Алматинский Институт Энергетики и Связи

Конспект лекций

по ОМСС

Алматы 2004

СОСТАВИТЕЛИ: Б.Б. Агатаева, О.Н. Барелко. Многоканальные системы связи. Часть 1. Конспект лекций (для студентов всех форм обучения специальности 380240 – Многоканальные телекоммуникационные системы). – Алматы: АИЭС, 2004. – 79с.

Конспект лекций состоит из двух частей (часть 1 и часть 2). Часть 1 посвящена вопросам многоканальных аналоговых телекоммуникационных систем и необходима при изучении дисциплин, связанных с этой тематикой. Часть 2 конспекта посвящена вопросам многоканальных цифровых телекоммуникационных систем.

Конспект лекций предназначен для студентов всех форм обучения по специальности 380000 – Радиоэлектроника и телекоммуникации.

Ил. 58, табл. 1, библиогр. 10 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доц. С.В. Коньшин.

Печатается по плану издания Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2004 г.

Содержание

Введение........................................................................................................ 4

1 Лекция №1. Система передачи электрических сигналов

первичных сетей. Основные характеристики сигналов............................ 5

2 Лекция №2. Усилители аппаратуры МКСП.............................................. 15

3 Лекция №3. Преобразователь частоты. Генераторное

оборудование............................................................................................ 20

4 Лекция №4. Способы преобразования боковых полос в

преобразовательных аппаратах МСП с ЧРК............................................ 28

5 Лекция №5. Методы формирования сигналов ОБП................................. 36

6 Лекция №6. Аппаратура многоканальной системы передач

с частотным разделением сигналов.......................................................... 45

7 Лекция №7. Система передачи К-60П....................................................... 49

8 Лекция №8. Особенности СП для местных сетей................................... 55

9 Лекция №9. Системы передачи, используемые в ГТС. Типовая

многоканальная аппаратура КАМА (30 каналов)...................................... 61

10 Лекция №10. (продолжение).................................................................... 64

11 Лекция №11. Помехи в линейных трактах проводных СП с ЧРК.......... 68

12 Лекция №12. Системы передачи с ЧРК.................................................. 77

Список литературы...................................................................................... 79

Введение

С изменениями условий жизни, развитием культуры и техники средства общения между людьми (средства связи) непрерывно совершенствуются. Сегодня средства связи стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта. Современные системы связи должны не только гарантировать быструю обработку и надежность передачи информации, но и обеспечивать выполнение этих условий наиболее экономичным способом. Высокая стоимость линии связи объясняет разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно. Такие системы передачи называются многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной. Основной задачей, которая решается при создании многоканальной связи, является увеличение дальности связи и числа каналов.

Рисунок 1 – Структурная схема системы связи

Развитие многоканальной связи начинается с создания дуплексных усилителей.

В 1915 г инженер, капитан русской армии В.И. Коваленков продемонстрировал макет ламповых телефонных трансляторов на Всероссийском съезде инженеров-электриков. Предложенная им идея двустороннего действия с дифференциальной системой (ДС) соединения до сих пор остается основой построения дуплексных усилителей каналов ТЧ. В 1922 г в селе Бологое был установлен первый телефонный транслятор системы Коваленкова, обеспечивающий уверенную связь Петрограда с Москвой. Были организованы телефонные магистрали большой протяженности (Москва-Тбилиси, Москва-Магнитогорск и др.), т.е. на этом этапе теоретически была решена проблема увеличения дальности.

В 1930 г появилась отечественная трехканальная аппаратура.

В 1940 г была сдана в эксплуатацию первая 12-тиканальная система передачи по воздушным линиям из цветных металлов. После войны техника многоканальной связи сигнала развивалась особенно интенсивно. Было налажено производство симметричного кабеля, разработана под него аппаратура К–12,24,60, К–24–2. Для передачи по коаксиальным кабелям разработаны системы К–120, К–1920, К–300, –3600, К–2700, К–5400, К–10800.

В 1960-х годах началась разработка аппаратуры для цифровых систем передачи с временным разделением каналов (ЦСП с ВРК).

В 1970-х годах началась разработка и исследование волоконно-оптических систем передачи (ВОСП).

В 1980-х годах появились первые волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), а затем ВОСП. В настоящее время на городских телефонных сетях (ГТС) активно внедряются ВОСП на базе метода импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), такие, как ИКМ–120 4/5, ИКМ–48–5 (Сопка–1), на магистральных и зоновых сетях – «Сопка–2», «Сопка–3», «Сопка–4», «Сопка–5» и др.

Автоматизированные сети связи (АСС) делятся на два вида: первичная сеть и вторичная сеть связи.

Первичная сеть включает в себя совокупность сетевых узлов, станций, типовых сетевых каналов и трактов, имеющих универсальное назначение, и представляет собой систему каналов общего пользования.

Первичная сеть делится на магистральную и международную. Магистральная сеть обеспечивает связь на расстояние 12500 км., зоновая сеть – 600 км, местная сеть (сельская) – до 30 км.

В качестве направляющих систем для первичной сети широко используют симметричную и коаксиальную систему кабелей связи, оптический кабель, воздушные линии связи, радиорелейные линии (РРЛ) и спутниковую связь.

В настоящее время на магистральной сети используют многоканальные системы с частотным (ЧРК) и временным (ВРК) разделением каналов. На местных и зоновых сетях преобладают системы с ВРК, поскольку они требуют более широкую полосу частот для передачи сигнала.

1 Лекция №1. Система передачи электрических сигналов первичных сетей. Основные характеристики сигналов

Современные системы передачи (СП) должны обеспечивать передачу различных сигналов:

- телеграфные (ТЛГ);

- телефонные (ТЛФ);

- телевизионные (TВ);

- передачи данных (ПД) и т. п.

Все эти сигналы являются случайными функциями времени и наиболее полно могут быть описаны с помощью многопарного распределения плотности вероятности.

Любой сигнал характеризуется тремя основными показателями:

а) длительность сигнала – интервал времени, в течение которого сигнал существует. Чем меньше длительность сигнала, тем меньше времени линия будет занята;

б) ширина спектра – полоса частот, в пределах которой сосредоточена основная энергия сигнала. В большинстве случаев спектр нужно ограничивать. В частности, полоса частот:

1) телефонного канала

D F_ТЛФ = 0,3 – 3,4 кГц;

2) систем звукового вещания

D F_ЗВ = 300 – 10000 Гц или 0,3 – 10 кГц;

3) телевизионного канала

D F_ТВ = 6,5 МГц;

4) передачи данных

F_ПД = 1,5 Бод;

5) факсимильной связи

F_факс = 180 кГц;

в) динамический диапазон – отношение наибольшего мгновенного значения мощности Р_max сигнала к наименьшей P_min:

Д_c = 10*lg , [дБ],

где P_min– определяется качеством передачи информации,

при которой сигнал может быть выделен из помех (часто P_min = Р_шума):

Д_ТЛФ = 35 – 40 дБ Д_{симф оркестра}> 95 дБ

Д_факс = 20 – 30 дБ Д_{комп диск}> 92 дБ

Д_ТВ = 40 дБ Д_{магн
ленты}> 40 – 60 дБ

Д_{пластинка} > 35 дБ

Уровни передач

Оценка количественных соотношений между мощностями, напряжениями и токами обычно приводится в логарифмических единицах, это объясняется рядом причин:

- упрощаются операции: умножение-сложение, деление-вычитание, возведение в степень;

- наше ухо имеет логарифмическую зависимость. Мы можем качественно судить о передаваемой информации.

Уровни мощности

Р_м = 0,5*ln , [Нп]; (1.1)

Р_н = 0,5*ln, [Нп]; (1.2)

Р_м = 10*lg [дБ]; (1.3)

Р_i_,н= 20*lg , [дБ]; (1.4)

Р_х = ;

Р_о = ,

где Z_x, Z₀–входное сопротивление трактов в точке измерения и в начале линии Zx = Zo = V = I.

Если подставим Р_х и Р_ов формулу (1.3), то получим

Pм = 10 * lg= 10 * lgê- 10 *l g= P_н-10 * lg .ê

Аналогично

Р_м= Р_т+10*lg .

Если измеренные величины Р,U,I отнести к так называемым стандартным величинам, т.е. принятым за нулевой уровень, то значения

Р_о = мВт; I_o = 1,29 мА;

U_o = 0,775 В; Z_o = 600 Ом

будут номинальными. Тогда уровни сигнала будут называться абсолютными.

Если уровни Р,U,I в рассматриваемой точке цепи определены относительно точки, принятой за начало тракта (иначе говоря точка нулевого отсчета уровня – ТНОУ), то эти уровни будут называться относительными

Р_{м отн}= Р_мх – Р_мо;

Р_{н отн}= Р_нх – Р_мо;

Р_{т отн}= Р_ix –P_io.

В этом же случае

Р_{м отн}= Р_{н отн}–10 * lg ;

Р_{м отн}= Р_{т отн}+10 * lg.

Виды каналов передачи

Для удовлетворительной передачи (приема) сигналов необходимо, чтобы динамический диапазон и ширина спектра сигнала соответствовали аналогичным характеристикам каналов передачи. Но поскольку у различных сигналов эти параметры различны, то использовать любой канал для передачи любого сообщения невозможно. Поэтому существует стандартный набор типовых каналов. В качестве типового канала можно принять канал с эффективной передаваемой полосой частот 0,3-3,4кГц, которая соответствует ширине спектра канала телефонного сигнала. Параметры этого канала выбраны так, что по нему можно передавать и факсимильные, телеграфные сигналы со скоростью до 9600 Бод. Данный канал получил название канала тональной частоты (ТЧ). Каналы для передачи более широкополосных сигналов получаются из каналов ТЧ.

Выделяют два основных вида широкополосных каналов.

Первичный – эффективно передаваемая полоса частот:

а) I – 65 ¸ 103 кГц;

б) II – 330 ¸ 530 кГц;

в) III – 900 ¸ 1900 кГц.

Каналы I и II группы используются для скоростной передачи данных и для передачи газет. Каналы III группы используются для передачи телевизионных сигналов с частотой ³ 6,5 МГц.

Вторичный – занимаемая полоса частот:

а) I – 60 ¸ 108 кГц;

б) II – 312 ¸ 552 кГц;

в) III – 812 ¸ 2044 кГц.

Все это организуется через коаксиальный кабель, через РРЛ и спутниковую связь.

Принципы построения многоканальных СП

Совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу N каналов по одной физической цепи (стволу), называется N-канальной или многоканальной системой передачи (МСП). В состав СП, кроме среды распространения, входят оконечные и промежуточные станции. Упрощенная схема МСП показана на рисунке 2.

Модулятор (М) преобразует исходный сигнал С₁(t)-С_N(t) в соответствующие электрические сигналы U₁(t)-U_N(t). Далее в устройстве объединения (УО) полученные N канальных сигналов объединяются в групповой сигнал DU(t), который передается по физическим цепям. Поскольку в физической цепи присутствуют затухание и помехи, то в промежуточную станцию (ПС) сигнал попадает в искаженном виде. Задача ПС заключается в усилении и восстановлении сигнала DU(t)+U_помехи(t) в первоначальную форму DU(t). Этот групповой сигнал DU(t) с физической цепи поступает на оконечную станцию приемной части (ОСпр) и попадает на устройство разъединения (УР).

УО – устройство объединения;

УР – устройство разъединения;

С₁(t)–С_N(t) – исходные сигналы;

U₁(t)–U_N(t) – электрические сигналы.

Рисунок 2 – Упрощенная схема МСП

В свою очередь в УР поступивший групповой сигнал DU(t) разделяется на N канальных сигналов U₁(t)–U_N(t). Эти канальные сигналы поступают на соответствующие демодуляторы (ДМ), где после демодуляции из U`(t) получается исходный сигнал С`(t), который подается по назначению.

В общем случае С₁(t) на входе и С`₁(t) на выходе будут отличаться друг от друга наличием искажений и помех.

При построении МСС используют два метода объединения канальных сигналов в групповой:

- система с частотным разделением каналов (ЧРК);

- система с временным разделением каналов (ВРК).

При ЧРК за каждым каналом в линии закрепляется определенный спектр частот. Поэтому задача преобразователей ОС заключается в переносе исходного спектра частот сигнала в полосу частот, отведенную данному каналу в линии. Это смещение или перенос частот (спектра) может осуществляться с помощью амплитудной (АМ), фазовой (ФМ) или частотной (ЧМ) модуляций.

