũi tên liền trong Hình 7.14). Quạt hiện tại làm giảm dòng gợn sóng đi qua tải. Nhưng trong khoảng thời gian giữa các xung, khi đóng diode, tụ điện sẽ phóng điện một phần qua tải. Do đó, trong khoảng thời gian giữa các xung, dòng điện chạy qua tải cùng chiều (mũi tên nét đứt trong Hình 7.14). Mỗi xung mới sẽ sạc lại tụ điện. Kết quả là, một dòng điện tần số âm thanh chạy qua tải, hình dạng dao động của nó tái tạo gần như chính xác hình dạng của tín hiệu tần số thấp tại trạm phát (Hình 7.15).

Các bộ lọc phức tạp hơn sẽ làm phẳng các gợn sóng tần số cao nhỏ và tần số âm thanh dao động mượt mà hơn so với minh họa trong Hình 7.15.

Máy thu radio đơn giản nhất. Máy thu vô tuyến đơn giản nhất bao gồm một mạch dao động nối với ăng-ten và một mạch nối với nó, bao gồm máy dò, tụ điện và điện thoại (Hình 7.16). Trong mạch dao động, các dao động điều biến được kích thích bởi sóng vô tuyến. Cuộn dây điện thoại hoạt động như tải. Một dòng điện tần số âm thanh chạy qua chúng. Các xung tần số cao nhỏ không ảnh hưởng đáng kể đến sự rung động của màng và tai không cảm nhận được.

Bạn có thể điều chỉnh biên độ hoặc tần số rung động. Cách dễ nhất để làm điều này là điều chế biên độ.

Trong quá trình phát hiện, dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu và các gợn sóng tần số cao được làm mịn bằng bộ lọc.

1. Điều gì quyết định biên độ tự dao động trong máy phát điện bán dẫn!
2. Máy dò sóng vô tuyến đơn giản hoạt động như thế nào?

Myakishev G. Ya., Vật lý. Lớp 11: giáo dục. cho giáo dục phổ thông tổ chức: cơ bản và hồ sơ. cấp độ / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; sửa bởi V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - Tái bản lần thứ 17, có sửa đổi. và bổ sung - M.: Education, 2008. - 399 tr.: ill.

Thư viện với sách giáo khoa và sách tải trực tuyến miễn phí, Tải xuống Vật lý và thiên văn học lớp 11, chương trình vật lý học đường, giáo án bài học

Để có được thông tin ở đầu nhận của kênh liên lạc, cần phải thực hiện quy trình phát hiện.

Chắc chắn. Phát hiện được gọi là sự chuyển đổi tín hiệu tần số cao được điều chế thành tín hiệu tần số điều chế (nghĩa là đây là sự chuyển phổ tần số cao sang vùng tần số thấp). Quá trình này xảy ra do ảnh hưởng của các dao động điều chế lên phần tử phi tuyến của mạch điện. Phần tử này là máy dò. Điốt bán dẫn thường được sử dụng làm máy dò, mặc dù bóng bán dẫn và đèn cũng có thể được sử dụng. Tùy thuộc vào hình dạng đặc tính dòng điện-điện áp của diode, có thể phát hiện các loại dao động AM sau:

1. 
   Phát hiện hình vuông;
2. 
   Phát hiện tuyến tính.
   1. 
      Phát hiện bậc hai của dao động AM.

Giả sử đặc tính dòng điện-điện áp của diode được biểu diễn bằng đa thức bậc hai

Để máy dò có đặc tính này chịu ảnh hưởng của dao động có dạng:

sau đó, mở ngoặc trong (11.2) và biến đổi tích của sin, chúng ta thu được:

(11.3)→(11.1), sau khi biến đổi ta thu được

Từ (11.4), chúng ta lưu ý rằng ngoài các thành phần tần số cao chứa dao động điều chế, các thành phần tần số thấp cũng xuất hiện trong dòng máy dò (xem phần gạch chân). Do đó, sau máy dò, phổ của bộ phận có thể được biểu diễn bằng hình sau:

Trong phổ thu được, tín hiệu hữu ích chỉ đến với tần số Ω, tín hiệu có tần số 2Ω biểu thị độ méo phi tuyến và tất cả các tần số khác, là Raman, phải được lọc bằng bộ lọc thông thấp.

Bởi vì trong máy dò bậc hai có rất nhiều thành phần ngày nay, trong thực tế, việc phát hiện tuyến tính các dao động AM thường được sử dụng nhiều hơn.

2. Phát hiện tuyến tính các rung động AM.

Trong trường hợp này, đặc tính dòng điện-điện áp có dạng

Những thứ kia. bao gồm các phần tuyến tính

S - độ dốc đặc trưng.

Từ hình này, rõ ràng là hiệu ứng phát hiện thu được là kết quả của việc phá vỡ tính đối xứng của các dao động và lấy trung bình các nửa chu kỳ của dao động hiện tại. Thành phần tần số thấp của dòng điện có thể được xác định như sau:

Do đó, thành phần tần số thấp của dòng điện không chứa sóng hài trong mạch và khi được điều chế bằng tín hiệu thực chứa nhiều tần số điều chế, không quan sát thấy tần số kết hợp của sóng hài, điều này có nghĩa là đường bao dòng điện trong mạch dò phụ thuộc tuyến tính về điện áp điều chế. Không có biến dạng phi tuyến trong máy dò này.

3. Mạch dò.

AM – máy dò.

Mạch của máy dò AM đơn giản nhất thực tế chứa hai phần tử: một diode và bộ lọc RC.

dao động tần số thấp

Nếu các dao động điều chế biên độ được áp dụng cho đầu vào của mạch này, như thể hiện trong biểu đồ, thì mạch hoạt động như sau: các dao động bán dẫn phía dưới bị cắt bởi một diode, và các dao động bán dẫn phía trên sẽ nạp điện cho tụ điện và kết quả là chúng ta nhận được: sự sụt giảm điện áp được tạo ra trên điện trở, đó là tín hiệu tần số thấp được giải điều chế.

Việc lựa chọn điện trở R ở đây rất quan trọng:

Từ (11.8) suy ra rằng điện trở tác dụng phải lớn hơn nhiều so với điện trở điện dung đối với tần số cao và nhỏ hơn nhiều so với điện trở điện dung đối với tần số thấp.

Trở kháng đầu vào của máy dò

Phát hiện rung động FM (FM).

