| 6.5.3. Synchronizace systémů s rozprostřeným spektrem | |
Velkým problémem u systémů a rozprostřeným spektrem je nastavení a posléze plynulé udržování synchronního režimu přijímaje vůči vysílači, které je nezbytnou podmínkou správné činnosti.
Velmi obtížné je především počáteční uvedení přijímaje do synchronního chodu. Jedna z možností spočívá v použití tzv. "klouzajícího korelátoru" [1]. Tzn. že se u kódové posloupnosti generované v přijímali plynule mění je i kmitočet a tak získaný signál se koreluje s přijímaným kódovým signálem. Speciálními obvody se pak zaregistruje okamžik přesné fázové shody obou průběhů, který signalizuje dosažení stavu synchronizace. Je-li znám navíc i časový program vysílání, je možné "zavěsit" vysílač i přijímač na stejný časový normál (např. vysílač Droitwich) a tím si nastavení synchronizace usnadnit.
Obr. 5 - Obvody pro udržování přijímače v synchroním režimu s vysílačem.
Poněkud jednodušší je následující udržení přijímače v synchronismu. Problém řeší u systému s přímou modulací např. obvod z obr. 5 [1], označovaný jako "smyčka sledující zpoždění" (delay-lock-loop). Základem obvodu jsou dva násobiče, na jejichž jeden vstup se přivádí přijímaná kódová posloupnost, která se získá koherentní demodulací vstupního signálu přijímače. Na druhý vstup násobičů přicházejí repliky posloupnosti generované v přijímači z nichž jedna je vůči ní o určitou dobu t zpožděna a druhá ji o tutéž dobu předbíhá (doba t je obvykle rovna době trvání jednoho nebo dvou bitů kódové posloupnosti). Oba výstupy násobičů se potom v diferenčním zesilovači odečtou, v dolní propusti vyfiltrují a tak získaným signálem se řídí kmitočet oscilátoru VCO, který je zdrojem hodinových impulsů pro generátor pseudonáhodné posloupnosti. Regulační smyčka uspořádaná popsaným způsobem potom nedovolí, aby se fáze přijímané kódové posloupnosti a posloupnosti vytvářené v přijímači vzájemně znatelněji rozcházely (smyčka je tedy zřejmě obdobou smyčky fázového závěsu PLL).
| 6.5.4. Další varianty systémů s rozprostřeným spektrem | |
V předchozím odstavci se popisují určité systémy s rozprostřeným spektrem. V praxi se však vyskytují i jejich varianty, které jsou sice založeny na stejném principu avšak z hlediska obvodového a nebo dokonce i systémového uspořádání se poněkud liší.
Obr. 6a, 6b - Varianty systémů s rozprostřeným spektrem
U systémů a přímou modulací se často používá alternativa vysílače znázorněná na obr. 6a. Hlavní rozdíl od zapojení z obr. 2a je v tom, že se zde nejprve sečte modulo 2 binární modulační signál s pseudonáhodnou binární posloupností a tak vzniklým (stále ještě binárním) signálem se v modulátoru B-PSK fázově klíčuje nosná vlna. Nehledě na odlišnost zapojení, poskytuje vysílač z obr. 6a za jinak stejných podmínek stejný výstupní signál, jako vysilač z obr. 2a.
Podobným způsobem je vytvořena i varianta vysílače systému se skokovou změnou kmitočtu nosné, zobrazená na obr. 6b. Také v tom případě se nejprve sečte modulační signál PCM s posloupností pseudonáhodných kódových skupin a teprve výhledným signálem se řídí výstupní kmitočet syntezátoru. Při takové koncepci zřejmě odpadá na vysílací straně primární modulátor stejně tak jako u zapojení podle obr. 6a.
Obr. 7 -
Varianta přijímače systému s přímou modulací, s korelátorem realizujícím
současně
přeměnu kmitočtu vstupního na mezifrekvenční
Varianta přijímače systému s přímou modulací kódovou posloupností je na obr. 7; zde nejprve pseudonáhodný binární signál fázově klíčuje pomocnou nosnou vlnu o kmitočtu fo, generovanou v místním oscilátoru přijímače. Získaný pseudonáhodný signál vf se v násobiči (působícím jako multiplikativní směšovač) směšuje se vstupním širokopásmovým signálem přenášejícím informaci. Na výstupu směšovače se kromě řady nežádoucích produktů směšování objevuje i informační signál, který je přeložen již do mezifrekvenčního pásma a navíc je zbaven pseudonáhodné modulace takže má opět úzkopásmový charakter. Zmíněným způsobem vstupní díl tedy vykonává nejen komparaci spektra vstupního signálu, ale také transpozici vstupního kmitočtu do mezifrekvenčního pásma, což je výhodné při dalším zpracování informačního signálu. Uvažované zapojení má však ještě jednu zcela zásadní přednost, a sice schopnost potlačovat vełmi účinně některé druhy rušivých signálů, které naopak u zapojení z obr. 2a bez transpozice kmitočtu vstupního signálu mohou působit velké potíže (viz dále).
Mnoho dalších obměn systémů s rozprostřeným spektrem by teoreticky bylo možné vytvořit tím způsobem, že by se např. v primárních modulátorech vysílačů z obr. 2a nebo z obr. 4 použilo místo modulací B-PSK či B-FSK jiných modulačních způsobů, a to nejen číslicových ale třeba i analogových (AM, FM, PM). Uvažované systémy jsou totiž invariantní v tom smyslu, že libovolná modulace aplikovaná na nosnou vlnu ještě před procesem rozprostření spektra zůstává i po jeho následující kompresi zachována [1]. V praxi se však uplatňují právě jen zmíněné modulace PSK a FSK, především proto, že již informační signály v základním pásmu jsou většinou digitalizovány, ale často i z celé řady dalších důvodů. Tak například u systému s přímou modulací kódovou posloupností se uplatňuje modulace B-PSK i proto, že vysokofrekvenční modulovaný signál má potlačenou nosnou vlnu, což je výhodné jednak z hlediska energetického, ale i z hlediska snazšího utajení vysílače před nepovolaným příjemcem; velkou roli pak hraje i skutečnost, že jako modulátorů vysílačů a násobičů (korelátorů) přijímačů se může použít technicky dokonale propracovaných a levných dvojitých diodových či tranzistorových vyvážených směšovačů.
Rozličnými způsoby potom mohou být řešeny i další bloky systémů s rozprostřeným spektrem. Velkou variabilitu nabízejí především obvody pro synchronizaci přijímače s vysílačem. V této souvislosti zdůrazněme, že otázka synchronizace ačkoliv velmi důležitá - není zatím v běžně dostupných odborných pramenech dostatečně podrobně zpracována. Proti tomu demodulátory PSK a FSK, určené v přijímači k demodulování již úzkopásmového signálu (s eliminovanou pomocnou modulací) se podrobně zkoumají v [1], [3] a početné jiné literatuře.