ПФ – полосовой фильтр;

ГО_пер, ГО_пр – генераторное оборудование передающей и приемной частей;

ФНЧ – фильтр нижних частот.

Рисунок 3 – Упрощенная структурная схема МСП с ЧРК

Исходный сигнал F_min–F_max с помощью модулятора переносится в соответствующую ему область в линейном спектре. Для переноса частот на модуляторы от ГО_пер подаются соответствующие несущие частоты.

Несущие частоты, подаваемые на модулятор, выбраны таким образом, чтобы спектры частот канальных сигналов в линейном спектре не перекрывались. На выходе модулятора ставятся ПФ для того, чтобы пропустить те сигналы, которые соответствуют исходному сигналу, и отфильтровать ненужные линейные сигналы. Они пропускают разные полосы частот. Затем эти сигналы объединяются в групповой сигнал, ширина которого

Δf_гр = 2*N - f₁.

На входе приемной части ставятся ПФ, которые выделяют полосы частот f₂_N_-1–f₂_N. На ДМ подаются электрические сигналы f_н1–f_н_N. Также на ДМ от ГО_пр подаются несущие частоты, такие же, какие использовались в ГОпер. В ДМ производится обратный процесс модуляции, т.е. перенос спектра из частотной области в линейный спектр и преобразование электрических сигналов в исходный сигнал. То, что вместе с сигналами пришло (помехи, шум) с линии подавляется в ФНЧ. На выходе ФНЧ получаем F_min–F_max. Здесь уместно привести пример для системы В–3–3:

Рисунок 4 – Схема образования линейного спектра в системе В–3–3

Рисунок 5 – Схема системы К–60

Первый канал К–60 занимает в линейном спектре 12,3–15,4 кГц. Эта полоса частот образуется путем использования трех ступеней преобразования исходного сигнала 0,3–3,4 кГц. Можно перенести в линейный спектр частоты 12,3–15,4 кГц одной ступенью преобразования по 12 кГц.

Ширина спектра канальных частот Δf_кан и ширина спектра исходных частот ΔF в общем случае могут быть не равны друг другу, т.е.

Δf_кан ³ ΔF.

Очевидно, что лучше всего будет, когда Δf_кан = ΔF. Тогда в одной и той же полосе частот группового сигнала можно уложить большее количество каналов. Для полного разделения канальных сигналов на приемной части необходимо, чтобы ПФ приемника имел идеальную характеристику.

У реальных фильтров амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) отличается от идеальных фильтров, и поэтому для надежного разделения каналов вводят защитный интервал Δ f _защ(рисунок 6).

Δf_защ – защитный межканальный интервал, Δf_защ = 0,9 кГц

Рисунок 6 – Защитный интервал

При временном способе разделения каналов (ВРК) по цепи передается последовательность очень коротких импульсов, амплитуда которых равняется мгновенному значению исходного сигнала в соответствующие моменты времени. После передачи импульса первого канала идут импульсы второго, третьего и i–ого, а потом снова первого, таким образом, цикл передачи повторяется.

Временное разделение осуществляется достаточно просто (рисунок 7). Если по цепи передается последовательность импульсов, то интервал между импульсами одного и того же канала заполняется импульсами других каналов. При передаче по каналам непрерывных сигналов (речевых) их необходимо подвергнуть дискретизации по времени. В результате этого непрерывные сигналы преобразуются в последовательность импульсов разной амплитуды.

Исходные сигналы С₁(t)–С_N(t) проходят через ФНЧ, ограничивающие их полосу частот. После сигнал подается на электронные ключи (Кл), которые замыкаются на короткий момент времени импульсом (сигналом), подаваемым с ГО _пер. Таким образом, при последовательном замыкании ключей К_л1-К_л_N источник исходного сигнала на короткое время подключается к линиям, т.е. в физическую линию (цепь) будет передана последовательность коротких импульсов по очереди каналов. Частота замыкания ключа одного и того же канала называется частотой дискретизации. По теореме Котельникова

f_д ³ 2*F_мах и Т_д = ,

где Т_д – период следования канальных интервалов;

f_д – частота дискретизации.

СС – синхросигнал;

ФСС – формирователь синхросигнала;

ПрСС – приемник синхросигнала.

Рисунок 7 – Упрощенная схема МСП с ВРК

На приемной части ключи соответствующих каналов должны замыкаться в момент времени перехода импульса этого канала. ФНЧ из полученной импульсной последовательности восстанавливает спектр сигнала, который присутствует в спектре импульсной последовательности. Очевидно, что для правильного разделения каналов необходима синхронизация работы ключей передатчика и ключей приемника. Для синхронизации в импульсы последовательно от ФСС вводится синхросигнал. Синхросигнал по своим параметрам отличается от импульса канальных сигналов. Для выделения СС из основного сигнала на приемной части ставят ПрСС. Этот синхросигнал управляет ГО приема, чтобы обеспечить правильную последовательность замыкания ключей. Принцип работы МСП с ВРК показан на рисунке 8.

Интервалам времени между импульсами одноименных каналов соответствуют Т_д= 125 мкc при f_д= 8 кГц. Длительность импульса канального сигнала t₀выбирается сравнительно небольшой. Между импульсами вводится импульс-промежуток или защитный интервал, который необходим для надежного разделения каналов. Импульс синхросигнала по какому-либо параметру (в нашем случае по длительности) отличается от импульсов разговорных каналов. В данном случае МСП с ВРК реализует амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), в которой амплитуда импульса соответствует мгновенному значению сигнала.

Метод АИМ обладает очень низкой помехозащищенностью, поскольку помеха, прежде всего, воздействует на амплитуду сигнала. Поэтому для практической реализации МСП с ВРК используют более помехозащищенные системы передач (СП). Например: использование ИКМ с фазоимпульсной модуляцией (ФИМ).

Рисунок 8 – Принцип работы схемы МСП с ВРК

Среда распространения сигнала

Образование типовых каналов передачи обеспечивается системой передачи, одной из составных частей которой является среда распространения сигнала (кабель, РРЛ тракт, ствол). Средой распространения могут быть физические пары (2–4 провода), либо физические линии (ствол в радиотехнике), по которым может быть передано N каналов.

Направляющей средой для МСП с ВРК могут служить симметричные, коаксиальные и волоконно-оптические кабели. Для магистральной СП используют коаксиальный кабель КМ–4 и КМ–8/6, а для зоновой сети – кабель малогабаритный МКТ–4, который позволяет организовать в системах с ЧРК 1920 или 3600 каналов, а в системе с ВРК – 1920 каналов с ИКМ.

На внутризоновой сети использование малогабаритного кабеля МКТ–4 позволяет работать с системами К–300 и ИКМ–480.

Симметричные кабели широко используются на внутризоновых и местных сетях. Однако на них вместе с увеличением частоты усиливается взаимное влияние между цепями. В связи с этим на частотах выше 260 кГц трудно обеспечивать требуемые величины помехозащищенности, поэтому в системах с ЧРК по заданному кабелю могут работать системы с относительно небольшим количеством каналов (60 или меньше). Более помехозащищенные системы ИКМ позволяют получить 120 каналов (ИКМ–120) вместо 60 в системах с ЧРК.

Воздушные линии применяются на внутризоновых и местных сетях. Постепенно воздушные линии заменяются кабельными.

Недостатком воздушных линий является то, что их параметры зависят от метеоусловий, увеличения переходных влияний с ростом частоты. Именно поэтому верхняя частотная граница их использования не превышает 150 кГц, что позволяет в системах с ВРК организовать до 30 каналов.

Затухание в направляющей среде увеличивается с увеличением расстояния, на которое требуется передавать сигнал. Для компенсации этого затухания используется усилитель, который является основным звеном в системах с ЧРК.

2 Лекция №2. Усилители аппаратуры МСП

Усилители – основная часть функциональных узлов СП. Усилители подразделяются на:

а) основные:

1) индивидуальные;

2) групповые;

б) вспомогательные.

Индивидуальные усилители усиливают сигналы, поступающие от отдельных источников информации.

Групповые усилители усиливают сигналы группового тракта.

Наиболее сложными являются групповые усилители:

- систем с ЧРК. К ним предъявляются жесткие требования: по уровню нелинейных искажений, по согласованию выходного и входного сопротивлений (R_вх; R_вых), по стабильности усиления, по уровню собственных шумов и так далее. Эти усилители охватываются глубокой отрицательной обратной связью (ООС);

- систем с ВРК. Предъявляемые требования к групповым усилителям систем с ВРК несколько проще. В них допускаются большие нелинейные искажения, меньшая стабильность усиления, и поэтому нет необходимости охватывать эти усилители глубокой ООС. Групповые усилители СП с ВРК могут быть реализованы на интегральных микросхемах, поскольку к ним не требуются корректирующие цепи с глубокой ООС. Если усилитель работает на ВОЛС, то исключается выходной трансформатор, и выходной каскад усилителя может быть реализован на интегральных микросхемах.

Индивидуальные усилители обычно включаются на входе приемных частей каналов ТЧ для обеспечения необходимого уровня мощности и коррекции частотной характеристики канала. Иногда используются индивидуальные усилители для компенсации затухания линии связи.

Вспомогательные усилители, главным образом, используются в генераторном оборудовании и в системах автоматической регулировки уровня (АРУ). В случае генераторных функций они должны обеспечивать заданный уровень мощности сигналов, а в системах АРУ – заданные диапазоны рования. Сигналы в цепях вспомогательных усилителей, как правило, одночастотные.

Канал двухстороннего действия

При обеспечении связи между пунктами возникает необходимость передачи сигнала в обоих направлениях. Как было сказано выше, для компенсации затухания в линиях связи в канал включается усилитель. Поскольку усилитель усиливает сигналы только в одном направлении, то следует разделить каналы приема и передачи на два канала одностороннего действия (КОД).

Канал двухстороннего действия должен иметь возможность непрерывного общения двух абонентов. Здесь должна быть предусмотрена возможность перебить и переспросить собеседника. Поэтому канал ТЧ, по которому передается телефонный сигнал, должен быть двухсторонним. Такой канал может быть организован, как сочетание двух встречно-направленных двухсторонних каналов.

Р_вх, Р_вых – уровни мощности на входе и выходе канала;

РУ – развязывающее устройство;

У_дл – удлинитель.

Рисунок 9 – Схема двухстороннего канала

Поскольку передача сигналов в разных направлениях ведется по двум разным каналам, то организованный таким образом канал ТЧ называется четырехпроводным. В связи с этим используется термин «четырехпроводное окончание канала ТЧ». При подключении к каналу ТЧ местной цепи, которая является двухпроводной, необходимо включить развязывающее устройство (РУ).

Двунаправленное окончание есть двухпроводное окончание канала ТЧ. Для разделения каналов приема и передачи в разных направлениях необходимо, чтобы РУ имело бесконечно большое затухание в направлении 3–4 (4–3), т.е. f_34`43`®¥ (рисунок 9).

Для обеспечения нормальной работы канала ТЧ нормируются величины мощностей и напряжений в разных точках этого канала. Все величины напряжения и мощности удобно отнести к точке с нулевым условным уровнем. За такую точку принимают вход канала двухстороннего действия. При этом уровень мощности на входе КОД должен составлять -13 дБм, а на выходе КОД – +4 дБм.

Все уровни измеряются на частоте 800 Гц. Уровень передачи на выходе двухпроводного окончания канала ТЧ определяется по его остаточному затуханию

а_ост= SQ_i - SS_i,

где Q_i – сумма всего затухания в тракте;

S_i – сумма всего усиления в тракте.

При согласованной нагрузке

А_ост = Р_вх - Р_вых,

т.к. Р_вх = 0 дБм, то а_ост = -Р_вых = -7 дБм.

Для обеспечения этого остаточного затухания в схему включаются удлинители (Удл), обеспечивающие это остаточное затухание. При четырехпроводном окончании

А_удл = = 3,5 дБм.

Остаточное затухание в КОД

а_ост = Р_вх - Р_вых = -13 – 4 = -17дб.

Для компенсации этого затухания КОД должен обладать коэффициентом усиления в 17 дБ.