Việc phát hiện dao động FM (FM) và PFM liên quan đến việc chuyển đổi các dao động này thành dao động AM, sau đó thực hiện phát hiện dao động AM.

Để chuyển đổi dao động FM thành dao động AM, người ta sử dụng cái gọi là bộ dò tần số (bộ phân biệt tần số).

Bộ dò tần số đơn giản nhất có thể là mạch kết hợp cuối cùng, được điều chỉnh tương ứng với tần số sóng mang.

Từ những hình vẽ này cho thấy khi tần số thay đổi thì biên độ của dòng điện tần số cao cũng thay đổi, tức là. trên thực tế, sự điều chế biên độ xảy ra, sử dụng mạch đã được trình bày (ở trên), được chuyển thành dao động tần số thấp. Sơ đồ trông giống như:

Rung động FM dao động tần số

Hiện nay, các mạch này thường được thực hiện bằng cách sử dụng các phần tử tích hợp:

235 DA1 (DA2) triển khai bộ điều chế AM;

235 DS1 – thực hiện bộ điều biến tần số.

4 . Giải mã tín hiệu nhị phân rời rạc.

Việc giải mã các tổ hợp mã đến qua các kênh liên lạc được thực hiện bằng bộ giải mã. Nó chuyển đổi mẫu phần tử n ở đầu vào thành tín hiệu ở một trong các đầu ra. Nếu bộ giải mã có n đầu vào thì nó sẽ có 2 n đầu ra.

Hoạt động của bộ giải mã được mô tả bằng hệ phương trình logic dựa trên định luật đối ngẫu (de Morgan).

Mỗi công thức này cho phép bạn thực hiện một mạch tương ứng dẫn đến điện trở được chỉ định.

Theo các công thức đã chỉ định, một bảng chân lý được biên soạn.

Thông thường, để giải mã hoàn toàn tín hiệu dưới dạng ký hiệu hoặc số, một thiết bị chỉ báo được lắp đặt ở đầu ra của bộ giải mã, thiết bị này sẽ làm sáng chữ cái hoặc số tương ứng. Đầu vào bộ giải mã nhận tín hiệu từ bộ đếm hoặc thanh ghi. Thay vì chỉ báo, có thể có một thiết bị bổ sung.

XII. Nội dung thông tin của tín hiệu

1. 
   Các đặc tính cơ bản của kênh tín hiệu và truyền thông.

Đối với tín hiệu: âm lượng tín hiệu (V s)

Đối với một kênh: âm lượng kênh (V k).

Chắc chắn. Âm lượng tín hiệu là tích của ba đại lượng:

Т с – thời lượng tín hiệu;

F с – độ rộng phổ tín hiệu;

Н с – tín hiệu vượt quá nhiễu (dB)

Âm lượng kênh

Tc – thời gian kênh thực hiện chức năng của nó

F đến – dải tần mà kênh có khả năng truyền

Nk – dải cấp, tùy thuộc vào tải trọng cho phép trên thiết bị kênh.

Việc truyền tín hiệu qua kênh chỉ có thể thực hiện được nếu các đặc tính chính của tín hiệu không vượt quá ranh giới của các đặc tính tương ứng của kênh. Nếu điều này không đúng, nhưng V với

Nếu V c >V c thì không thể truyền tín hiệu qua kênh này mà không làm mất thông tin.

1. 
   Mã hóa tín hiệu liên tục (CMM)

Trong đó F là độ rộng phổ tần số của tín hiệu được truyền liên tục.

Hàm thời gian, khoảng thời gian T có phổ giới hạn F được xác định bởi các giá trị riêng lẻ của n

n,B – cơ số hoặc số bậc tự do của tín hiệu.

Các giá trị riêng lẻ fn(t) này có thể được liệt kê, mã hóa và truyền đi.

Đây là nơi phát sinh nhu cầu lượng tử hóa mức độ.

Lượng tử hóa theo cấp độ.

Khi mã hóa các giá trị riêng lẻ fn(t), chỉ phân biệt được các giá trị hàm có chênh lệch σ gấp đôi giá trị nhiễu cực đại

Nếu điều kiện (12.5) không được đáp ứng thì một giá trị sẽ biến đổi liên tục thành một giá trị khác và sẽ không thể tách một giá trị riêng biệt ở đầu nhận.

Nếu giá trị cực đại của hàm liên tục được coi là bằng Umax thì

m là số cấp độ mà tín hiệu phải được chia theo mức để có thể phân biệt được các giá trị riêng lẻ của nó.

Nói chung, hàm số liên tục tại một điểm có thể được biểu diễn dưới dạng tích

Trong đó i=1,2,3,…,m.

Có tính đến (12.4) và (12.7), chúng ta có thể xác định số lượng kết hợp mã xung có thể có (hoặc số lượng tin nhắn)

1. 
   Đặc tính xác suất của tín hiệu.

Tuy nhiên, các trạng thái riêng lẻ của một ký hiệu trong tổ hợp mã không phải lúc nào cũng độc lập với nhau; sự kế tiếp của chúng với nhau có thể được xác định chặt chẽ hoặc xác định theo xác suất.

Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta có sự phụ thuộc hàm và trong trường hợp thứ hai – sự phụ thuộc tương quan.

Từ (12.9), suy ra rằng số lượng ký hiệu không gây ra sự không chắc chắn cho tín hiệu. Sự không chắc chắn chỉ được tạo ra bởi các trạng thái tín hiệu; đây thường là tên được đặt cho các trạng thái tín hiệu phụ thuộc lẫn nhau, sau đó mức độ phụ thuộc này được viết ra dưới dạng xác suất có điều kiện.

, Ở đâu

H i – trạng thái trước đó của ký hiệu;

H j là trạng thái tiếp theo của ký hiệu.

Mức độ phụ thuộc của các trạng thái ngẫu nhiên này được xác định bởi hàm tương quan (hoặc mômen tương quan) và có thể nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

Trong trường hợp này, entropy hoặc thông tin không tính đến tổn thất được xác định theo công thức:

Hãy xem xét lượng thông tin thu được nếu tin nhắn được truyền dưới dạng mã nhị phân với các trạng thái ký hiệu có thể có như nhau. Lượng thông tin này được xác định bởi mối quan hệ Shannon cơ bản

Trong trường hợp này, entropy ban đầu (entropy của tin nhắn được truyền ở đầu truyền của giao tiếp) sẽ bằng

Để xác định sự mất mát thông tin, hãy xem xét số Hamming (số ký hiệu được trộn lẫn) d.

