Сигнального созвездия

(например, равного потенциалу коллектора) потенциала. К сигнальной пластинке подводится напряжение, существенно отличающееся от равновесного потенциала поверхности мишени. Запись производится пучком быстрых электронов, способных вызвать возбужденную проводимость. В месте падения записывающего пучка за счет возбужденной проводимости потенциал мишени смещается в сторону потенциала сигнальной пластинки, в результате чего на поверхности мишени создается потенциальный рельеф.

4) изменение напряжения сигнальной пластинки. Запись может производиться проектированием оптического изображения на фоточувствительную мишень. Этот способ записи применяется в телевизионных трубках (см. § 12.3).

При перезарядном считывании в момент разряда элементарных конденсаторов в цепи сигнальной пластинки проходит емкостный ток, создающий выходной сигнал. Так как на разряд конденсаторов тратится различный заряд (в зависимости от величины записанного сигнала), число электронов, возвращающихся с мишени на коллектор, оказываются промодулированным записанным сигналом. Поэтому выходной сигнал может быть получен также в цепи коллектора. При перезарядном считывании, если после первого считывания потенциальный рельеф полностью сглаживается, выходной сигнал в точности соответствует записанному. При многократном считывании выходной сигнал может иметь заметные искажения, особенно в передаче градаций серого (полутонов).

Потенциалоскопы с барьерной сеткой могут использоваться в различных режимах записи. Наиболее распространены режимы равновесной и неравновесной записи. В режиме равновесной записи входной сигнал подводится к проводящей подложке мишени — сигнальной пластинке. Выходная информация получается в цепи коллектора. При модуляции потенциала сигнальной пластинки входной информацией и одновременной развертке поверхности мишени смодулированным пучком потенциал всех элементов мишени будет доводиться до равновесного значения (равновесная запись), но заряд, необходимый для этого, будет различным в зависимости от мгновенной разности потенциалов между сигнальной пластинкой и поверхностью мишени. Таким образом, на поверхности мишени создается потенциальный рельеф (относительно сигнальной пластинки) .

Следует иметь в виду, что при записи ток коллектора изменяется в соответствии с потенциалом сигнальной пластинки, так как число вторичных электронов, уходящих с мишени, определяется потенциалом развертываемого элемента, т. е. в процессе записи выходной ток (ток коллектора) оказывается промоделированным входным сигналом, причем полярность выходного сигнала в процессе записи совпадает с полярностью входного сигнала. Эта особенность позволяет использовать потенциалоскоп с барьерной сет-

При использовании потенциалоскопа в режиме неравновесной записи входной сигнал подводится к модулятору прожектора, изменяя ток луча. В зависимости от тока луча в режиме а>\ будет изменяться число вторичных электронов, уходящих с мишени, т. е. на ее поверхности будет создаваться положительный потенциальный рельеф. Чем больше изменение тока луча, тем глубже потенциальный рельеф. При развертке мишени с записанной информацией смодулированным лучом происходит разряд элементарных концентраторов, т. е. считывание и в этом режиме является перезарядным. Ток коллектора при этом будет промодулирован в соответствии с распределением потенциала по мишени, выходные сигналы воспроизведут записанную информацию. Выходной сигнал может быть получен также в цепи сигнальной пластинки.

При записи к сигнальной пластинке подводится отрицательное относительно коллектора напряжение (несколько десятков вольт). Записывающий пучок модулируется входным сигналом, подводимым к модулятору записывающего прожектора. При развертке мишени записывающим пучком быстрые электроны легко пронизывают тонкую сигнальную пластинку и, проникая в слой диэлектрика, вызывают возбужденную проводимость. За счет возбужденной проводимости в месте падения пучка на мишень потенциал ее поверхности понижается, т. е. приближается к потенциалу сигнальной пластинки. Так как возбужденная проводимость зависит от тока «возбуждающего» ее пучка, модуляция тока записывающего пучка приводит к различному изменению потенциала элементов мишени. Большой ток записывающего пучка может привести к уравниванию потенциалов поверхности мишени и сигнальной пластинки.

Считывание производится смодулированным считывающим пучком, который при развертке поверхности мишени разряжает элементарные конденсаторы, доводя потенциал поверхности мишени до равновесного значения, равного потенциалу коллектора. При разряде элементарных конденсаторов в цепи сигнальной пластинки протекают емкостные токи. Выходной сигнал получается в цепи сигнальной пластинки. Благодаря большой глубине потенциального рельефа считывающий луч разряжает элементарные конденсаторы постепенно. Поэтому выходной сигнал с удовлетворительным отношением сигнал/шум может существовать при многократном считывании однократно записанной информации.