Явление электрического эха. Дифференциальная система (ДС)

В качестве РУ в канале ТЧ с двухпроводным окончанием используется ДС. ДС должна включаться в канал согласованно и обеспечивать большое затухание между отдельными усилительными направлениями и малое затухание от двухпроводного окончания канала ТЧ к любому из направлений (рисунок 10).

ДС выполняется либо с помощью трансформатора, либо с помощью резисторной мостовой схемы. Чаще используют две ДС на транзисторах.

На рисунках 10 и 11 зажимы 3–3` и 4–4`, к которым подключаются два встречно-направленных канала, являются диагональю моста. К соответствующим зажимам подключено сопротивление, равное входному сопротивлению канала.

Рисунок 10 – Действие ДС

Z₂ – сопротивление, подбираемое таким образом, чтобы мост был уравновешенным;

Z₁ – входное сопротивление местной двухпроводной линии.

Рисунок 11 – Балансный контур

В случае балансировки моста сигнал с выхода одного одностороннего канала на вход другого подаваться не будет, т.е. встречные направления будут независимыми.

Условия балансного моста найдем из тех соображений, чтобы точки 3–3` и 4–4` были независимыми. В этих случаях взаимная независимость зажимов 3–3` и 4–4` возможна тогда, когда величины ампер-витков через обмотку w_с и w_д будут компенсировать друг друга

I₁ * w_c = I₂ * w_d.

Для упрощения расчетов будем полагать, что активное сопротивление обмоток трансформатора R = 0, а индуктивность обмоток велика и поток рассеяния отсутствует. Так как ДС построена по принципу моста, то она будет уравновешена, то есть

m = = = , (2.1)

где m– коэффициент равноплечности.

Если m = 1, то схема равноплечая, если m ¹ 1 – неравноплечая.

Из формулы (2.1) следует, условие баланса схемы

Z₂= m * Z_1.

Найдем Z_вх ДС относительно зажимов 4–4`

Z_вх= Z₁ôôZ₂ = = = .

Очевидно, что при согласовании ДС необходимо

Z₄= .

Определим Z_вхсо стороны зажимов 3–3`

Z_{вх ДС33}= Z₁+ = ,

n = w_с+,

где n – коэффициент трансформации трансформатора.

В этом случае под действием сигнала цепи 3-3` во вторичной цепи будет возникать ток I, протекающий через Z₁ и Z₂. Ток I через Z₄ протекать не будет, так как они взаимонезависимы.

Для выполнения условия сопряжения Z_лин, соединяемой со входом 3–3`, должно равняться Z_вхДС3`. Для организации двухпроводного окончания канала ТЧ используется равноплечая ДС (m=1)

Z₂= Z₁,

Z_вх3 = = Z₃,

Z_вх4 = Z₄= .

И в том же случае величины затуханий а₄₃= a₃₁= a₁₄= a₄₁= 3дБ.

Т.е. сигнал ослабляется по мощности в 2 раза.

Величины переходных затуханий а₂₁= а₁₂= ¥, а₃₄= а₄₃= ¥.

В реальной схеме а₁₃= а₃₁= а₄₁= а₁₄ будет несколько больше из-за потерь в трансформаторе. На практике условие равновесия ДС выполняется приближенно. В этом случае Z₂ » m * Z₁, и в силу этого затухания а₃₄ и а₄₃ становятся конечной величиной. Кроме ДС, на трансформаторе используется также ДС на резисторах. Но в ней условие развязки цепей 3–3` и 4–4` выполняется еще хуже, и поэтому данная ДС на резисторах применяется только на местной сети.

3 Лекция №3. Преобразователь частоты (ПЧ). Генераторное оборудование

Преобразователи частоты являются одним из важнейших узлов оконечной аппаратуры, поскольку только с их помощью возможно построение многоканальных систем с ЧРК и АМ. В преобразователях частоты применяют пассивные нелинейные элементы (полупроводниковые диоды) или активные транзисторы.

Преобразователи частоты служат для передачи преобразовательных сигналов только боковой полосы частот без сигнала несущей частоты.

Преобразователи частот подразделяются по ряду признаков. По назначению они подразделяются на индивидуальные и групповые.

Индивидуальными называются преобразователи, предназначенные для преобразования индивидуальной полосы частот в линейную или промежуточную полосу частот при передаче или обратной последовательности при приеме.

Групповыми называются преобразователи, предназначенные для перемещения полосы частот, составленной из того или иного числа индивидуальных полос вверх или вниз по шкале частот. Эти преобразователи применяются только при многократном групповом преобразовании.

По числу и схемам соединения нелинейных элементов преобразователи подразделяются на однотактные, двухтактные или балансные, которые в свою очередь делятся на последовательно-балансные, параллельно-балансные и мостовые, двойные балансные или кольцевые.

Рабочее затухание преобразователя характеризует потерю мощности преобразуемого сигнала и определяется по формуле

а = 10 * lg ,

где Р_W – мощность, которую источник ЭДС сигнала с частотой W может отдать в нагрузку (R = R_внут);

Р_w_±_W – мощность сигнала боковой частоты, выделяемая в нагрузке преобразователя.

К преобразователям частоты предъявляется ряд требований, которые обеспечиваются выбором нелинейных элементов и определенными характеристиками, схемой соединения этих элементов и выбором определенного режима их работы.

Основными из этих требований являются следующие:

- мощность основных продуктов преобразования, выделяемая в нагрузке преобразователя, должна быть больше второстепенных. Это достигается при минимальном рабочем затухании преобразователя;

- амплитуда основных продуктов преобразования не должна существенно изменяться при изменении амплитуды сигнала несущей частоты или при воздействии на преобразователь внешних факторов. Например: изменения температуры окружающей среды;

- на выходе преобразователя количество внешних побочных продуктов преобразования должно быть по возможности малым, а их амплитуды должны быть значительно меньше амплитуд основных колебаний. Наиболее опасными побочными продуктами являются те, частоты которых наиболее близки или совпадают с частотами основных колебаний.

Основным условием, определяющим режим работы нелинейных элементов преобразователя частоты, является значительное превышение амплитудой сигнала несущей частоты амплитуд преобразуемого сигнала (малая глубина модуляции). Чем меньше глубина модуляции, тем меньше мощность побочных продуктов преобразования относительно мощности основных (меньше нелинейные искажения преобразователя); это особенно важно в групповых преобразователях, где нелинейные искажения обуславливают появление в каналах переходных помех.

Балансная схема преобразователя частоты

В аппаратуре СП с ЧРК в настоящее время наиболее часто используются пассивные ПЧ. Эти преобразователи весьма просты, надежны в работе и не требуют источников электропитания.

К их недостаткам относится сравнительно большое рабочее затухание, изменение входного сопротивления в процессе работы и зависимость его от сопротивления нагрузки, а также необходимость иметь значительную мощность источника сигнала несущей частоты. В качестве нелинейных элементов пассивных ПЧ чаще всего используются германиевые или кремниевые диоды. Балансная схема ПЧ представлена на рисунке 12.

Если предположить, что сопротивление запирания обоих диодов Д₁ и Д₂ R_зап = ¥, а R_{пропуск}= 0, то схему балансного преобразователя можно заменить эквивалентной схемой, показанной на рисунке 13.

В схеме на рисунке 13 е_Wпредставляет собой электродвижущую силу источника преобразуемого сигнала, подаваемого на вход преобразователя, пересчитанную ко вторичной обмотке входного трансформатора

е_W= Е_W_m* cosWt.

U_ω – напряжение несущей частоты;

U_Ω – напряжение преобразующего сигнала;

R_зап → Д₁, Д₂ = ∞, R_{пропуск} = 0.

Рисунок 12 – Балансная схема преобразователя частоты

R_W – сопротивление источника преобразуемого сигнала;

R_H – сопротивление нагрузки, пересчитанное к первичной обмотке выходного трансформатора.

Рисунок 13 – Эквивалентная схема преобразователя частоты

Принцип работы

Как видно из рисунка 12, при положительном полупериоде напряжения несущей частоты диоды находятся в режиме пропускания и цепь замыкается (R_пр = 0), ток преобразуемой частоты проходит через сопротивление нагрузки; при отрицательном полупериоде напряжения несущей частоты диоды переходят в режим запирания, и, следовательно, цепь разрывается (R_зап = ¥), и ток преобразуемой частоты через сопротивление нагрузки не проходит.

На выходе балансного преобразователя имеются исходный модулирующий сигнал с частотой W, основные боковые полосы с частотами (w-W) и (w+W), а также боковые полосы нечетных гармоник несущего тока (3w±W), (5w±W) и так далее.

Таким образом, балансная схема преобразователя имеет на выходе только составляющие с нечетными значениями коэффициента q и, следовательно, не имеет на выходе колебания несущей частоты и ее гармоник.

Так, например, отсутствие колебания несущей частоты на выходе схемы объединяется подачей его в средние (дифференциальные) точки входного и выходного трансформаторов. Благодаря этому, возбуждаемые в сердечнике

трансформатора токами обоих полуобмоток магнитные потоки взаимно компенсируются.

Рисунок 14 – Диаграммы эквивалентной схемы: а) ЭДС несущего колебания; б) ток с частотой Ω, протекающий в нагрузке при замкнутом выключателе;

в) ток в нагрузке при работе выключателя под действием несущего колебания

Генераторное оборудование

Основной задачей ГО является синтез сигналов, а именно сигналов несущих частот, помимо этого он вырабатывает сигналы контрольных частот, необходимые для работы систем АРУ, и сигналы трансляции импульсов набора номера, вызывных сигналов и тарифных импульсов, с помощью которых осуществляется учет переговоров вызывающего абонента. Эти сигналы, как и сигналы несущих и их канальных частот (КЧ), также синусоидальны. Каждый из этих сигналов должен отвечать ряду требований, важнейшими из которых являются:

- стабильность частоты и уровня;

- помехозащищенность и надежность.

Рассмотрим подробнее.

Требования стабильности частоты имеют исключительно важное значение в отношении генераторов, предназначенных для получения сигналов несущих частот.

Большинство многоканальных систем связи работает по принципу передачи в линию одной боковой частоты без несущей, которая восстанавливается на приеме. Отличие восстановленной несущей частоты от несущей, использованной на передающей станции, вызывает соответствующий сдвиг спектра принятого сигнала, снижающий качество связи. Наиболее сильно сдвиг спектров Df_норм влияет на качество передачи дискретной информации и звукового вещания, он не должен превышать ± 0,5 Гц в каналах при отсутствии в них переприемов.

Требования стабильности уровней определяются в первую очередь необходимым постоянством уровней контрольных сигналов, так как их изменение приводит к ложному срабатыванию устройств АРУ. Уровни сигналов несущих частот также должны быть достаточно стабильны, поскольку в противном случае возможно существенное изменение рабочих затуханий ПЧ.

Требования на помехозащищенность сигналов, вырабатываемых ГО, предусматривают определенную степень их моно частности, то есть степень подавления тех или иных паразитных спектральных составляющих, сопутствующих сигналу заданной частоты.

Паразитные составляющие сигналов несущих частот вида nf_н и f_н ± f₀ (где f₀ – основное число), попадая на преобразователи, могут вызывать появление переходных помех между каналами системы, которые могут повысить нелинейные искажения в канале. В зависимости от величины и характера помехи, вызываемой паразитными составляющими того или иного вида, степень их подавления должна составлять порядка 55-60 дБ.

Гармонический способ синтеза сигналов несущих и КЧ, с точки зрения помехозащищенности, хуже, нежели способ индивидуальных генераторов.

Ниже приведена упрощенная структурная схема генераторного оборудования.

Высокостабильный задающий (опорный) генератор ЗГ₁ создает сигнал частоты f_зг1 = 128 кГц, который подается на делитель частоты (ДЧ) с коэффициентом деления З2. На выходе делителя получается сигнал основной частоты f₀₁ = 4 кГц, который подается на генератор гармоник ГГ₁. Сущность работы генератора гармоник заключается в преобразовании сигнала частоты f₀₁ в последовательность импульсов, одна из которых содержит четное, а другая – нечетные высшие гармоники частоты f₀₁. Выделение сигналов из этой последовательности с частотами, соответствующими несущим частотам, необходимым для формирования первичных групп (ПГ) каналов, осуществляется полосовыми фильтрами индивидуальных несущих частот (ФИНЧ).