Do đó, sự khác biệt giữa H0(x) và H(x/y) cho lượng thông tin:

Với log 2 và m=2 (12.15) trở thành:

Những thứ kia. lượng thông tin bằng số bit của ký hiệu được truyền chính xác.

4. Thông tin được thể hiện thông qua các đặc tính chính của tín hiệu.

Các đặc điểm chính của tín hiệu là: công suất tín hiệu, công suất nhiễu, độ rộng phổ tín hiệu, thời lượng tín hiệu và kết quả lượng tử hóa theo thời gian n và mức m. Nếu chúng ta giả sử rằng một tín hiệu có thể được tách ra khỏi hỗn hợp tín hiệu và nhiễu chỉ khi số mức bằng:

và số n=2FT.

Nếu không tính đến việc mất thông tin thì lượng thông tin sẽ là:

Công thức này đưa ra mối quan hệ giữa tín hiệu rời rạc và tín hiệu liên tục và cho phép tính toán entropy trong cả hai trường hợp.

Đôi khi (12.18) được dùng ở dạng:

Một đặc tính rất quan trọng của kênh truyền thông và hệ thống truyền thông nói chung là dung lượng kênh hoặc tốc độ truyền tải thông tin.

- thông lượng

Băng thông được đo bằng một đơn vị đặc biệt:

Từ (12.20) rõ ràng rằng công suất nhiễu càng lớn thì dung lượng kênh càng thấp. Nếu nhiễu trở nên bằng hoặc lớn hơn đáng kể so với công suất tín hiệu thì thông lượng có thể giảm xuống 0.

Rất thường xuyên, bởi vì tín hiệu là các đặc tính xác suất; độ phân tán của các đại lượng này hoặc bình phương độ lệch chuẩn của tín hiệu và nhiễu tương ứng được đặt ở vị trí của P c và P p.

XIII. Mã hóa tín hiệu

1. 
   Phân loại mã

Chắc chắn. Cụ thể hơn mã hóa – có sự thiết lập sự tương ứng giữa các bản tin được truyền và sự kết hợp của các ký hiệu tín hiệu cơ bản để truyền các bản tin này.

Dựa trên số lượng trạng thái ký tự, các mã là:

1. 
   nhị phân (số trạng thái m=2)

1. 
   Đa vị trí (m>2)

Tùy thuộc vào cách trình bày thông báo, các mã là:

1. 
   khối - mã trong đó mỗi thành phần thông điệp (chữ cái, từ) được chuyển đổi thành một chuỗi (khối) ký hiệu mã cụ thể, được gọi là tổ hợp mã.
2. 
   Mã liên tục - tạo thành một chuỗi tín hiệu không được chia thành một chuỗi kết hợp, tức là Trong quá trình mã hóa, các ký hiệu mã xác định không phải một mà là một nhóm thành phần thông điệp.

Trong các mã thống nhất, mỗi chữ cái của tin nhắn có số lượng ký hiệu mã bằng nhau và trong các mã không đồng đều, có số lượng ký hiệu khác nhau.

Mã thống nhất đơn giản hóa kỹ thuật truyền tin nhắn nhưng không tối ưu về số lượng ký tự trên mỗi chữ cái tin nhắn.

Ở đầu phát của kênh liên lạc, thông thường chỉ định nguồn của tin nhắn bằng chữ cái

A(a 1, a 2,…,a k).

Hơn thế nữa khối lượng tin nhắn số lượng chữ cái có thể có trong tin nhắn được gọi và các chữ cái a 1, a 2,..., và k được gọi là bảng chữ cái của nguồn tin nhắn. Trong trường hợp này, số chữ cái trong bảng chữ cái là K.

Nếu bạn mã hóa một tin nhắn bằng một mã thống nhất thì số lượng kết hợp có thể được sử dụng để truyền K - các chữ cái trong bảng chữ cái phải có số lượng kết hợp bằng

Những thứ kia. nó phải lớn hơn hoặc bằng số chữ cái trong bảng chữ cái.

Chắc chắn. Nếu có một số tổ hợp bằng số chữ cái trong bảng chữ cái

sau đó những mã như vậy được gọi là mã không dư thừa .

Chắc chắn. Nếu , thì đây là những mã có tính dự phòng.

Các mã không có dự phòng rất đơn giản và dễ thực hiện nhưng chúng không đủ khả năng chống ồn. Muốn di chuyển chống ồn thì phải dư thừa.

Độ dư thừa của mã thống nhất được ước tính bằng hệ số

Trong đó K là âm lượng của bảng chữ cái máy phát.

ví dụ 1 : K=16, n=4 thì ρк k =0 nên không có dư thừa.

Dấu hiệu không có dư thừa là ρ k =0

Ví dụ 2 : K=8, n=4 thì ρ k =1/4 nên có dư thừa. Điều này có nghĩa là tập k có thể được mã hóa bằng sự kết hợp của ba ký tự.

Ví dụ 3 : K=32, n=4 thì ρ k =-1/4 do đó không thể mã hóa 32 chữ cái bằng tổ hợp mã gồm 4 ký tự mà phải cộng thêm số ký tự.

1. 
   Thuộc tính của mã không dư thừa (m N = K )

Đẳng thức (13.6) chỉ xảy ra khi các chữ cái trong bảng chữ cái nguồn được chọn với xác suất bằng nhau và độc lập với nhau. Trong trường hợp này, độ dư nguồn được đặc trưng bởi hệ số

Để điều kiện này được thỏa mãn, cần phải có ρ u = 0, thì từ (13.7) suy ra rằng

Nếu không có nhiễu trong kênh liên lạc thì nó cho phép truyền các ký hiệu V k mỗi giây và có nghĩa là dung lượng của kênh đó

Khi sử dụng mã n-bit, điều kiện để truyền không có khoảng trống là bất đẳng thức sau:

Đối với mã không dư thừa m n = k thì

Thay vào (13.9), ta được

Ở đâu – số lượng ký hiệu mã trung bình trên mỗi ký hiệu nguồn.

Từ (13.10), số lượng ký hiệu mã tối thiểu trên mỗi ký hiệu nguồn sẽ là

Điều này trùng hợp với yêu cầu của định lý cơ bản của Shannon về mã hóa tối ưu:

ε là một giá trị nhỏ nào đó.

