Сигналы фазовой телеграфии

Сигналом фазовой телеграфии (ФТ) называется такой высокочастотный сигнал, у которого фаза несущей частоты изменяется в соответствии с изменением амплитуды первичного телеграфного сигнала. Изменяемым (информационным) параметром при фазовой телеграфии (манипуляции) является фаза несущей, т.е. информация о передаваемых телеграфных посылках заключена в дискретном изменении фазы. Скачки фаз происходят в моменты времени, соответствующие границам элементов манипулирующего сигнала. В принципе, величина скачка может быть любой. Однако, лучшее различие двух сигналов ФТ обеспечивается от отличии их по фазе на p. Временные диаграммы показаны на рис. 1.

Рис. 1. Временные диаграммы сигнала ФТ

Полезная информация содержится в абсолютном значении фазы принимаемого сигнала.

Математическая модель сигнала ФТ может быть записана в виде:

. (1)

Т.е. при U_W (t) > 0 U_ФТ (t) = U (t),

а при U_W (t) £ 0 U_ФТ (t) = -U (t).

Поэтому сигналы ФТ часто называют противоположными сигналами.

Фазоманипулированный сигнал аналитически получается путем перемножения несущего колебания U_w (t) и первичного сигнала U_W (t), принимающего два различных значения +Е и –Е или +1 и –1.

U_ФТ (t) = U_W (t) U_w (t). (2)

Из (2) следует, что спектр ФТ сигнала можно определить, конкретизируя выражение для несущего колебания U_w (t) и первичного сигнала U_W (t). У сигнала ФТ в качестве ПЭС - U_W (t) используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов в которых заложена информация о сообщении.

Из рис. 1 и математической модели сигнала (1) видно, что фазовая манипуляция может быть получена как результат суммирования двух сигналов АТ с противофазными несущими:

. (3)

Значит, спектр ФТ сигнала находится суммированием спектров колебаний и . Напомним, что спектр АТ при Е = 1 определяется выражением:

(4)

Спектр определится по (4), а спектр как разность немодулированного колебания U_m cos w_Нt и сигнала , т.е.

(5)

Учитывая, что противофазно подставим (4) в (5), полученный результат в (3) и выполним необходимые преобразования, получим:

(6)

Из формулы (6) следует, что спектр ФТ сигнала в общем случае содержит несущее колебание, верхние и нижние боковые полосы частот, состоящие из спектральных составляющих с частотами w_Н ± kW. По структуре спектр подобен спектру АТ сигнала. Однако, амплитуды боковых составляющих в два раза больше, чем при АТ.

При Т/tu = 2 спектр сигнала примет вид:

(7)

Спектр сигнала ФТ описанного (7) показан на рис. 2.

Рис. 2. Спектр сигнала ФТ для Т/tu = 2

Из рис. 2 и формулы (7) следует, что при Т/tu = 2 в спектре отсутствует несущая. Ширина полосы частот ФТ соответствует полосе АТ:

F_ФТ = DF_AT = 2kF (8)

При фазовой телеграфии в интервалах одной посылки формируются колебания одинаковой частоты, но с различными начальными фазами, в зависимости от вида посылки (U_W (t) >0 или U_W (t)£0). ФТ сигналы отличаются постоянством амплитуды и вдвое большим уровнем спектральных составляющих по сравнению с АТ. По сравнению с ЧТ, сигналы ФТ имеют меньшую ширину спектра. Поэтому сигналы ФТ обладают максимальной помехозащищенностью. Однако, реализация этой помехозащищенности связана с серьезными техническими трудностями. Дело в том, что большая часть каналов связи отличается неопределенностью фазовых характеристик. Кроме того, для получения информации о фазе принимаемого сигнала на приеме необходимо иметь опорный генератор, у которого частота и фаза колебаний полностью совпадают с одной из излучаемых посылок. Этого можно достичь передачей специальных сигналов фазовой синхронизации. Но на такой сигнал требуются затраты мощности и ФТ теряет свои преимущества.