Из рисунка 15 видно, что наивысшая частота из этой группы, равная 104 кГц, является 26-й гармоникой частоты f₀₁ = 4 кГц, ее помехозащищенность, несмотря на большой коэффициент умножения, оказывается еще достаточно высокой. Это достигается в результате применения высокоизбирательных ФИНЧ на кварцевых резисторах, обеспечивающих необходимое подавление сопутствующих паразитных составляющих, ближайшие из которых имеют сравнимый с выделяемым сигналом уровень.

Сигналы с частотами, соответствующими несущим частотам вторичных групп каналов (ВГ) и других вторичных преобразований, получать как гармоники основной частоты f₀₁=4 к Гц нерационально.

Уровень этих сигналов на выходе ГГ₁ относительно мал, так как в практических схемах гармонических генераторов происходит убывание амплитуд гармоник с увеличением их номеров.

Высокие коэффициенты умножения и, следовательно, снижение помехозащищенности выделяемых сигналов вызывают значительные трудности при создании соответствующих полосовых фильтров. Поэтому в данной схеме сигналы, относящиеся к группе несущих частот вторичного преобразования, образуются как гармоники основной частоты f₀₂ = 12 кГц на выходе ГГ₂. В свою очередь, частота f₀₂ получена ГГ₃ как третья гармоника частоты f_01. Ее высокая помехозащищенность, равная примерно помехозащищенности сигнала частоты f₀₁, обеспечивается высокоизбирательным полосовым фильтром ПФ₁.

Рисунок 15 – Схема генераторного оборудования

Аналогичным образом получаются несущие, необходимые для формирования спектра третичных групп (ТГ). Основная частота f₀₃ = 124 кГц.

Для получения сигналов КЧ ПГ – 84,14 кГц и ВГ – 411,86 кГц некратных 4 кГц необходимо наличие второго задающего генератора ЗГ₂. Поскольку требования к относительной нестабильности контрольных частот ниже, чем на нестабильности несущих частот, схема ЗГ₂ оказывается проще в конструктивном отношении по сравнению с ЗГ₁(рисунок 16).

Один комплект ГО обеспечивает преобразования спектров нескольких сотен и даже тысяч стандартных каналов ТЧ, поэтому к ГО предъявляются высокие требования по надежности. Это значит – надо иметь резерв ГО и строго соблюдать правила профилактического обслуживания.

В настоящее время рассматривается возможность синхронизации всех ЗГ построением аппаратуры связи с централизованным эталонным генератором. Создание системы постоянной централизованной синхронизации позволило бы снизить их стоимость и повысить качество связи.

Рисунок 16 – Схема генераторного оборудования

Генераторы гармоник

Генераторы гармоник (ГГ) служат для преобразования синусоидального сигнала основной частоты f₀ в периодическую последовательность импульсов определенной формы той же частоты. Генераторы гармоник, создающие последовательности импульсов прямоугольной формы, выполняются на логических элементах.

Рисунок 17 – Эквивалентная схема генератора гармоник

Схема ГГ, создающего последовательность импульсов экспоненциальной формы, работает по принципу передающего разряда конденсатора на активное сопротивление. Основные элементы – индуктивность и конденсатор. Сердечник данной катушки выполнен из пермалля или оксиферия с прямоугольной петлей гистерезиса.

Принцип работы

В течение периода, когда ток i₁меняется от +i` до +i`` или от -i` до -i``, напряжение на катушке резко вырастает за счет ЭДС самоиндукции и значительная часть тока i₁ проходит через R и С. При этом происходит заряд конденсатора. В остальную часть периода индуктивное сопротивление катушки мало, и конденсатор, имея на своих обкладках напряжение больше, чем на ка-

тушке, разряжается через малую индуктивность L_н и сопротивление нагрузки R_н. Таким образом, процесс изменения тока, протекающего через сопротивление нагрузки, определяется процессами заряда и разряда С.

Подавление помех, проникающих на вход ГГ, осуществляется посредством двух колебательных контуров L₁C₁ и L₂C₂. Выходной ток i₂ представляет собой последовательность импульсов экспоненциальной формы.

На выходе схемы ГГ, которая показана на рисунке 17, мы получаем только нечетные гармонические составляющие.

На практике в качестве сигналов несущих частот используются четные и нечетные гармоники основной частоты.

Рисунок 18 – Эквивалентная схема генератора гармоник

По схеме, приведенной на рисунке 18, четные гармоники могут быть получены с помощью двухполупериодного выпрямителя. На выходе выпрямителя ток будет иметь форму односторонних импульсов с периодом, вдвое меньшим основной частоты w₀.

Получение четных и нечетных гармоник на различных выходах дает возможность получить более высокую помехозащищенность вырабатываемых сигналов несущих частот.

Делители частоты

В ГО систем связи передачи с ЧРК применяется регенеративное деление с использованием триггерных ячеек или пересчетных схем в микроинтегральном исполнении (рисунок 19).

Синусоидальный сигнал с частотой, которую необходимо разделить, поступает на вход формирующего устройства, превращающего его в последовательность импульсов той же частоты. В качестве формирующего устройства обычно применяют триггер Шмидта. Далее импульсная последовательность проходит через дифференцирующую цепь ДЦ₁, на выходе которой получаются узкие импульсы, совпадающие по времени с прохождением фронтов прямоугольных импульсов, поданных на ДЦ. Триггер Т₁ с двумя устойчивыми состояниями реагирует только на импульсы положительной полярности. На его выходе получается последовательность прямоугольных импульсов с вдвое меньшей частотой, нежели исходная (рисунок 19 участок цепи 4). Эта последовательность прямоугольных импульсов будет иметь частоту в 2*2 = 4 раза ниже исходной. Все это поступает на вход ПФ, на выходе получают синусоидальный сигнал с частотой, равной одной четверти от исходной.

Т₁, Т₂ – триггеры;

ФУ – формирующее устройство;

ДЦ – дифференциальная система;

ПФ – полосовой фильтр.

Рисунок 19 – Структурная схема с триггерной ячейкой

В последнее время в ГО все чаще используются ДЧ на триггерах с двумя устойчивыми состояниями. Несмотря на то, что помехозащищенность получаемых при этом сигналов существенно ниже, чем сигналов, формируемых регенеративными делителями, и, следовательно, на их выходах необходимо включать высокоизбирательные ПФ, эти схемы оказываются экономически эффективнее, т.к. позволяют широко использовать интегральные микросхемы, обладающие высокой надежностью и малыми габаритами.

Преимущества ДЧ на триггерах:

- содержат ряд высших гармоник частоты, полученных в результате деления;

- это обстоятельство позволяет в некоторых случаях уменьшить число ГГ в оборудовании.

4 Лекция №4. Способы преобразования боковых полос в преобразовательных аппаратах МСП с ЧРК

В системах передачи с ЧРК за каждым каналом в линии закрепляется определенный спектр частот, то есть канальные сигналы, которые различаются по частоте формирования (его спектра). Эти канальные сигналы могут осуществляться с помощью АМ, ЧМ и ФМ. Пусть в качестве несущей частоты используется гармоническое колебание вида U_wcos(wt+ jw), которое является

переносчиком сигнала, а в качестве модулированного, то есть исходного сигнала – U_W cos(Wt + jW). В этом случае выражения для всех колебаний (АМ, ЧМ, ФМ) будут иметь вид

U_АМ(t) = U_w * [1 + m * cos (Wt + j_W)] *cos (wt + j_w), (4.1)

U_ЧМ(t) = U_w * cos[wt + m_f * cos (Wt + j_W + )], (4.2)

U_ФМ(t) = U_w * cos [wt + j₀+ m_j * cos (Wt + j_W)], (4.3)

где m – индекс (глубина) амплитудной модуляции, m = £ 1;

m_f – индекс (глубина) частотной модуляции;

m_j – индекс (глубина) фазовой модуляции.

Если представить АМ, ЧМ и ФМ в виде суммы гармонических составляющих, то выражения (4.1), (4.2) и (4.3) будут иметь вид

U_АМ(t) = U_w * cos[wt + j_w] + * U_w * cos[(w - W) * t + (j_w -j_W)] + * U_m *

* cos[(w + W)t + (j_w + j_W)], (4.4)

U_ЧМ(t) = U_w * {I₀(m_f) * cos(wt + j_f) + SI_k(m_f) * cos[wt + k * (Wt + j_W) + S(-1)^k *

* I_k(m_f) * cos[wt – k * (Wt + j_W)]}, (4.5)

U_ФМ(t) = U_w*{I₀(m_j) * cos(wt + j_w) + SI_k(m_j) * cos[wt + j_w + k * (Wt + j_W +

+ )+ S(-1)^k* I_k(m_j) * cos[wt + j_w - k * (Wt + j_W + ]}, (4.6)

где I₀ – функция Бесселя нулевого порядка;

I_k – функция Бесселя k-ого порядка.

Таким образом, спектр амплитудно-модулированного колебания будет содержать соответствующие частоте несущей две боковые составляющие w - W, w + W (рисунок 20).

Рисунок 20 – Спектр амплитудно-модулированного колебания

Спектры ЧМ и ФМ колебаний отличаются только начальными фазами и индексами модуляции (рисунок 21).

а) б)

Рисунок 21 – Спектры: а) частотно-модулированного и

б) фазомодулированного колебаний

Но в отличие от АМ, при ЧМ и ФМ модулированные колебания имеют бесконечное множество дискретных составляющих, образующих верхнюю и нижнюю боковые полосы, симметричные относительно частоты несущего колебания. Амплитуда этих составляющих зависит от индексов модуляции m_f, m_j. Чем меньше m_f, m_j, тем уже полоса частот, необходимых для передачи модулированных колебаний, в случае m_f <<1 и m_j <<1 выражения (4.4), (4.5) и (4.6) упрощаются

U_ЧМ(t) = U_w * cos(wt) - * U_w * cos[w - W)t - j_W] + * U_m * cos[(w + W) *

* t + j_W)];

U_ФМ(t) = U_w * cos(wt) - * U_w * cos[w - W) * t - j₀ - j_W - ] + * U_m *

* сos[(w + W) * t + j₀ + j_W + )].

Полученные выражения показывают, что спектр ЧМ и ФМ колебаний состоит из несущей частоты w и двух боковых частот w - W и w + W. Поэтому с целью получения меньшей ширины спектра можно использовать как АМ, так ЧМ и ФМ с малыми индексами модуляции. В том случае, когда в качестве модулирующего колебания используется спектр частот, т.е. мы имеем сумму гармоник U_мод = SU_W_i cos(W_it + j_W_i), спектр АМ, ЧМ и ФМ будет содержать, кроме несущей частоты, набор (в каждой из боковых полос) составляющих от каждой гармоники модулирующей частоты (рисунок 22).

Если используется ЧМ и ФМ с малыми индексами модуляции, то их спектр будет аналогичен спектру АМ, но выигрыш помехозащищенности при ЧМ и ФМ имеет место лишь при величине индекса модуляции больше единицы (m_f >>1, m_j >>1).

Но здесь ширина спектра ЧМ и ФМ сигналов значительно шире спектра АМ колебаний.

Рисунок 22 – Спектр гармоник

Поэтому в проводных системах с ЧРК для формирования канальных сигналов используются АМ. Кроме того, использование АМ позволяет осуществить передачу одной боковой полосы (ОБП) сигнала. В этом случае АМ с ОБП обладает большей помехозащищенностью по сравнению с ЧМ и ФМ.

С малыми индексами модуляции ЧМ и ФМ используются в СП дискретной информации (телеграф, сигналы передачи данных). Как видно из спектрального содержания АМ, исходный сигнал содержится только в боковых полосах. Поэтому для его восстановления на приеме не обязательно по каналам связи передавать полный спектр АМ. В связи с этим канальный сигнал может быть сформулирован путем передачи:

- двух боковых и несущей;

- одной боковой и несущей;

- одной боковой без несущей;

- двух боковых полос (БП) без несущей;

- ОБП, несущей и частью другой БП.

Передача двух боковых частот и несущей

Данный метод (рисунок 23) обеспечивает относительно простое получение исходного сигнала на приеме, соответственно используется наиболее простое оборудование модуляторов и демодуляторов. В приемном оборудовании отпадает необходимое использование специальных генераторов несущей, поскольку несущая содержится в спектре сигнала.