So sánh tất cả các phương trình trên, chúng ta có thể đi đến kết luận rằng với một mã không có dư thừa (mã hóa nguyên thủy), sự khớp tối đa của nguồn với kênh chỉ có thể xảy ra trong trường hợp khi

Điều này có nghĩa là nguồn tin nhắn không có dư thừa và khi đó ρ k = 0.

Từ (13.13) suy ra rằng trong trường hợp khi xác suất của các trạng thái riêng lẻ của bảng chữ cái nguồn không xác định thì chúng phải được coi là có xác suất như nhau.

3 . Thuộc tính của mã dự phòng.

Đây là những mã mà m n >k.

Các mã có dư thừa có thuộc tính sửa lỗi. Và vì cơ sở của mã thường gặp nhất trong công nghệ là m=2 nên biểu thức này được viết lại dưới dạng

trong đó nguồn có k - số chữ cái trong bảng chữ cái, tức là. A(a 1, a 2,…,a k).

Như vậy tổng số tổ hợp N – bánh răng sẽ là

N=2 n >k và có thể chia thành 2 phần: các tổ hợp mang thông tin và các tổ hợp xác minh.

Bản chất của việc hiệu chỉnh do kết hợp dư thừa là ở đầu nhận, các kết hợp được chia thành được phép (mang thông tin) và không được phép (không mang thông tin nhưng được bao gồm trong tín hiệu).

Nếu việc giải quyết các mã kết hợp là các kết hợp chưa được giải quyết (đã được xác minh) thì đây là dấu hiệu cho thấy có lỗi trong thông tin được truyền đi. Và sau đó tổ hợp thông tin được so sánh với tổ hợp xác minh từng chút một. Số lượng kết hợp không khớp được biểu thị bằng cái gọi là số Hamming A. Do đó, có nhiều phương pháp giải mã khác nhau. Hai phương pháp thường được sử dụng nhất: phát hiện lỗi và sửa lỗi.

Trong các hệ thống phát hiện lỗi, không gian các từ mã nhận được được chia thành hai tập con. Nếu các tập con này không giao nhau thì không thể giải mã được. Điều này có nghĩa là tổ hợp mã đã vượt quá giới hạn có thể và khi đó không thể giải mã được. Trong trường hợp này, sản phẩm sẽ lặp lại yêu cầu đối với tin nhắn đã nhận.

Trong các hệ thống sửa lỗi, các kết hợp bị cấm được giải mã theo một thuật toán đặc biệt và những kết hợp có xác suất gần với kết hợp được phép nhất sẽ được chọn. Xác suất này đối với kênh đối xứng nhị phân có thể được xác định theo công thức:

trong đó q là hệ số lỗi

P 0 – xác suất xảy ra lỗi;

N – độ dài tổ hợp mã

(1-P 0) – xác suất truyền không có lỗi.

Nếu P 0<0,5, то выражение (13.14) быстро убывает.

Sự kết hợp mã được chấp nhận phổ biến nhất (- tổ hợp mã truyền) rơi vào vùng cấm (phụ) được xác định bằng một trong các vùng được phép trùng với vị trí không bị xóa. Nếu có một số sự kết hợp được phép như vậy thì nó sẽ được xác định với bất kỳ sự kết hợp nào trong số đó hoặc bị coi là được chấp nhận một cách sai lầm.

Một cách thoát khỏi tình huống này để cải thiện việc giải mã tổ hợp được chấp nhận là sử dụng cái gọi là mã tuyến tính.

^ XIV. Mã hóa tối ưu

Mã hóa tối ưu theo nghĩa thông tin bao gồm mã hóa thống kê và mã hóa tuyến tính theo nghĩa chặt chẽ không thể tối ưu, nó chỉ có thể cung cấp một công cụ thỏa đáng để giải mã thành công tổ hợp mã được chấp nhận.

1 . Mã tuyến tính.

tuyến tính Mã nhị phân có độ dài n là mã mà tổng modulo hai của hai tổ hợp mã kích hoạt của một mã nhất định cũng là một tổ hợp mã kích hoạt.

K-ký hiệu đầu tiên của tổ hợp mã có độ dài n là thông tin và r còn lại, trong đó r=n-k, là dự phòng hoặc xác minh. Mã trong trường hợp này được gọi là có tính hệ thống .

Đặt tổ hợp mã được truyền bao gồm các ký tự

Mã tuyến tính được hình thành từ các ký hiệu thông tin của tổ hợp mã, tức là Các chữ cái K trong bảng chữ cái được bao phủ bởi 2 tổ hợp k, tức là. K=2k.

Các ký hiệu dự phòng (kiểm tra) có thể được xác định bằng cách sử dụng các ký hiệu thông tin tổ hợp tuyến tính, tức là

γ ij là hệ số đặc trưng cho mã và có thể có giá trị 0 hoặc 1. 0 – khi ký hiệu thông tin không được liên kết với ký hiệu xác minh và 1 – khi nó được liên kết.

Tổng số các hệ số này bằng k*r.

Mã tuyến tính được ký hiệu bằng hai chữ cái n và k.

n là tổng độ dài của chuỗi và k là độ dài của mã thông tin.

Độ dư thừa của mã tuyến tính được xác định theo công thức:

Việc phát hiện lỗi bằng mã tuyến tính được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ ký tự kiểm tra. Tập hợp các ký tự kiểm tra này được gọi là một hội chứng và được ký hiệu

Mỗi yếu tố của hội chứng C được xác định bằng cách sử dụng các ký tự kiểm tra và kiểm soát được chấp nhận, tức là

Nếu C j-k = 0 thì ký hiệu được coi là nhận được chính xác, nếu C j-k = 1 thì có lỗi.

Ví dụ : Nếu ta lấy mã (n, n-1) thì r=n-(n-1)=n-n+1=1 nên có 1 ký tự cần kiểm tra thì

Nếu như
- được chấp nhận một cách chính xác

Nếu như
– nhận được không chính xác.

2. Mã hóa thống kê.

Nguyên tắc cơ bản của mã hóa thống kê tối ưu với các mã không dư thừa là nguyên tắc của một định lý mã hóa Shannon nào đó. Bản chất của nó là các thông điệp có khả năng xảy ra cao nhất phải được truyền đi bằng các tổ hợp mã có độ dài tối thiểu. Trong trường hợp này, sự nhất quán tối đa với kênh sẽ đạt được. Sự nhất quán như vậy với kênh không thể đạt được bằng cách sử dụng mã thống nhất, tức là phải được mã hóa theo cách sao cho độ dài của tổ hợp mã hóa tỷ lệ nghịch với thông điệp mã. Nói chung, mã hóa như vậy được gọi là thống kê . Nổi tiếng nhất là mã Hoffman và Shannon-Fano.

