Экономичная радиосвязь

[georgii2]

Способ передачи аналоговых (например звуковых) сигналов, позволяющий снизить энергопотребление передатчика на три и более порядка.


Аналоговый (звуковой) сигнал делится усилителем, работающим в режиме класса Д, с помощью широтно-импульсного модулятора на некоторое количество импульсов разной длительности, зависящей от уровня аналогового сигнала. Затем, каждый из этих импульсов преобразуется, с помощью логических микросхем, в два коротких информационных импульса, обозначающих начало и конец исходного импульса. Эти короткие импульсы и передаёт передатчик. В приёмнике, с помощью логических микросхем короткие информационные импульсы преобразуются в исходные импульсы усилителя, работающего в режиме класса Д.

Для наибольшей экономии энергопотребления передатчика, длительность информационных импульсов делается равной длительности импульсов передатчика.

Например: Частота передатчика - 400 Мгц, частота широтно-импульсного модулятора - 25 Кгц. Соответственно передатчик передаст за 1 сек. - 25 000 * 2 = 50 000 информационных импульсов.

При частотно-модулированном способе передачи сигналов передатчик передаст 400 000 000 импульсов. Выигрыш - 400 000 000 / 50 000 = 8 000.

Способ позволяет сузить полосу пропускания по частоте, до пределов достигнутой возможности аппаратуры.

Один из информационных импульсов является тактовым. Данный способ позволяет кодировать передачу с большим количеством вариантов. Например: импульсы делаются двойными, тройными... , кодируются, например двоичным кодом, могут передаваться на нескольких, причём разных для тактового и информационного импульса частотах итд. Предполагаю, что передача по нескольким каналам позволит получить помехоустойчивую связь даже при белом шуме.

Способ применим, также в оптическом и других диапазонах.

Позволит и передачу в ультразвуковом диапазоне в воде.

Кто в теме, пользуйтесь на здоровье.

[UrfinJ]

Отличная провокация Не зря тут был упомянут генератор белого шума.)

[georgii2]

Ну, провокацией, здесь можно считать, только приведённый пример. Главное, здесь всё таки был, показ принципа.

Возьмём для примера лазерный передатчик. В случае передачи прямоугольных импульсов усилителя класса Д, время излучения в среднем будет 50% от общего. Если информационные импульсы сделать длиной 10^-9 сек, то экономия на передаче составит -
5 * 10^-1 сек / 5 * 10^4 * 10^-9 сек = 10^4 раз.

Для передачи в эфире, в приведённом выше примере, в качестве логического сигнала, несущего информацию о времени начала или конца прямоугольного импульса усилителя класса Д, придётся посылать пакет из, например, десяти импульсов передатчика. Соответственно, выигрыш уже будет в десять раз меньше, но тем не менее достаточно значительным.

По приёме, информационные сигналы, Т-триггером, преобразуются в импульсы идентичные исходным импульсам усилителя класса Д.

Предвижу вопрос, а как приёмник определит где начало и где конец исходного импульса ? В случае передачи монозвука типа воки-токи, не будет иметь значения в какой фазе работает динамик. В иных случаях, конечно, надо идентифицировать, хотя бы, тактовый сигнал.

В случаях, когда экономия энергии передатчика имеет решающее значение, данный способ и должен пригодиться.

[UrfinJ]

georgii2 просто супер, улыбаюсь не могу, зажигает очень здорово, молодец

[Borisv]

Ку!
А, начнём защисяться-восстанавливаться, придём к какому - нибудь протоколу?
Очччень интересно! И здорово!
Спасибо!

[georgii2]

Ошибочка вышла!

Всему виной то, что я не копенга... тьфу, некомпетентен !

На пост меня подвигло то,что :

1. О такой экономии не слышал.

2. Цифры передаются и с помощью амплитудной модуляции.

3. При цифровой связи, аналоговый сигнал тоже делится, т.е. производится дискретизация, затем передаётся оцифрованное значение данного участка сигнала.
В предложенном же способе, единицы несут лишь логическую роль.

Постом этим, ни на что не претендую, в том числе и на авторство, мне известно, что придумать что-либо новое достаточно непросто.

Просто надеялся, что это кому-нибудь окажется полезным.