Недостатки:

- ширина полосы АМ колебаний примерно в два раза больше значительной полосы частот, поэтому в одной и той же полосе частот линейного тракта можно разместить меньшее число каналов, что ведет к удорожанию линейного тракта;

- для уменьшения амплитуд паразитных продуктов преобразования коэффициент модуляции СП обычно выбирается значительно меньше единицы (m < 1), что ведет к уменьшению амплитуды боковых составляющих, в которых содержится исходный сигнал.

При этом = = = .

При m = 0,2: = 100.

Рисунок 23 – Две боковые полосы и несущая

Следовательно, мощность боковых составляющих будет составлять 1 % от мощности несущей, что затрудняет использование усилителей в групповом тракте, так как вся мощность усилителя практически будет расходоваться для усиления беспроводной несущей (не содержащей исходный сигнал). Это вызовет в усилителях нерациональное использование энергии. Этот метод, благодаря простоте передающего и приемного оборудования, используется исключительно на местных сетях при малом числе каналов и где усилителем не используется реально.

Передача одной боковой полосы (ОБП) и несущей

Рисунок 24 – Одна боковая полоса и несущая

Ширина полосы частот канального сигнала при данном методе снижается вдвое по сравнению с предыдущим случаем и становится равной F_max. Но для подавления одной из БП (при оставшейся несущей) необходимо использовать сложные в реализации канальные фильтры. Соотношение мощностей несущей и боковых полос еще более увеличится благодаря отсутствию ОБП, что затрудняет использование групповых усилителей. При равенстве мощностей передающих устройств помехозащищенность сигнала с подавляемой ОБП будет ниже (меньше), чем в системе, где передается полный спектр АМ колебаний. Из-за этих недостатков данный метод практически не используется.

Передача одной боковой полосы без несущей

Этот метод обеспечивает наименьшую возможную ширину спектра канального сигнала в точности равную ширине полосы спектра исходного сигнала, это позволяет наиболее экономично использовать линейный спектр частот, то есть организовать большее число каналов по сравнению с другими видами АМ. В этом случае модулятор должен только переместить сигнал по частоте. Подавление несущей частоты, мощность которой значительно превышает мощности боковой полосы частот, позволяет использовать усилители для одновременного усиления сигналов всех каналов СП. Использование таких усилителей значительно уменьшает объем оборудования, что экономически целесообразно.

Рисунок 25 – Передача одной боковой полосы

Кроме того, использование усилителей группового сигнала позволяет повысить мощность последнего сигнала. В связи с этим возможна передача в линию полезного сигнала увеличенной мощности, что повышает отношение и тем самым улучшается качество передачи. Это достоинство данного метода.

Недостатки метода ОБП:

- возникает необходимость подавления ОБП и несущей, что усложняет оборудование;

- возникает необходимость восстанавливать несущую частоту при приеме. Это усложняет оконечное оборудование в пункте приема;

- на приемной станции исходный сигнал получается путем перемножения в демодуляторе сигнала ОБП с восстановленной f_нес частотой, то есть

U_w_-_W * U_w cos(w - W)t * coswt = * U_w_-_W * U_w cosWt + * U_w_-_W * cos2wt.

Составляющие с частотой сигнала W могут быть выделены с помощью (НЧ) низкочастотных фильтров. Но не искаженный исходный сигнал на приемной станции может быть получен только тогда, когда частота восстановленной несущей будет точно соответствовать частоте несущей, использующейся на передающей станции.

В этом случае, если будет иметь место расстройка, то есть w_нес.пр - w_{нес.пер} = Dw, восстановленный исходный сигнал будет иметь вид

U_W * cos[(W + Dw)t ± Dj].

Поэтому смещение несущей на приеме относительно несущей на передаче вызовет смещение исходного спектра на величину Dw. Это явление носит название изменение частоты передаваемого сигнала в канале. Она ухудшает качество передачи информации и снижает разборчивость речи, изменяет тембр звучания голоса и музыкальных инструментов. При передаче речевого сигнала допустимой величиной изменения частоты является Df = ± 50 Гц, а при использовании тонального тембра Df £ 2 Гц, то есть те каналы, которые могут арендоваться для передачи информации и их частотный, «уход» не должен превышать 2 Гц. Это обстоятельство сильно усложняет построение генераторного оборудования. В большинстве случаев по каналам связи вместе с полезным сигналом передается синхрочастота для синхронизации генераторного оборудования приемника относительно генераторного оборудования передачи, тем самым устраняется «уход» частоты. В этом случае синфазность несущей приемника и несущей передатчика не требуется.

Передача двух боковых полос без несущей.

Рисунок 26 – Передача двух боковых полос

В отличие от методов передачи с несущей частотой данный метод позволяет использовать групповые усилители для усиления многоканального сигнала. В связи с этим можно увеличить мощность боковых составляющих (полезного сигнала) и повысить помехозащищенность в канале связи. Но при этом требуемая полоса частот увеличится более чем вдвое по сравнению с методом передачи ОБП. Этот недостаток ограничивает применение данного метода. В основном этот метод используется только на местных сетях, где требуется малое количество каналов. Проще оборудование канальных фильтров по сравнению с методом ОБП. Но этот метод требует соблюдения строгой синхронности и синфазности несущих на передаче и на приеме. Пусть у нас существует рассогласование, т.е. Dw = Dw_пер - Dw_пр. В этом случае исходный сигнал, восстановленный из нижней БП будет иметь вид

U_W * cos(W - Dw)t.

Сигнал, восстановленный из верхней БП, будет иметь вид

U_W * cos(W + Dw)t.

Суммируясь в приемнике оба сигнала дадут следующий сигнал

2 * U_W * cosWt * cosDwt.

Член величиной 2 * cosDwt представляет собой величину биений с частотой 2 * Dw, то есть за период амплитуда сигнала будет изменяться от величины 2 * U_W до нуля.

В данном случае при наличии «биений» прием становится невозможным. Необходимо полное совпадение несущих частот на передаче и приеме. В случае расхождений фаз несущих колебаний на передаче и приеме на величину Dj суммарный сигнал, восстановленный на приеме, будет иметь вид

2 * U_W * cosWt * cosDj.

Наилучшее соотношение фаз Dj = 0. Поэтому данный метод требует строгой синхронизации и синфазности несущей на передаче и на приеме.

Синхронность и синфазность несущей частоты обеспечить просто, если f_нес на приеме получить непосредственно из сигналов верхней и нижней БП.

Передача ОБП, несущей и части другой БП

Рисунок 27 – ОБП, несущая и часть другой БП

Данный метод используется для передачи спектра частот, начинающихся с нуля, то есть мы должны иметь возможность передавать постоянный сигнал.

Эта необходимость возникает при передаче факсимильных и ТВ сигналов. В данном случае возникает проблема выделения ОБП, поскольку частотный зазор между каналами отсутствует ввиду того, что F_min = 0. Для осуществления этого метода передачи используется кососимметричный фильтр Найквиста.

Из исходного спектра (штриховая линия на рисунке 27) выделяется фильтр Найквиста. При этом из исходного спектра остается одна БП, несущая и часть другой БП. По этому методу передачи создаются большие амплитудно-частотные искажения. Они обусловлены тем, что частоты в диапазоне от F_max до F_iпередаются в составе одной БП (нижней), а частоты в диапазоне от F_iдо 0 передаются в составе двух БП (верхней и нижней). Для компенсации этих искажений используются специальные косометричные фильтры на приеме совместно с синхронным декодированием. Эти меры позволяют уменьшить искажения, но усложняют аппаратуру.

5 Лекция №5. Методы формирования сигнала ОБП

Для осуществления методов передачи ОБП необходимо подавить несущую и одну БП. Устранение несущего колебания осуществляется непосредственно в схеме модулятора. При этом модуляторы выполняются по балансной или двойной балансной схемам. В случае использования балансных схем на выходе модулятора несущая частота будет отсутствовать. Устранение ОБП может быть осуществлено фильтровым, фазоразностным и комбинированным методами.

Фильтровый способ

Фильтровый способ получил наибольшее распространение. В этом случае неиспользуемая БП подавляется с помощью полосового фильтра, который включается на выходе модулятора (рисунок 28).

Рисунок 28 – Фильтровый способ

В современных системах связи с ЧРК интервал между несущими частотами соседних каналов равен 4 кГц, используемая БП нижнего по номеру канала попадает на то же самое место в спектре, что и используемая БП канала с более высоким номером. Поэтому требования к подавлению неиспользуемой полосы весьма жестки. Неиспользуемая БП должна быть подавлена не менее чем на 60 дБ по сравнению с используемой БП. При увеличении частоты несущего колебания и при сохранении частотного зазора между каналами (защитного интервала) Df = 0,9 кГц отношение увеличивается. Поэтому требования к крутизне полосовых фильтров будут возрастать по мере увеличения f_н.

В диапазоне частот f_нес = 30 + 40 кГц используют ПФ из LC–элементов, а на более высоких частотах используют кварцевые, магнитострикционные и так далее фильтры.

Фазоразностный метод

В этом случае модуляторы выполняются по двойной балансной схеме (рисунок 29) так, что на выходах модуляторов напряжение несущей частоты практически отсутствует.

РУ – развязывающее устройство;

ФК – фазовый контур, который осуществляет сдвиг по фазе на .

Рисунок 29 – Фазоразностный метод

На рисунке 29 точки:

- 1 и 2 – это составляющие гармонические колебания исходного сигнала: U_W * cosWt;

- 3 – исходный сигнал и несущая частота, подаваемая в М₂: U_W * cos(Wt + );

- 4 – несущая: U_w * coswt;

- 5 – U_w cos(wt + );

- 6 – ток на выходе М₁: i1 = I₁ * cos(w - W)t + I₁ * cos(w + W)t;

- 7 – ток на выходе М₂: i₂ = I₂* cos(wt + - Wt – ) + I₂ * cos(wt + +

+ Wt + ) = I₂ * cos(wt - Wt) - I₂* cos(wt + Wt);

- 8 – сигнал ОБП: i = i₁+ i₂ = 2 * I * cos(wt - Wt).

Схема модуляторов обычно выполняется по двойной балансной схеме, напряжение несущей частоты которой на выходе отсутствует.

В цепь исходного сигнала включается два ФК, поскольку исходный сигнал представляет собой не одночастотный сигнал, а полосу частот. И очень важно для всех частот из этой полосы обеспечивать фазовый сдвиг . ФК₃ сдвигает фазу несущей частоты, и поскольку несущая частота есть монохроматическая, то достаточно одного ФК, настроенного на эту частоту. На выходе модулятора в точках 6 и 7 (рисунок 29) токи i₁ и i₂ содержат компоненты двух БП с частотами w - W и w + W. На выходе М₂ также присутствуют сигналы двух БП, но в М₂ происходит модуляция сигналов, в которой введен фазовый сдвиг.

В этом случае в сигнале нижней БП фазовые сдвиги компенсируют друг друга, а в сигнале верхней БП фазовые сдвиги суммируются, и этот фазовый сдвиг становится равным π, что эквивалентно протеканию тока этой составляющей с другим знаком. В РУ₂происходит суммирование i₁ и i_2. При равенстве I₁ = I₂ токи сигналов верхней БП будут компенсировать друг друга, а токи нижних БП, совпадающие по знаку, будут суммироваться. Таким образом, на выходе модулятора мы получаем ток i, который будет содержать сигнал только ОБП.

Для получения верхней БП необходимо в один из каналов однополосного модулятора ввести фазовый сдвиг на π. Если не будет полного подавления верхней БП, то на выходе схемы будет содержаться сигнал этой полосы.

Коэффициент подавления неиспользуемой полосы (затухание в этой полосе)

А_неисп = 20 * lg = 20 * lg,

где k – коэффициент асимметрии, т.е. отношение токов на выходе развязывающего устройства, k = ;

А – затухание в полосе пропускания;

Dj – погрешность фазирования.

Если k = 1, то

А_неисп = 20 * lg.

При Dj = 6⁶ это затухание незначительно, и им можно пренебречь.

Для обеспечения подавления неиспользуемой БП на 60 дБ необходимо, чтобы Dj не превышало 1°, а это требование усложняет схемную реализацию аппаратуры.

В более дешевых системах, используемых на местных сетях, используется более простое ФК с погрешностью фазирования Dj » 6°. В связи с этим подавление неиспользуемой БП оказывается предостаточным, то есть меньше 60 дБ. Поэтому для предотвращения взаимопроникновения канальных сигналов расстояние между несущими соседних каналов выбирают равной 8 кГц.