^ XV. Các yếu tố lý thuyết thông tin của thiết bị đo lường (MD).

1. 
   Bản chất của phép đo.

Đặc điểm chính của phép đo là thu được thông tin về giá trị định lượng của giá trị đo được. Kết quả đo lường

Trong đó x là giá trị đo được; x e – đơn vị đo lường.

Phương trình đo cơ bản.

Đặc điểm chính của phép đo là độ chính xác của phép đo và độ chính xác của dụng cụ đo của thiết bị đo.

Độ chính xác của phép đo thường được đặc trưng bởi hai đại lượng: sai số tuyệt đối và sai số tương đối.

Lỗi tuyệt đối là hiệu giữa giá trị thực của đại lượng đo và giá trị đo được của đại lượng đo.

Sai số tuyệt đối:

trong đó x và – giá trị đo được của đại lượng đo được

X d – giá trị thực của đại lượng đo.

Sai số tương đối là tỷ số giữa sai số tuyệt đối với giá trị đo được và được biểu thị bằng phần trăm

Độ chính xác của dụng cụ hoặc thiết bị điều khiển được đặc trưng bởi sai số giảm (cấp chính xác).

Lớp chính xác

Trong đó x 2 - 1 là dải đo (chiều dài thang đo của thiết bị đo).

Cuối cùng, kết quả đo thường được viết dưới dạng

Do đó, trong tất cả các đặc tính chính xác của phép đo và thiết bị đo, sai số tuyệt đối ∆ xuất hiện làm cơ sở của thành phần.

Độ lớn của sai số tuyệt đối trong lý thuyết đo lường chưa được chứng minh đầy đủ. Sự biện minh của nó chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng lý thuyết thông tin của các thiết bị đo lường.

1. 
   Khái niệm đo lường là sự thu hẹp khoảng không chắc chắn.

Để đại lượng đo và kết quả đo được phân bố dọc theo thang đo theo một quy luật thống nhất

d=2∆ - khoảng không chắc chắn

Lượng thông tin được xác định bởi quan hệ cơ bản của Shannon

Khi đó lượng thông tin sẽ

Xem xét biểu thức cho sai số tương đối giảm và mối quan hệ (15.8), chúng ta thấy rằng để thu được sai số tương đối giảm, tỷ lệ sai số tuyệt đối trên phạm vi đo được sử dụng và trong (15.8) hiệu entropy được sử dụng trước và sau phép đo, do đó chất lượng thông tin có thể được xác định bởi lượng thông tin nhận được từ thiết bị đo. Và với sự trợ giúp của việc mất thông tin H(X/X n), có thể so sánh chất lượng của thiết bị đo.

Thật vậy, nếu các entropy ban đầu giống nhau thì lượng thông tin nhận được từ MD chỉ phụ thuộc vào tổn thất của nó trong quá trình đo. Tổn thất càng nhỏ thì càng thu được nhiều thông tin.

1. 
   Giá trị Entropy của sai số đo.

Như đã lưu ý, các đặc tính chính xác của phép đo và DUT được xác định bằng sai số tuyệt đối.

Hãy tìm giá trị của hệ số K, ∆=K*σ x.

Có vẻ như có thể biện minh giá trị của ∆ bằng một nửa khoảng không chắc chắn bằng cách sử dụng phương pháp thông tin.

Điều tra hiệu ứng thông tin sai lệch của sự can thiệp với các giá trị khác nhau của phân bố xác suất, Shannon phát hiện ra rằng không có sự tương ứng rõ ràng giữa sự can thiệp và thông tin sai lệch (entropy) mà nó đưa ra, bởi vì với cùng một công suất nhiễu (tán sắc) thì thông tin sai lệch do nó đưa ra là khác nhau và phụ thuộc vào định luật phân bố của nhiễu này D n =σ n 2, do đó, với cùng một công suất nhiễu σ n 2 đối với các định luật phân bố khác nhau, khả năng khử trùng lớn nhất hiệu ứng (entropy lớn nhất) có sự can thiệp vào luật phân phối chuẩn. Đối với bất kỳ định luật phân bố nhiễu nào khác, entropy của nó ở cùng mức lũy thừa (σ n 2) hóa ra lại nhỏ hơn.

Điều này có nghĩa là với luật phân phối tùy ý, hiệu ứng sai lệch thông tin của nhiễu chỉ là một phần nhất định của nó, mà Shannon gọi là công suất entropic của nhiễu.

Khi nghiên cứu các thiết bị đo, người ta không sử dụng giá trị công suất entropy của sai số (σ) mà là giá trị entropy của chính sai số, xác định duy nhất tác dụng khử của sai số này (H(X/X n) ).

Hệ số Entropy.

Để hiểu khái niệm giá trị entropy của sai số và hệ số entropy, chúng ta định nghĩa entropy cho định luật thống nhất và định luật phân phối chuẩn.

Một) cho luật phân bố đều

(*) Н(Х/Х n)=log2∆, а=2∆, ∆ - một nửa khoảng không chắc chắn.

Hãy xác định khoảng không chắc chắn thông qua độ phân tán.

Có sự khác biệt

Từ (15.9) suy ra

Do đó, ta thấy hệ số entropy cho định luật đều bằng K p = 1,73, do đó

Đối với luật phân phối chuẩn.

Từ những giờ học thực hành

(15.11) và (15.12) với cùng một σ chúng chỉ khác nhau về số lượng và những số này chỉ được xác định bằng công thức của định luật phân phối. Nếu chúng ta so sánh (15.12) và (*), chúng ta có thể viết rằng

Từ (15.13), suy ra rằng từ quan điểm thông tin, sự phân bố không giới hạn của dạng đường cong phẳng (định luật chuẩn tắc) dẫn đến việc thu được cùng một lượng thông tin như một sự phân bố bị giới hạn rõ ràng, nếu chỉ khoảng không chắc chắn bằng biểu thức (15.13), tức là Khoảng không chắc chắn hiệu quả gây ra bởi một lỗi có đường cong phân phối phẳng hoàn toàn tương đương, xét về lượng thông tin sai lệch mà nó đưa ra, với khoảng không chắc chắn gây ra bởi một dải lỗi đồng nhất và được giới hạn rõ ràng.