[UrfinJ]

На 4 лавинных транзисторах КТ603, можно получить 1 Кватт мощности или 200 Ампер в нагрузке. Это реально, давно известно и описано в книгах)
Порядок следования импульсов неважен, это уже мелочи.

В общем... За попытку плюс! )))

[DMJ]

Читайте учебники! Дальность радиосвязи зависит от СРЕДНЕЙ, а не от импульсной мощность передатчика. Приблизительно одинаковый результат можно получить, излучая мощность 1 Вт непрерывно или импульсы мощностью 1 кВт и длительностью 0,1 мкс, повторяющиеся с периодом 100 мкс. Конечно, при одной и той же средней мощности дальность зависит и от вида модуляции, но не очень сильно. Принципиально невозможно увеличить ее за этот счет более, чем в несколько раз, а чаще всего только на десятки процентов,.

[georgii2]

Как сказал мой друг: Ты не принцип выложил, ты социологический тест запустил. Можно спокойно исследование делать на тему - отношение к высказываемым идеям и изобретателям. Не знаю, может он и прав, я далёк от этой области.
В большинстве мест был встречен прямо таки с визгом по поводу приведённого примера. На других, объяснили ошибку, относящуюся к примеру. По поводу принципа говорили и ИКМ и дельта-модуляция, но по поводу именно такого способа, точно, никто не дал ссылку. Дней десять назад получил более-менее надёжную сеть, сам точно такой же способ тоже не нашёл, не берусь настаивать, возможно ещё найду. К сожалению пока не смог выложить рисунок.
Что сам считаю в свете поправок? Да, принцип, по сравнению с цифровым способом практически никакой экономии в АМ и уж точно в ЧМ не даёт. Но, по моему мнению, такой принцип используемый с применением частотной модуляции позволит делать и приёмник, и передатчик полностью на логических схемах с ключами на выходах, что очень упростит и схемы и их отладку. В оптическом диапазоне и СВЧ, как мне сказали, принцип вполне применим, но опять же не может дать большую экономию. Схемы использующие АМ, тоже только на мой взгляд будут намного проще.

И хочу задать вопрос к компетентным товарищам: А каков будет спектр сигнала в приведённом в начале топика примере, если инфомационный импульс передавать пакетом из, например, 80-ти импульсов передатчика, причём форма этого пакета будет приближена к синусоиде, насколько это возможно? То есть первые и последние импульсы будут минимальной мощности, а по мере приближения к средним импульсам амплитуда будет расти.

[DMJ]

Вообще-то спектр импульсного сигнала бесконечен. Но его эффективная ширина, в которой лежит 90 и более процентов энергии, обратно пропорциональна длительности самого короткого из передаваемых импульсов. Эффективная ширина спектра прямоугольного радиоимпульса приблизительно (2,2...2,5)/tи. Если передается не один импульс, а их последовательность, то ширина и форма огибающей ее спектра остается такой же, как у одиночного импульса, но спектр становится не сплошным, а линейчатым, причем интервалы между его "палками" равны частоте повторения импульсов. Если импульсы следуют пачками, то каждая "палка" распадается на ряд новых, следующих с частотой повторения пачек. Ну и так далее.

Учтите, что на каждую "палку" спектра приходится определенная доля энергии сигнала, поэтому приемник должен "собирать" их максимальное количество. А в пустых частотных интервалах между "палками" находятся шумы и помехи. Обычный приемник с прямоугольной или близкой к ней по форме полосой пропускания, равной ширине спектра сигнала, соберет и все эти помехи, так что вместо выигрыша получится проигрыш. Существует теория оптимальной фильтрации, которая доказывает, что для сигнала любой формы (в том числе предлагаемого Вами) можно создать оптимальный фильтр, поместить его в приемник и получить на выходе отношение сигнал/шум не хуже, чем при передаче и приеме непрерывного сигнала, мощность которого равна средней мощности фактически используемого. Заметьте, не хуже. Лучше получить нельзя. Закон сохранения энергии не позволяет.

Хочу развеять еще одно заблуждение. При передаче по радиоканалу любых импульсов их фронты на выходе приемника под действием шума и помех обязательно "дрожат". Никакие ограничители, компараторы и пороговые устройства этого дрожания не устраняют. Так что качество восстановленной ШИМ получается весьма низким.