Рисунок 30 – Фазоразностный контур

Достоинствами этого метода по сравнению с фильтровым являются:

- одинаковое оборудование для всех каналов, отличающееся только ФК₃, настроенным на разные частоты. Идентичность каналов оборудования позволяет упростить и удешевить аппаратуру ОС;

- значение f_нес не влияет на сложность схемы реализации.

Недостаток – это трудность требуемого подавления неиспользуемой БП. Кроме того, требуется схема ФК с малой Dj (более сложная схема).

Групповой принцип построения аппаратуры МСП с ЧРК

При построении аппаратуры МСП с ЧРК используется многократное преобразование частоты. Сущность в том, что исходный сигнал меняется по шкале частоты в более большую часть области, а затем он занимает отведенное ему место в линейном спектре. На приемной станции это преобразование частоты идет в обратном порядке.

Многократное преобразование частоты позволяет использовать более простые и дешевые фильтры, использовать стандартное оборудование в МСП с разделением числа каналов и более рационально использовать линию в области частот.

Расположение спектра частот канального сигнала в линейном спектре удобно характеризовать с помощью виртуальной (воображаемой) несущей частоты. Под виртуальной несущей частотой понимаем такую частоту, которая обеспечила бы перенос спектра сигнала из исходной области в соответствующее ему место в линейном спектре за счет однородного преобразования частоты (то есть, минуя все промежуточные ступени преобразования).

Пример – первый канал СП К–60 в линейном спектре занимает полосу 12,3 – 15,4 кГц.

Рисунок 31 – Линейный спектр СП К–60

Положение виртуальной несущей такое, какое бы место занимала нулевая несущая в линейном спектре, если бы она существовала.

При индивидуальном методе построения канальные фильтры, преобразователи и другое оборудование для каждого канала являются отдельными и повторяются в составе оконечных и промежуточных станций столько раз, сколько число каналов в данной аппаратуре.

В настоящее время индивидуальный способ практически не применяется из-за небольшой дальности и ограниченного числа каналов. Ограничение дальности передачи возникает вследствие необходимости многократного использования канальных фильтров, поскольку при индивидуальном способе построения возникает необходимость многократного использования фильтров на оконечных и промежуточных станциях и т.д.

В результате после многократного использования частот полоса пропускания при использовании индивидуальных фильтров будет сужаться, что недопустимо для данной СП.

При групповом методе построения только часть оборудования оконечных станций принадлежит каждому каналу отдельно, а остальное оборудование оконечных и промежуточных станций является общим.

В связи с этим на сегодняшний день на станциях применяется исключительно групповой способ.

Функционально ОС состоит из трех частей:

- типовая преобразовательная аппаратура (ТПА) или каналообразующая аппаратура (КА). Схема приведена на рисунке 32;

- аппаратура сопряжения (АС);

- оконечная аппаратура линейных трактов (ОАЛТ).

Рисунок 32 – Структурная схема ТПА или КА

На схеме рисунка 32:

- первая ступень преобразования является индивидуальной, имеются одинаковые частотные полосы сигналов от n₁ разных источников в каждой группе. В результате групповой сигнал соединяет n₁ канальные сигналы;

- вторая ступень преобразования и все следующие ступени применения являются групповыми. На этой ступени объединяются n₁,n₂ канальные сигналы в групповой сигнал;

- третья ступень преобразования – объединяются n₁,n₂,n₃ канальные сигналы, в результате чего образуется групповой сигнал;

- четвертая ступень преобразования – получается общий групповой сигнал из n₁,n₂,n₃,n₄канальных сигналов.

При построении МСП с увеличением числа каналов могут использоваться четвертые, пятые и шестые группы преобразования. Совокупность оборудования всех имеющихся групп называется типовой преобразующей аппаратурой или каналообразующей аппаратурой.

Назначение ТПА: преобразователь N канальных сигналов, лежащих в полосе 0,3 – 3,4 кГц в групповой сигнал, являющийся одной из стандартных групп.

Состав ТПА зависит от числа каналов. Построение ТПА по групповому принципу позволяет использовать фильтры в оптимальном режиме, и тот диапазон частот, в котором освоено превосходство этих факторов.

Наиболее сложными в изготовлении являются канальные фильтры индивидуальных сигналов. Чем качественнее эти фильтры, тем меньше частотный зазор между канальными сигналами, и можно организовать большее число каналов.

Использование ТПА позволяет строить аппаратуру для любых операционных систем (ОС) на основе использования стандартного преобразующего оборудования, то есть различные станции будут иметь стандартное оборудование.

По рекомендации МСЭ принято следующее группообразование:

- первичная группа (ПГ) соединяет 12 первичных каналов;

- вторичная группа (ВГ) соединяет пять ПГ;

- третичная группа (ТГ) объединяет пять ВГ;

- четвертичная группа объединяет три ТГ сигналов.

Полоса частот каждой из групп выбирается так, чтобы абсолютная и относительная ширина спектра были минимальны, учитывая возможность влияния факторов на данный частотный диапазон, с помощью которых можно выделить полезную боковую полосу или выделить групповой сигнал на промежуточных усилителях.

Абсолютная ширина спектра первичной группы определяется шириной спектра исходного сигнала (0,3 – 3,4 кГц) и выбранным частотным зазором между канальными сигналами, равным Df = 0,9 кГц. Расстояние по частоте между несколькими составляющими каналов равно 4 кГц. Таким образом, ширина спектра 12–канальной первичной группы F = 4 – 12 = 48 кГц. Спектр этой группы должен быть в области высоких частот (ВЧ), чтобы гармоники лежали вне спектра самого сигнала. Использование ВЧ усложняет генераторное оборудование, поэтому для первичной группы применяется диапазон от 60 до 108 кГц. В этом диапазоне работают кварцевые и магнитострикционные фильтры.

Абсолютная ширина спектра вторичной группы составляет F = 48 * 5 =

= 240 кГц. Она объединяет в себя пять ПГ, и для нее отводится полоса частот 312 – 552 кГц.

Третичная группа имеет полосу пропускания 812 – 2044 кГц, то есть F = = 240 * 5 = 1200 кГц.

Четвертичная группа имеет полосу пропускания 8512 – 12388 кГц, при этом частотный зазор 8 кГц. Для обеспечения выделения 300 канальных групп в спектре между этими группами выделяется частотный зазор 88 кГц.

Аппаратура сопряжения

Аппаратура сопряжения (АС) предназначена для преобразования спектра частот на выходе ТПА в отведенную для данной МСП полосу частот в линейном спектре. Это преобразование можно осуществить в одну и две ступе-

ни. Если спектр группового сигнала на выходе ТПА хотя бы частично пересекается с линейной полосой частот, то преобразование ведется в две ступени, в противном случае достаточно одной ступени преобразования.

Пример – нижняя группа частот занимает полосу частот 60 – 108 кГц, В-12-3, DF_min = 36 - 84 кГц.

а) первая ступень преобразования при двусторонней структуре

б) вторая ступень преобразования при двусторонней структуре

Рисунок 32 – Линейные спектры аппаратуры сопряжения

В АС в основном используется однократное преобразование частоты. ОАЛТ предназначена для согласования параметров группового сигнала с параметрами тракта. Преобразование частоты в ОАЛТ не производится (частота на входе равна частоте на выходе).

Пример – нижняя группа частот занимает полосу частот 60 – 108 кГц, В-12-3, DF_min = 36 - 84 кГц.

а) первая ступень преобразования при двусторонней структуре

б) вторая ступень преобразования при двусторонней структуре

Рисунок 32 – Линейные спектры аппаратуры сопряжения

В состав ОАЛТ обычно входят усилители, направляющие фильтры, системы АРУ и тому подобное.

Автоматическая регулировка уровня в МПС

Назначение системы автоматической регулировки уровня (АРУ) – поддержание постоянного остаточного затухания (или усиления) канала и постоянства уровня сигнала в нескольких точках диаграммы уровня. При изменении затухания линии появляется необходимость изменять коэффициент усиления нелинейных усилителей. Постоянство уровней сигнала обеспечивает помехозащищенность канала.

Принцип построения АРУ (рисунок 34)

Системы АРУ делятся на системы непосредственного и косвенного контроля затухания участков линейного тракта.

Рисунок 34 – Функциональная схема АРУ

В системах непосредственного контроля в тракт вводится специальный контрольный ток, представляющий собой гармонический сигнал контрольной частоты. Уровень сигнала контрольной частоты (КЧ) на входе тракта строго нормирован. Частота этого сигнала выбирается в середине полосы частот группового тракта, т.е. он (сигнал КЧ) выбирается в промежутке между канальными сигналами. Сигнал КЧ подается от специального генератора, входящего в состав оконечного оборудования линейного тракта. Уровень сигнала КЧ выбирается более низким, чем уровень разговорных сигналов, чтобы исключить перегрузку групповых усилителей.

В каналах, где осуществляется регулировка, этот контрольный ток поступает в специальный приемник тока КЧ. На выходе ОС передатчика уровень КЧ поддерживается с точностью 0,3 дБ, который снимается после усилителя приемником контрольной частоты (ПКЧ).

Работа

Выделенный и обработанный сигнал КЧ управляет регулятором, который изменяет коэффициент усиления линейного усилителя Лус.

Далее сигнал поступает на преобразователь приема (ПР), где преобразуется в удобную форму U_пост. С выхода ПР сигнал поступает на элемент сравнения (ЭС). ЭС выдает напряжение сравнения U_c_р= U_эт= U.

Задающее устройство (ЗУ) формирует эталонный сигнал U_эт. Сигнал U_ср поступает на регулирующее устройство РУ, которое вырабатывает сигнал пропорциональный U_ср, управляющий регулятором. Регулятор воздействует на коэффициент передачи линейного усилителя.

Системы АРУ представляют собой замкнутую систему с ООС.

Системы АРУ бывают статическими и астатическими. Любая система может быть представлена как набор звеньев:

- усилительное звено;

- апериодическое звено;

- колебательное звено;

- интегрирующее звено;

- дифференциальное звено;

- звено запаздывания.

Достоинства: простота схемы, отсутствие мелких деталей и узлов, снижающих надежность системы. Система АРУ менее подвержена износу.

Недостатки: наличие погрешности регулирования, отсутствие памяти, то есть при пропадании сигнала КЧ и последующем его появлении величина усиления Лус не остается такой, какой она была до пропадания, так как изменение коэффициента усиления впрямую связано с уровнем КЧ.

6 Лекция №6. Аппаратура многоканальной системы передач с частотным разделением каналов

Системы передачи по коаксиальным кабелям позволяют организовать мощные пучки связи и передачу телеграмм на магистральных сетях. Эти системы являются четырехпроводными однополосными, то есть физические цепи передачи в разных направлениях развязаны.

Исключение составляют система К–120 и системы, работающие по подводным кабелям. Они являются двухпроводными, двухполюсными. Нижняя граница частотного диапазона СП выбирается, исходя из обеспечения требований помехозащищенности, а верхняя в зависимости от числа каналов.

Но следует учитывать, что с увеличением частоты затухание будет увеличиваться, а длина усилительного участка будет уменьшаться.

Система К–3600

Данная система предназначена для работы по коаксиальным парам диаметром 2,6/9,4 мм, по кабелям типа КМБ–8/6 или КМБ–4. Эта система позволяет организовать в каждом направлении до 3600 каналов ТЧ, либо 1800 каналов ТЧ и канал TВ. Линейный тракт этой системы занимает полосу частот

Df = 312 – 17596 кГц.

Дальность связи, организуемая этой системой, составляет до 12500 км, но каналы этой системы могут использоваться в качестве участка международных сетей, длина которых может достигать до 25000 км. Для обеспечения дальности используют обслуживаемые (ОУП) и необслуживаемые усилительные пункты (НУП). Системы типа ОУП – ОУП используются до 180 км. Количество НУП может достигать до 61 шт. между ОУП – ОУП.

Длина усилительного участка 3 ± 0,15 км. Максимальная длина пере- приемного участка при высокой частоте до 1500 км.

В СП К–3600 предусмотрено три вида НУП:

- нерегулирующий НУП;

- регулирующий НУП (каждый пятый);

- корректирующий НУП (каждый двадцатый).