Từ (15.13) suy ra rằng ∆ đối với luật phân phối chuẩn có thể được định nghĩa là

Do đó Kn = 2,07

Lập luận theo cách tương tự, người ta có thể thu được hệ số entropy cho bất kỳ luật phân phối nào. Các hệ số này được lập bảng.

Phần kết luận : Giá trị entropy của sai số được coi là giá trị của sai số theo quy luật phân phối đều, gây ra tác động sai lệch tương tự như sai số với quy luật phân phối cho trước. Điều này có thể được xác định như sau:

Điều này có được bằng cách lấy logarit của biểu thức (*).

8.4.1. Thông tin chung về phát hiện

Phát hiện (giải điều chế) là quá trình chuyển đổi dao động điều chế tần số cao thành điện áp (hoặc dòng điện), thay đổi theo định luật điều chế. Quá trình này được thực hiện bởi các thiết bị gọi là máy dò.

Máy dò tạo ra tín hiệu ở đầu ra, quy luật thay đổi lặp lại quy luật thay đổi của thông báo được truyền bằng dao động điều chế. Tùy thuộc vào loại điều chế được thiết bị phát sử dụng (biên độ, tần số hoặc pha), thiết bị thu thực hiện phát hiện biên độ, tần số hoặc pha. Máy dò thực hiện một quá trình ngược lại với quá trình điều chế. Đó là lý do tại sao đôi khi nó được gọi là bộ giải điều chế.

Mục đích chức năng của máy dò chỉ ra rằng nó thực hiện biến đổi quang phổ của tín hiệu đầu vào. Bản chất của việc chuyển đổi này là tín hiệu điều chế đầu vào có phổ dải hẹp ở vùng tần số cao được chuyển đổi thành tín hiệu điều chế đầu ra có phổ ở vùng tần số thấp. Do đó, quá trình phát hiện bất kỳ loại điều chế nào chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các mạch phi tuyến hoặc tham số.

Cấu trúc của máy dò trong trường hợp sử dụng phần tử phi tuyến được thể hiện trong hình. 8.11

, với điều chế biên độ;

, với điều chế pha;

, với điều chế tần số,

Các hệ số tỷ lệ.

Cơm. 8.11. Sơ đồ khối của đầu dò

Phần tử phi tuyến làm biến đổi phổ của tín hiệu đầu vào. Bộ lọc thông thấp chọn các thành phần cần thiết của phổ của tín hiệu điều chế.

8.4.2. Máy dò biên độ

Bộ dò biên độ tạo ra tín hiệu phù hợp với hình dạng đường bao của dao động điều chế biên độ đầu vào. Chúng tôi sẽ xem xét quá trình phát hiện tín hiệu AM có điều chế âm thanh, tức là. cho tín hiệu đầu vào có dạng

Tín hiệu đầu ra của máy dò phải bằng

Sơ đồ thực tế của máy dò biên độ được thể hiện trong hình. 8.12, a.

Cơm. 8.12. Sơ đồ chức năng của bộ dò biên độ và đặc tính I-V của diode

Một diode được sử dụng như một phần tử phi tuyến, đặc tính của nó (Hình 8.12b) có các phần phi tuyến (OA) và tuyến tính (AB). Bộ lọc thông thấp là điện dung và điện trở tải được kết nối song song của máy dò. Các đặc tính biên độ-tần số và tần số pha của bộ lọc được thảo luận trong đoạn 5.4.

Chúng ta sẽ giải thích các hiện tượng vật lý trong mạch dò biên độ bằng mạch dò (Hình 8.12a) và đồ thị điện áp đầu vào và đầu ra (Hình 8.13a).

Cơm. 8.13. Điện áp đầu vào và đầu ra của máy dò

Điện áp đầu vào được đặt vào cực dương của diode. Điện áp trên tụ điện, về cơ bản là điện áp đầu ra, được đặt vào cực âm của diode. Dòng điện chạy qua diode nếu điện áp ở cực dương lớn hơn điện áp ở cực âm.

Trong khoảng thời gian khi giá trị dòng điện đầu vào lớn hơn điện áp trên tụ điện (từ điểm này đến điểm khác, xem hình 8.13a), diode mở, dòng điện chạy qua nó và tụ điện được tích điện bởi dòng điện này (có độ trễ nhẹ do tăng điện áp đầu vào).

Trong khoảng thời gian khi giá trị dòng điện trở nên nhỏ hơn điện áp trên tụ điện (điểm, xem hình 8.13, a), điện thế cực dương của diode trở nên nhỏ hơn điện thế cực âm, dẫn đến việc đóng diode. Tụ điện bắt đầu phóng điện từ từ qua điện trở cao của bộ lọc. Quá trình phóng điện tiếp tục trong suốt thời gian diode đóng (đến điểm ), trong khi điện áp trên tụ điện, và do đó ở đầu ra của máy dò, giảm xuống. Bắt đầu từ điểm , quá trình được lặp lại.

Điện trở trong của diode hở nhỏ hơn đáng kể so với điện trở của bộ lọc. Do đó, điện tích của tụ điện xảy ra nhanh hơn quá trình phóng điện và tụ điện được tích điện trong mỗi nửa chu kỳ của điện áp đầu vào gần bằng giá trị biên độ của nó. Do đó, điện áp trên tụ điện, và do đó, điện áp đầu ra, tuân theo hình dạng đường bao của tín hiệu đầu vào với một mức gợn sóng nhất định.

Độ lớn của xung được xác định bởi chất lượng lọc và phụ thuộc vào hằng số thời gian của bộ lọc, tức là. vào thời điểm nạp và xả tụ điện. Để việc phát hiện được thực hiện với độ méo tối thiểu, phải đáp ứng một điều kiện nhất định kết nối hằng số thời gian của bộ lọc với chu kỳ dao động sóng mang và chu kỳ của tín hiệu điều chế. Điều kiện này có dạng . Nếu ít nhất một trong những bất đẳng thức này không được đáp ứng, thì điện áp trên tụ điện không trùng với đường bao của tín hiệu đầu vào (Hình 8.13b)

Tùy thuộc vào biên độ của tín hiệu đầu vào và loại đặc tính của phần tử phi tuyến, hai chế độ phát hiện được phân biệt: bậc hai (chế độ tín hiệu yếu) và tuyến tính (chế độ tín hiệu lớn). Ở chế độ đầu tiên, máy dò hoạt động trong phần phi tuyến của đặc tính của nó, được xấp xỉ bằng đa thức bậc hai. Ở chế độ thứ hai, bộ dò hoạt động ở phần tuyến tính của đặc tính, cho phép sử dụng phép tính gần đúng tuyến tính từng phần.