Считывание производится немодулированным пучком, разряжающим элементарные конденсаторы (перезарядное считывание). При разряде элементарных конденсаторов в цепи сигнальной пластинки проходит импульс емкостного тока, образующий выходной сигнал. Вследствие большой глубины потенциального рельефа каждый акт считывания не приводит к полному разряду элементарного конденсатора, т. е. потенциальный рельеф сохраняется. Так как «поддерживающий» пучок облучает поверхность мишени непрерывно, уменьшающийся потенциальный рельеф все время доводится до первоначальной глубины. Это происходит потому, что между сеткой-коллектором и мишенью ,в зависимости от знака накопленного заряда существует тормозящее или ускоряющее поле. Так как ускоряющее напряжение фиксирующего прожектора примерно равно первому критическому потенциалу, в случае тормозящего поля электроны «поддерживающего» пучка, подходя к мишени, замедляются и коэффициент вторичной эмиссии становится меньше единицы. При этом потенциал элементов с понизившимся при записи потенциалом доводится до равновесного значения, равного потенциалу катода «поддерживающего» прожектора. При наличии ускоряющего поля (положительная запись) электроны «поддерживающего» пучка, подходя к мишени, дополнительно ускоряются, что обеспечивает получение ст>1. При этом потенциал элементов мишени, на которых произведена запись, доводится до равновесного значения, равного потенциалу сетки-коллектора. Таким образом, несмотря на считывание, разрушающее потенциальный рельеф, он непрерывно восстанавливается и сохраняет прежнюю глубину, определяемую разностью равновесных значений потенциала при о<1 и а>1 (потенциал катода фиксирующего прожектора и потенциал сетки-коллектора).

ка и степенью вакуума (наличием ионов). Хорошо изготовленная трубка допускает несколько миллионов считываний без существенного искажения выходного сигнала. Как в любой системе с биста-бильной записью, воспроизведение полутонов в этой трубке невозможно. Точно так же, поскольку запись и считывание выполняются одним прожектором, эти операции могут выполняться только поочередно. В литературе описаны трубки, работающие по рассмотренной схеме, но имеющие три прожектора (записывающий, считывающий и «поддерживающий»), что позволяет производить запись и считывание одновременно. В потенциалоскопах с бистабильной записью могут использоваться' мозаичные мишени, позволяющие существенно увеличить глубину потенциального рельефа. Мишень такого потенциалоекопа, кроме сигнальной пластинки и слоя диэлектрика, имеет мозаику, состоящую из проводящих частиц, изолированных друг от друга и расположенных на поверхности диэлектрика. Мозаичная мишень при большой глубине потенциального рельефа имеет некоторые преимущества. При бистабильной записи и большой глубине потенциального рельефа разность потенциалов между соседними элементами мишени может достигать 100 в и выше. Большие поверхностные градиенты потенциала могут вызвать смещение зарядов по поверхности однородного диэлектрика, что приводит к появлению ложных сигналов. При наличии проводящей мозаики потенциал каждой мозаичной частицы уравнивается за счет ее проводимости. В этом случае токи утечки через потенциальные границы между частицами мозаики, имеющими разный потенциал, могут компенсироваться увеличением или уменьшением заряда всей поверхности мозаичной частицы за счет вторичной эмиссии, вызываемой «поддерживающим» пучком. Мозаичная мишень представляет собой пластинку однородной слюды. С одной стороны слюда покрыта слоем серебра, образующим сигнальную пластинку; на другую сторону слюды нанесена мозаика, состоящая из отдельных (изолированных друг от друга) частиц бериллия. Применение бериллия объясняется сравнительно низким (около 50—60 в) и стабильным значением первого критического потенциала, что имеет существенное значение для «поддержки» потенциального рельефа фиксирующим электронным пучком. В остальном устройство и принцип действия потенциалоскопа с мозаичной мишенью не отличаются от описанного выше.

Считывание происходит при освещении элементарных фотокатодов внешним источником света. При этом потенциал сигнальной пластинки (и фотокатодов) устанавливается отрицательным относительно коллектора( проводящего покрытия). Испускаемые фотокатодами (за счет освещения) электроны ускоряются полем коллектора и фокусируются однородным продольным магнитным полем, создаваемым длинной катушкой, надетой на цилиндрическую часть колбы. Потенциальный рельеф действует подобно управляющей сетке электронной лампы: электроны с фотокатодов, расположенных вблизи отрицательно заряженных элементов мишени, тормозятся и не доходят до экрана или доходят в меньшем количестве. Так как однородное магнитное поле переносит электронное изображение с мишени на экран, записанный сигнал воспроизводится на экране в виде изображения.