Регулирующий НУП содержит устройство АРУ, как по грунтам, так и по контрольному току на КЧ: f_к = 18432 кГц. Указанная КЧ является основной, кроме нее используется две вспомогательных КЧ – 9216 кГц и 768 кГц.

В корректирующих НУП имеются устройства коррекции АЧХ. Для выделения и введения каналов ТЧ в ОУП и НУП магистрали используется соответствующее разветвление системы К–1020Р и К–24Р. Система АРУ способна изменить коэффициент усиления НУП при изменении температуры грунта на ±12°С.

СП К–3600 строится с использованием ТПА, поэтому специфическим является только оборудование аппаратуры сопряжения и оконечная аппаратура линейного тракта. Упрощенная схема канала передачи СП К–3600 приведена на рисунке 35.

Источником для аппаратуры сопряжения К–3600 является сигнал ТГ, имеющий 300 каналов и полосу частот 812 – 2044 кГц. Сигнал каждой третичной группы, за исключением первой, переносится по частоте с помощью модулятора. Преобразование осуществляется с помощью несущих частот.

Вместо первой канальной группы (она составляет 1800 каналов ТЧ и спектр занимает полосу частот 812 – 8524 кГц) можно организовать один канал телевидения с каналом звукового сопровождения и радиовещательными каналами. В это время по второму каналу (полоса частот 9884 – 17565 кГц) нельзя организовывать канал телевидения.

Во второй 1800 канальной группе все каналы имеют преобразование частоты, осуществляемое с помощью несущих частот. На выходе они объединяются в групповой сигнал. Канальный сигнал занимает полосу частот 9884 –17565 кГц. На выходах каждой канальной группы стоят фильтры. Сигналы

разделяются по частоте и объединяются с помощью ДС. Далее в тракт вводится частота сличения 9000 кГц, предназначенная для синхронизации оборудования приёмной станции. В результате обеспечивается синхронность, то есть равенство несущей частоты f_н передающего и приемного оборудования. Затем сигнал через корректор вводится в линию.

Рисунок 35 – Упрощенная схема системы К–3600

Канал приема станции К–3600 имеет аналогичную функциональную схему, только сигнал направляется в противоположную сторону. На выходе получаются сигналы 12 ТГ, для преобразования которых используются те же самые частоты.

В МСП К–3600 предусмотрена возможность дистанционного контроля усилителей НУП. Этот контроль осуществляется на частоте f = 19872 кГц.

Система передачи К–1920

Это однополосная четырехпроводная система, предназначенная для работы по коаксиальным кабелям КМБ–2,6/9,4 мм. Позволяет организовать в каждом направлении по 1920 каналов ТЧ, либо 300 каналов ТЧ и канал передачи сигналов TВ изображения и звукового сопровождения.

При организации 1920 каналов ТЧ линейный спектр в области частоты 312 – 8544 кГц формируется путем объединения сигналов в стандартные третичные группы, каждая из которых имеет спектр 812 – 2044 кГц, или путем преобразования их с помощью пяти несущих частот (аналогично первичной 1800–канальной группе К–3600).

Сигнал одной вторичной группы передается в линию без преобразования по частоте, а вторая группа имеет частоту преобразования 1116 кГц.

Когда СП предназначена для организации 300 каналов ТЧ и TВ каналов, то эти 300 каналов образуются путем объединения пяти вторичных групп,

причем одна вторичная группа передается в линию без преобразования по частоте, а сигналы четырех других групп смещаются по частоте.

Дальность действия СП К–1920 составляет до 12500 км, а максимальная длина L переприемного участка – до 1500 км.

ОУП этой системы бывают:

- с оборудованием усилителя, максимальная длина между ОУП до 186 км;

- с оборудованием для переключения линейных трактов, т.е. ответвление и подключение TВ сигнала, L » 400 км.

Длина усилительного участка – 6 ± 0,3 км.

В СП К–1920 предусмотрены НУП с грунтовой АРУ или одночастотные АРУ по контрольному току (КТ) на частоте f = 5974 кГц.

Эти одночастотные АРУ по КТ включаются примерно через 5 – 8 АРУ по грунтовой.

Система передачи К–300

Она предназначена для внутриреспубликанских сетей, а так же для связи между экономическими районами, тяготеющими друг к другу.

Используют коаксиальный малогабаритный кабель КМТ–1,2/4,4 мм. На этой системе могут быть использованы ответвления и внедрения каналов на ОУП.

Линейный спектр этой СП: 60 – 1300 кГц. Он образуется путем объединения пяти сигналов стандартных вторичных групп, причем их преобразование осуществляется с помощью четырех несущих, а одна вторичная группа передается в линию без преобразования (рисунок 36).

Рисунок 36 – Линейный спектр СП К–300

Это преобразование осуществляется в стандартном оборудовании третичной группы, входящей в состав ТПА. Поэтому аппаратура сопряжения (АС) в данной СП отсутствует (ее функцию выполняет стандартная аппаратура третичной группы).

Дальность связи СП К–300 составляет до 12500 км. Максимальная длина переприемного участка составляет по ВЧ до 1500 км.

Расстояние между ОУП до 240 км, рекомендуемая длина усилительного участка до 6 км. Между ОУП может быть включено до 40 НУП.

НУП СП К–300:

- с грунтовой АРУ;

- с АРУ по основной контрольной частоте f = 1364 кГц;

- с коррекцией линейных искажений.

Корректирующие НУП устанавливают среди участка ОУП – ОУП. Совместно с системой К–300 может использоваться стандартное оборудование выделения каналов на НУП, ОУП.

МСП К–120 изучить самостоятельно.

СП, работающие по симметричным кабелям

Для работы по симметричным кабелям используются однополосные, четырехпроводные системы передачи.

Из-за значительного влияния между параллельными цепями и трудности обеспечения требуемой защищенности на ближнем конце в основном используется двухкабельная система связи.

Взаимное влияние между параллельными цепями внутри проводников кабеля (влияние на дальний конец) ограничивает выбор верхней частоты линейного спектра.

Обеспечить требуемую защищенность на частотах выше 260 кГц трудно, поэтому верхняя частота линейного спектра принята f_в = 252 кГц, а нижней границей линейного спектра является частота 12 кГц.

При частоте ниже 12 кГц наблюдается значительный спад АЧХ линии и значения по величине реактивного состояния волнового сопротивления. В основу формирования линейных спектров МСП по симметричным кабелям положены спектры стандартных групп. Первичные группы (12 каналов), лежащие в полосе частот 312 – 552 кГц.

7 Лекция №7. Система передачи К–60П

Она предназначена для организации 60 каналов при работе по симметричному кабелю с диаметром жил 1,2 мм. Функциональная схема системы приведена на рисунке 37.

Эта СП является основной для СП по симметричным кабелям и используется на зоновых сетях до 600 км.

Линейный спектр СП К–60П образуется (12 – 252 кГц) на основе сигналов вторичной стандартной группы.

Рисунок 37 – Схема СП К–60П

В аппаратуре К–60П преобразование спектра на выходе ТПА в линейный спектр осуществляется в одну ступень, так как спектры не пересекаются. Несущая частота f_н = 564 кГц.

В ОАЛТ вслед за корректором установлен режекторный фильтр (РФ), который вырезает из спектра частоты 12, 116 и 246 кГц, предотвращая тем самым проникновение КЧ в тракт передачи. Далее через ДС (через блок переключения контрольных частот БПКЧ) вводится в линейный тракт КЧ, используемая для АРУ.

Далее на выходе включен усилитель, охваченный частотно–зависимой обратной связью (ОС), с помощью которого в линейный тракт вводятся пред-искажения.

Максимальная дальность связи системы К–60П равна 12500 км, в ней предусматриваются два типа ОУП:

- с двухчастотной АРУ;

- с трехчастотной АРУ.

Расстояние между первыми до 300 км, между вторыми до 600 км.

Между ОУП может быть установлено до 12 НУП.

Средняя длина усилительного участка составляет 19,4 км.

При необходимости выделения группы каналов в ОУП может использоваться аппаратура выделения (см. ниже).

Формирование основной первичной группы канала ТЧ

Первый канал – 108 кГц, второй канал –104 кГц и т.д., двенадцатый канал – 64 кГц. На приёме аналогичные фильтры распределяют общую полосу частот ПГ по отдельным каналам, и после преобразования в преобразователе приема выделяется нижняя боковая полоса частот, которая будет являться восстановленным информационным сигналом.

Например, необходимость применения 12 дорогостоящих канальных ПФ с различными полосами пропускания.

Формирование ПГ с использованием двух ступеней индивидуального преобразования осуществляется с одинаковой несущей частотой f_н = 200 кГц

для всех каналов, а во второй – с разными несущими частотами, значение которых определяются как (рисунок 38)

f_н = 312 – 4 * К,

где К – номер канала ТЧ в ПГ.

Рисунок 38 – Формирование первичной группы канала ТЧ

После первой ступени преобразования применяются электромеханические фильтры с одинаковой полосой пропускания, рассчитанные на выделение верхней боковой полосы частот 200,3 – 203,4 кГц и f_н = 200 кГц.

Достоинством данного способа является то, что во всех каналах используются одинаковые электромеханические полосовые фильтры с элементами высокой добротности, имеющие одну и ту же полосу пропускания, что удешевляет их производство и облегчает эксплуатацию всего оборудования.

Недостатки: введение второй ступени преобразования приводит к увеличению искажений и помех в каналах и повышению стоимости оборудования.

Формирование вторичной группы канала ТЧ

Вторичная группа предназначена для создания более крупных групп каналов ТЧ при последующем группообразовании или для формирования линейного спектра частот СП с числом каналов от 60 до 300. Вторичная группа с полосой частот 240 кГц (5 * 48) размещается по шкале частот в диапазоне 312 – 552 кГц. В некоторых типах преобразовательного оборудования основных ПГ предусматривается возможность формирования двух вариантов спектра ВГ: основного и инверсного (рисунок 39).

а) f_н.п = 420 + 48 * (П - 1)

б) f_н.п = 252 + 48 * (П - 1)

Рисунок 39 – Формирование вторичной группы канала ТЧ

Инверсный вариант спектра ВГ позволяет (с помощью аппаратуры сопряжения) получить инверсный вариант линейного спектра СП. Введение инверсии частотных полос позволяет ослабить мешающее действие помех для СП, работающих по двум парам одной четверки симметричного кабеля. При f_н = 252 + 48 * (П - 1) групповой полосовой фильтр (ГПФ) выделяет верхние боковые полосы частот, из которых формируется инверсный вариант. В некоторых системах передачи ,например К–60, для удобства выделения четвертой и пятой ПГ из линейного спектра при формировании спектра ВГ в обоих

риантах предусматривается одинаковая структура расположения этих групп. Для этого в основном варианте вместо несущей частоты пятой ПГ 612 кГц принимается f_н = 444 кГц, а в инверсном варианте вместо f_{н чет.пг} = 396 кГц принимается f_н = 564 кГц.

При ТГ стремящейся к

f_н.в= 1364 + 248 * (В - 4), [кГц],

где В – номер спектров третичной группы, В = 4,5,6,7,8,

основной вариант несущей стремится к значениям частот 1364, 1612, 1860, 2100, 2356 (рисунок 40).

Рисунок 40 – Формирование третичной группы канала ТЧ

Понятие о формировании четвёрочной и пятёрочной групп каналов ТЧ.

Дальнейшее укрупнение типовых групп каналов осуществляется путём формирования четверичной (ЧГ) и пятеричной (ПтГ) групп.

ЧГ формируется из трёх ТГ (3 * 300 = 900 каналов) с выделением нижней боковой полосы частот по каждой группе с помощью ПФ. Частотный интервал между смежными ТГ составляет 88 кГц. Вопрос о нормализации четверичной группы каналов можно решить двумя путями:

- из двух ЧГ;

- из шести третичных групп.

Система передачи для работы по воздушным кабелям связи

На воздушных линиях связи (ВЛС) используются исключительно двухпроводные системы. При организации линейного тракта этих систем полоса частот по сравнению с однополосными, оказывается вдвое шире. Расширение полосы линейного тракта приводит к сокращению длины усилительного участка, так как усилительная способность промежуточных усилителей ограничена.

Кроме того, расширение полосы частот линейного тракта приводит к сокращению каналов.

Применение однополосной четырех проводной системы на ВЛС невозможно, вследствие больших влияний на ближайший конец.