MỘT. Phát hiện hình vuông

Với tín hiệu đầu vào nhỏ (hàng chục mV), máy dò hoạt động trong phạm vi uốn cong dưới của đặc tính dòng điện-điện áp của phần tử phi tuyến (Hình 8.14a), được ước tính gần đúng với độ chính xác đủ để thực hành bằng đa thức bậc hai .

Cơm. 8.14. Phát hiện bậc hai (a) và tuyến tính (b)

Nếu đầu vào máy dò ở chế độ này nhận được tín hiệu được điều chế biên độ có dạng , thì dòng điện của phần tử phi tuyến bằng

Các thành phần tần số cao có tần số và không đi qua bộ lọc thông thấp ở đầu ra máy dò. Thông tin hữu ích được chứa trong thành phần tần số thấp, bằng . Tỷ lệ của thành phần này với bình phương của đường bao tín hiệu được điều chế biên độ đã xác định tên của bộ dò ở chế độ này - máy dò bậc hai.

Đối với tín hiệu AM có điều chế âm thanh, thành phần tần số thấp của phổ hiện tại sẽ bằng nhau.

Trong biểu thức thu được, các thành phần quang phổ được sắp xếp theo thứ tự tần số tăng dần. Trong số đó có thành phần với tần số phải được làm nổi bật bằng bộ lọc thông thấp.

Để cách ly thành phần này, bộ lọc thông thấp phải có băng tần hẹp. Nếu điều chế không phải là âm và tần số của tín hiệu điều chế thay đổi từ đến , thì bộ lọc phải có băng thông, tức là. là một bộ lọc thông thấp.

Thành phần dòng điện một chiều được lọc ra bằng cách sử dụng tụ điện tách nối tiếp trong mạch sau máy dò. Thành phần tần số gây ra biến dạng phi tuyến của tín hiệu hữu ích, càng lớn thì hệ số điều chế càng cao và hằng số thời gian lọc càng thấp.

Mức độ biến dạng phi tuyến thường được đặc trưng bởi hệ số biến dạng phi tuyến, được xác định bởi biểu thức

,

trong đó là biên độ của các thành phần hài của dòng điện phần tử phi tuyến.

Trong trường hợp này .

Do đó, THD của máy dò bậc hai khi phát hiện tín hiệu AM được điều chế âm thanh phụ thuộc vào tỷ lệ điều chế. Đối với những cái nhỏ, hệ số biến dạng phi tuyến nhỏ; đối với những cái nhỏ, nó có thể đạt giá trị 0,25, đây là một giá trị đáng kể. Việc giảm độ sâu điều chế để giảm méo tiếng không có lợi xét về mặt năng lượng.

Khi máy dò bậc hai phát hiện tín hiệu phức tạp, phổ hiện tại của phần tử phi tuyến sẽ chứa các tần số kết hợp ở phần tần số thấp của phổ, sẽ được truyền qua bộ lọc thông dải tần số thấp. Điều này sẽ làm tăng độ méo của tín hiệu hữu ích.

Như vậy, tín hiệu đầu ra của máy dò khi hoạt động ở chế độ tín hiệu yếu tỷ lệ thuận với bình phương biên độ của tín hiệu AM. Đây là lý do tại sao và cũng do biến dạng phi tuyến đáng kể, nên tránh chế độ phát hiện này trong đường dẫn thu bằng cách áp dụng khuếch đại trước bộ dò.

Nếu cần phát hiện tín hiệu yếu, các bộ dò được xây dựng trên cơ sở bộ khuếch đại hoạt động (op-amps) sẽ được sử dụng.

Các máy dò như vậy (Hình 8.15a) thực hiện các hoạt động phát hiện và khuếch đại. Bộ khuếch đại hoạt động đảo ngược và khuếch đại điện áp đầu vào. Do đó, trong nửa chu kỳ dương, diode mở và diode đóng. Do đó, điện áp là , và không có điện áp đầu ra của bộ khuếch đại, tức là. . Trong nửa chu kỳ âm, diode đóng và diode mở. Trong trường hợp này, điện áp đầu ra của bộ khuếch đại bằng . Nó biểu thị nửa chu kỳ âm đảo ngược và khuếch đại của điện áp đầu vào (Hình 8.15b).

Cơm. 8.15. Máy dò biên độ dựa trên op-amp

Nếu điện áp của tín hiệu AM được cung cấp cho đầu vào máy dò thì phổ chứa các thành phần tần số thấp đảm bảo hình thành tín hiệu ở đầu ra của bộ lọc tần số thấp phù hợp với hình dạng tín hiệu điều chế.

b. Phát hiện tuyến tính

Độ méo phi tuyến vốn có trong máy dò sóng vuông có thể giảm nếu máy dò được vận hành bằng cách sử dụng phần tuyến tính của đặc tính diode. Trong trường hợp này, sơ đồ mạch của máy dò tuyến tính không khác sơ đồ mạch của máy dò bậc hai. Chỉ biên độ của điện áp đầu vào phải sao cho (trong khoảng 1...1,5 V) sao cho phần làm việc nằm trên phần tuyến tính có đặc tính của phần tử phi tuyến (xem Hình 8.14b). Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng phép tính gần đúng tuyến tính từng phần của đặc tính diode.

Phát hiện (giải điều chế)- một quá trình phi tuyến, trong đó tín hiệu thông điệp tần số thấp được tách ra khỏi tín hiệu tần số cao đã được điều chế. Phát hiện là một quá trình kỹ thuật vô tuyến điều chế nghịch đảo và do đó thường được gọi là giải điều chế.

7.4.1. Phát hiện tín hiệu điều chế biên độ.

Máy dò biên độ (AD). Hãy xem xét quá trình phát hiện trong trường hợp tín hiệu AM được điều chế một âm:

Sau khi phát hiện, chúng ta phải thu được tín hiệu thông báo tần số thấp. Do phổ của tín hiệu được điều chế tần số cao không chứa thành phần tần số thấp có tần số nên cần phải thay đổi phổ của tín hiệu được điều chế tần số cao và sau đó. cô lập thành phần tần số thấp của tín hiệu tin nhắn. Điều này xác định sơ đồ cấu trúc của AM (Hình 7.7a), trong đó phần tử phi tuyến biến đổi phổ của tín hiệu AM và sử dụng bộ lọc thông thấp (LPF), tín hiệu thông báo tần số thấp được tách ra khỏi tín hiệu đã chuyển đổi. quang phổ.

tần số sóng mang là tần số trên của phổ tín hiệu tin nhắn tần số thấp.