Чтобы определить вероятность ошибки при КАМ, мы должны конкретизировать точки сигнального созвездия. Начнём с сигнального ансамбля КАМ, который имеет М = 4 точки. 5.2.14 иллюстрирует два таких ансамбля. Первый (а) -это четырёхфазный модулированный сигнал, а второй (Ь) - это четырёхфазный сигнал КАМ с двумя уровнями амплитуд, обозначенными А} и А2, и четырьмя значениями фаз. Поскольку вероятность ошибки определяется минимальным расстоянием между парой сигнальных точек, примем

что совпадает со средней мощностью для четырёхфазного сигнального созвездия. Следовательно, для всех практических применений вероятность ошибки двух ансамблей сигналов одинакова. Другими словами, нет преимущества двухамплитудного сигнала КАМ относительно четырёхфазной модуляции.

a) Возможно ли сопоставить три бита данных каждой точке сигнального созвездия так, чтобы ближайшие (соседние) точки отличались бы только в одном битовом символе?

I 5.21. Для сигнального созвездия КАМ, показанного на

сигнальными точками, как показано на 8.3.2. Интересно заметить, что для прямоугольного сигнального созвездия, каждый уровень расчленения увеличивает

Используем их в объединении с восьми точечным сигнальным созвездием, например, восьми фазовой ФМ или восьми точечной КАМ. Два кодированных символа используются для выбора одного из четырех подобразов сигнального созвездия, в то время как оставшийся информационный символ используются для выбора одной из двух точек внутри каждого подобраза. В этом случае Л, = 1 и k2 = 1. Решётка с четырьмя состояниями показанная на 8.3.4(А), является в основе своей решёткой для свёрточного кода со скоростью 1/2 с добавлением параллельных путей в каждой позиции для размещения

Решётчатая кодированная модуляция. Рассмотрим использование сигнального созвездия 8-и уровневой ФМ в объединении с решётчатым кодом. В качестве образца при измерении выигрыша кодирования используем не кодированную четырехфазовую ФМ (4 ФМ). Не кодированная 4 ФМ использует сигнальные точки либо подобраза В0 либо В1 на рис 8.3.1, из которого видно, что минимальное расстояние сигнальных точек равно л/2??. Заметим, что этот сигнал соответствует тривиальной решётке с одним состоянием и четырьмя параллельными переходами состояний, как показано на 8.3.6(а).

евклидовым расстоянием 2V&, что тоже равно Дв. Таким образом, выигрыш кодирования в 3 дБ ограничивается расстоянием параллельных переходов. Больший выигрыш в качестве относительно не кодированной 4 ФМ можно достичь путём использования решётчатых кодов с большим числом состояний, что позволяет исключить параллельные переходы. Решётчатые коды с восемью или большим числом состояний следует использовать различимые переходы для получения больших значений Дв. Например, на 8.3.8 мы иллюстрируем решётчатый код с восемью состояниями, разработанный Унгербоеком (1982 год) для 8 ФМ сигнального созвездия.

Базовый принцип расчленения ансамбля легко расширить на большие сигнальные созвездия с ФМ, которые дают большую частотную эффективность. Например, 3 (бит/сТц) можно достичь или не кодированным 8 ФМ или кодированной модуляцией 16 ФМ с решётчатым кодом. Унгербоек (1987) предложил решётчатые коды и рассчитал выигрыш кодирования, достигнутый посредством простых свёрточных кодов со скоростью 1/2 и 2/3 для 16 ФМ сигнального созвездия. Эти результаты суммированы ниже.

внутри подобраза и они приводят к параллельным переходам в решётке из восьми состояний. Таким образом, 16 КАМ включает два параллельных перехода в каждой ветви решётки. В более общем виде, выбор М — 2ю+! -точечного сигнального созвездия КАМ подразумевает, что решётки с восьмью состояниями содержат 2"'~2 параллельных переходов в каждой ветви.

Задание сигнальных подобразов для переходов основывается на том же наборе базовых (эвристических) правил, описанных выше 8 ФМ сигнального созвездия. Так четыре (ветвевых) переходов, начинающихся от или входящих в то же состояние, задаются подобразами D0, Д, D4, D6 или Д, Z)3, D5, D1. Параллельные переходы задают сигнальные точки, содержащиеся внутри соответствующих подобразов. Этот решётчатый код с восьмью состояниями обеспечивает выигрыш от кодирования 4 дБ. Евклидово расстояние параллельных переходов превышает свободное евклидово расстояние и, следовательно, качество кода не ограниченно параллельными переходами.