Cơm. 7.7. Mạch dò tín hiệu điều chế biên độ

a) sơ đồ khối;

b) mạch dò biên độ diode

Phát hiện hình vuông Khi tín hiệu được điều chế biên độ có biên độ thấp (0,3 V) được đưa vào đầu vào của máy dò, đặc tính dòng điện-điện áp của diode được xấp xỉ khá chính xác bằng đa thức bậc hai:

Để tín hiệu có dạng đến đầu vào của bộ dò biên độ

Thay (7.27) vào (7.26), ta được

Từ biểu thức này, rõ ràng là do đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến, diode đã thay đổi phổ của dòng điện đầu ra. Ở đầu ra của diode, dòng điện chứa một thành phần trực tiếp, một thành phần tần số thấp và hai thành phần tần số cao có tần số và tần số. Bộ lọc thông thấp sẽ lọc ra các thành phần tần số cao. Tụ điện ngăn cách không cho điện áp không đổi tạo ra trên điện trở truyền đến đầu ra máy dò R do dòng chảy của một thành phần dòng điện không đổi. Thành phần tần số thấp của dòng điện mang thông tin,

chạy qua một điện trở R, tạo thành điện áp đầu ra của máy dò tỷ lệ với bình phương biên độ tín hiệu đầu vào

Do đó, phát hiện như vậy được gọi là bậc hai.

Trong trường hợp điều chế với tín hiệu tần số thấp một âm, chúng ta thu được

Như có thể thấy từ (7.31), với tách sóng bậc hai, điện áp đầu ra, ngoài tín hiệu hữu ích có tần số, còn chứa một thành phần có tần số kép 2, tạo ra các biến dạng phi tuyến của tín hiệu truyền đi. Do đó, phát hiện bậc hai được sử dụng, ví dụ, để phát hiện các xung vô tuyến hình chữ nhật. Do độ méo phi tuyến lớn nên việc phát hiện bậc hai không được sử dụng trong phát sóng vô tuyến.

Phát hiện tuyến tính. Khi tín hiệu có biên độ lớn (= 0,5...1,0 V) được đưa vào đầu vào máy dò, hoạt động của máy dò tuyến tính thường được xem xét, coi diode là lý tưởng và đặc tính dòng điện-điện áp của nó gần đúng bằng một sự phụ thuộc tuyến tính từng phần

Như có thể thấy từ hình. 7.8 Dòng điện chạy qua diode chỉ là một phần của chu kỳ, tức là. diode hoạt động ở chế độ cắt với góc cắt<90 0 . В спектре импульсов тока содержится низкочастотная (нулевая) составляющая, основная гармоника с частотой и бесконечное количество гармоник с частотами кратными(см. ряд Фурье). В соответствии с неравенством (7.25), из всего спектраR.C.-bộ lọc thông thấp sẽ làm nổi bật thành phần có N= 0, thay đổi theo quy luật của tín hiệu thông tin tần số thấp,

Dòng điện tần số thấp chạy qua điện trở R, hình thành sức căng

Ở đâu – hệ số hài bằng không.

Ở chế độ trạng thái ổn định, điện áp được cấp vào diode. Góc cắt được xác định từ điều kiện: và từ đây

Trong trường hợp đơn giản nhất, một dao động được điều chế biên độ là sự kết hợp của ba tần số cao w, w + và w -, trong đó w là tần số sóng mang cao và tần số điều chế thấp. Vì không có tín hiệu tần số trong dao động điều chế nên Phát hiện nhất thiết phải liên quan đến chuyển đổi tần số. Các rung động điện được áp dụng cho một thiết bị (máy dò) dẫn dòng điện chỉ theo một hướng. Trong trường hợp này, các dao động sẽ biến thành một chuỗi các xung dòng điện cùng dấu. Nếu biên độ của các dao động được phát hiện là không đổi thì ở đầu ra của máy dò các xung hiện tại có độ cao không đổi ( cơm. 1 ). Nếu biên độ dao động ở đầu vào máy dò thay đổi thì độ cao của xung dòng điện sẽ thay đổi. Trong trường hợp này, đường bao xung lặp lại quy luật thay đổi biên độ của dao động điều chế cung cấp cho máy dò ( cơm. 2 ). Nếu các dao động chỉ được chỉnh lưu một phần, tức là dòng điện chạy qua máy dò theo cả hai hướng, nhưng độ dẫn điện của máy dò là khác nhau, thì Phát hiện cũng xảy ra. Vì vậy cho Phát hiện Có thể sử dụng bất kỳ thiết bị nào có độ dẫn điện khác nhau theo các hướng khác nhau, ví dụ: điốt . Phổ tần số của dòng điện đi qua diode phong phú hơn nhiều so với phổ của dao động điều chế ban đầu. Nó chứa một thành phần không đổi, một dao động tần số, cũng như các thành phần có tần số w, 2w, 3w, v.v. Để cách ly tín hiệu tần số, dòng điện điốt được đưa qua bộ lọc tuyến tính, bộ lọc này có điện trở cao ở tần số và điện trở thấp ở tần số w, 2w, v.v.. Bộ lọc đơn giản nhất bao gồm một điện trở R và thùng chứa VỚI, giá trị của nó được xác định bởi điều kiện w R.C.>> 1 và R.C. << 1 (см. Bộ lọc điện ). Điện áp đầu ra của bộ lọc này có tần số và biên độ tỷ lệ thuận với độ sâu điều chế của dao động đầu vào tần số cao.

Lít.: Strelkov S.P., Giới thiệu lý thuyết dao động, tái bản lần thứ 2, M., 1964; Siforov V.I., Thiết bị thu sóng vô tuyến, tái bản lần thứ 5, M., 1954, ch. 6; Gutkin L.S., Chuyển đổi tần số siêu cao và phát hiện, M. - L., 1953.

V. N. Parygin.

Cùng chiều cao (b). Bộ dò đăng ký thành phần không đổi của dòng điện." href="a_pictures/18/10/295655320.jpg">bộ dò dao động với biên độ không đổi (a); ở đầu ra