Линейный спектр частот, в которых могут работать СП по ВЛС, определяется характером затухания от метеоусловий. Кроме того, следует учитывать, что с увеличением частоты увеличится переходное влияние между параллельными цепями и помехами от радиостанций длинноволнового диапазона.

Исходя из этого, спектр частот на воздушных линиях (ВЛ) из цветных металлов (меди) не должен превышать 150 кГц, а при использовании стальных проводов – не более 30 кГц, так как в стальных цепях затухание сильно возрастает с возрастанием частоты.

В спектре частот до 150 кГц можно организовывать до 15 каналов ТЧ в каждом направлении передачи. В этом случае используют трех и 12–канальные СП, работающие в различных диапазонах частот. На частотах ниже 4 кГц организуется служебная связь (двухсторонняя). Спектр частот в этом случае имеет вид, показанный на рисунке 41.

Рисунок 41 – Линейный спектр служебной связи

Так как эти СП весьма метео зависимы, то они (В–3–3 и В–12–3) дублируют друг друга, и в сложных метеоусловиях одна из этих систем остается работоспособной, поэтому эти СП организуются попарно по одним и тем же физическим цепям. Система В–3–3 позволяет по одной физической двухпроводной цепи организовать в обоих направлениях три канала ТЧ. В данной СП предусмотрено четыре варианта линейного спектра с учетом их инверсий и частотного сдвига.

Рисунок 42 – Варианты линейного спектра

Эти варианты линейного спектра позволяют обеспечить отсутствие переходных разговоров в каналах СП, работающих по параллельным цепям.

Любой из этих вариантов линейного спектра формируется с помощью трех ступеней преобразования – одного индивидуального канала и двух групп. При индивидуальном преобразовании используются несущие частоты, равные 12, 16 и 20 кГц.

В системе предусмотрена двухчастотная термомеханическая система АРУ, которая устанавливается на ОУП. НУП не имеет АРУ. Между ОУП устанавливается до двух НУП. Расстояние между ОУП до 75 км, дальность связи при работе по стальным цепям до 150 км, а при работе по цепям на цветных металлах – до 2000 км, в этом случае расстояние между ОУП растет до 250 км.

В спектре частот от 0 до 4 кГц организуется двухсторонняя система связи (СС) в диапазоне частот, равном 0,3 – 1,5 кГц (А – Б) и 1,74 – 2,94 (Б – А).

8 Лекция №8. Особенности СП для местных сетей

Особенностью таких систем передачи является небольшая протяженность линии, на которых они используются.

В связи с короткими линиями затраты на линейные сооружения сравнительно невелики, а доля стоимости оконечного оборудования велика, поэтому для увеличения рентабельности необходимо удешевлять оконечное станционное оборудование. Для этого расстояние между вертикальными несущими выбирается равным не 4 кГц, как в магистральных СП, а 8 кГц при сохранении той же эффективно предаваемой полосы частот, равной 1,2 кГц.

Передача сигналов управления и взаимодействия предусматривается вне спектра развязывающих частот, и для них в полосе f = 4 кГц выделяется отведенный канал.

Расширение полосы частот, отводимой на один канал, позволяет при использовании АМ передавать две боковые полосы плюс несущую, две боковые без несущей и сигнал ОБП при частично подавляемом сигнале ОБП.

В отечественных СП (Россия) используется третий метод, то есть передача ОБП. В этом случае в СП используется фазоразностный способ увеличения сигнала ОБП с подавлением неиспользуемой боковой полосы не менее чем на 26 дБ.

В данных устройствах используются фазоразностные контуры с большой погрешностью фазирования (Dj £ 6°), что удешевляет оборудование. Этого подавления достаточно, чтобы на приемнике не возникали биения верхней и нижней боковых полос в случае асинфазности генераторов несущей. Здесь во всех каналах используется одинаковое оборудование.

Для СП, работающих по АЛ используется передача двух боковых полос и несущей. Использование этого метода возможно только на очень хороших линиях длиной до 3 – 5 км, так как невозможно использование переменных усилителей в этом случае. Такая система АРУ позволяет по одной физической АЛ организовать второй ВЧ канал.

Для местных ГТС используется 30–канальная СП КАМА, способная работать по симметричному кабелю, а так же по кабелю типа ТПП. На сельских кабельных линиях используется аппаратура КНК–12 и КНК–6Т.

На воздушных линиях передачи из цветных металлов используется система В–3–3 и В–12–3, на стальных цепях В–3–3С. В последнее время эти системы вытесняются системами с ВРК – ИКМ–30.

МКСП по радиорелейным и спутниковым линиям связи

В современных РРЛ часто используется ЧМ, и каналы разделяются по частоте. Это обстоятельство позволяет в качестве источника информации использовать стандартную каналообразующую аппаратуру с ЧРК. РРЛ по составу (по числу каналов) могут быть разделены на две группы:

- использующие аппаратуру К–60П;

- использующие аппаратуру, позволяющую организовать сотни и тысячи каналов. К последней, относится аппаратура, организующая канал через К–300 и К–1920.

Использование однотипного оборудования для РРЛ и кабельных линий позволяет наиболее просто обеспечить их соединение, так как не требуется перехода с РРЛ на кабельные линии.

Построение линейного тракта МСП РРСП передачи с ЧРК

В радиорелейных СП осуществляется передача сообщений в пределах прямой видимости на значительное расстояние с использованием принципа ретрансляции. Для осуществления этого принципа в линейном тракте ставятся промежуточные станционные ретрансляторы (ПСР), антенны которых устанавливаются для нахождения прямой видимости

R = 3,54 * , [км],

где h₁,h₂ – высота установки антенны соседних станций.

Промежуточные радиоретрансляционные станции содержат два комплекта приемо-передающей аппаратуры, которая обеспечивает прием модулирующих сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний от предыдущей станции, усиление их, преобразование и передачу на следующую станцию. Эти промежуточные радиотрансляционные станции (ПРС) являются необслуживаемыми.

Рисунок 43 – Построение линейного тракта МСП РРСП передачи с ЧРК

На схеме рисунка 43:

- ПС – поляризованный спектр. Плотность поляризации электромагнитной волны – плоскость колебания вектора направленности электрического поля (рисунок 44);

- УРС – узловая ретрансляционная станция позволяет разделить сигналы разных направлений по плоскости поляризации;

Рисунок 44 – Электромагнитная волна

- РПФ – разделительный полосовой фильтр обеспечивает выделение сигналов, различных по частоте (с разной f_н), и служит для уменьшения взаимных влияний между передатчиками и приемниками, работающими на одну антенну;

- ОРС – обслуживаемая РРС (оконечная). Для осуществления двухсторонней передачи в одном ВЧ стволе применяется либо двухчастотное, либо четырёхчастотное разделение частоты.

С рекомендацией МККР среднее значение промежуточной частоты для РРСП с числом каналов ТЧ до 60 выбирается равной 35 МГц, с числом каналов до 2700 – 70 МГц и с числом каналов более 2700 – 140 МГц.

Одной из важнейших характеристик ЧМ сигнала является девиация частоты, то есть изменение частоты колебаний относительно средней частоты под воздействием модулирующего многоканального сигнала.

В комплекте промежуточной станции должно совпадать как минимум два канала. Первый канал принимает сигнал с f_н– f₁, преобразует его в сигнал с f_н – f₂ и излучает его на этой частоте со следующей ПРС. Второй канал обеспечивает аналогичное преобразование сигнала в другом направлении.

Цепочка РРС, на каждой из которых устанавливается один комплект ВЧ приемопередающей аппаратуры, называется стволом или радиостволом.

На узловой РРС (УРС), кроме всего прочего, предусмотрена возможность выделения части каналов.

Выделение каналов происходит не по ВЧ, а на промежуточной частоте. Для этого включаются комплекты ДМ и М, между ними на промежуточной частоте включается оборудование выделения каналов.

В случае, если в системе используется двухчастотное разделение частоты, оба приемника работают на одной частоте, а оба передатчика на другой частоте.

При четырёхчастотном разделении все приемники и передатчики работают на разных частотах. (Достоинство!)

При двухчастотном разделении используется меньшая полоса частот, но при этом методе могут появиться помехи за счет отражения электромагнитных волн от каких-либо элементов, располагающихся между передающими и приемными антеннами. В этом случае используется четырёхчастотное разделение частот. Выбор разделения частот в РРСП определяется возможностью устранения переходных помех различных направлений передачи (если можно устранить – то двухчастотное).

Если на каждой РРС устанавливается несколько комплектов приемопередающей аппаратуры, подключающихся к одной антенне, то между ОС реализуется многоствольная РРСП.

Современные РРСП могут соединить до восьми стволов, что увеличивает объем передаваемой информации. При этом один или два ствола оставляют в качестве резервных. Многоствольные системы экономически более целесообразны. Для уменьшения взаимного влияния между передатчиками и приемниками, работающими на одну антенну, используют разделительный полосовой фильтр (РПФ) и различную поляризацию колебаний.

Формирование линейного спектра РРСП осуществляется на ОРС, на которых установлено по одному комплекту приемопередающего оборудования. Источником сигнала для РРСП является стандартная каналообразующая аппаратура МСП с ЧРК. Исходный (канальный) сигнал с выхода МСП с ЧРК сначала модулирует по частоте (ЧМ) несущее ВЧ колебание, затем при использовании АМ с ОБП спектр этого ВЧ колебания переносится в СВЧ диапазон, который излучается.

Исключительным сигналом является либо многоканальный сигнал, сформулированный АС проводным МСП, либо сигнал ТВ с сигналом звукового сопровождения.

Рисунок 45 – Построение линейного тракта МСП РРСП передачи с ЧРК

Необходимость использования промежуточной ступени модуляции объясняется тем, что в СВЧ диапазоне практически невозможно создать широкополосное усиление. С ростом линии увеличивается имеющаяся Р_вых выходная мощность и необходимо значительное увеличение коэффициента усиления.

На РРСП используют активные и пассивные ретрансляторы.

Активные ретрансляторы представляют устройства, отражающие электромагнитные волны. В них усиление и преобразование сигнала не происходит. На каждой промежуточной ретрансляционной станции (ПРС) и узловой ретрансляционной станции (УРС) происходит смена частот. Это необходимо для устранения возможного влияния между передающими и приемными станциями, которые работают на разных частотах.

Особенности линейного тракта спутниковой системы передачи (ССП)

В ССП ретранслятор располагается на искусственном спутнике земли (ИСЗ). Ретрансляторы бывают активными и пассивными.

Активные ретрансляторы принимают сигнал на частоте f₁, усиливают его, преобразуют в частоту f₂ и переизлучают в сигнал, который направляется в сторону Земли.

В пассивных ретрансляторах аппаратура усиления и преобразования отсутствует.

В свою очередь активные ретрансляторы делятся на:

- многозвенного действия, то есть переизлучение сигнала происходит сразу же;

- с задержкой.

Устройства с памятью присутствуют на спутниках, которые находятся на геостационарных орбитах. Эти спутники, пролетев над передающей антенной, принимают и запоминают сигнал. Затем, пролетев над приемной земной антенной, выдают эту информацию из памяти. ИСЗ по своим орбитам делятся:

- экваторные, у которых угол между площадью орбиты и площадью экватора равен 0 (a = 0);

- полярные, у которых a = 90°;

- наклонные, если 0° < a < = 90°.

Когда спутник находится не выше 3600 км от Земли и лежит в экваторной плоскости, то один оборот вокруг Земли он выполняет за 24 часа.

Если направление движения спутника совпадает с направлением вращения Земли, то он будет казаться неподвижным. Такой спутник называется стационарным, он позволяет для приема и передачи сигналов использовать неподвижные антенны. Эти спутники позволяют осуществить связь со значительной территорией Земли, за исключением полярных районов.

Если связь между несколькими земными станциями осуществляется через один спутник, то такие СП называются СП с многостанционным доступом.

Многостанционный доступ может быть организован с использованием частотного временного разделения сигналов, а также разделения сигналов по форме. При многочастотном доступе с частотным разделением каждой станцией выбирается своя несущая частота. Значение этих частот выбирается таким образом, чтобы между соседними станциями по частоте оставались необходимые частотные промежутки, которые препятствуют возникновению помех.

Недостатки:

- вследствие нелинейности амплитудных характеристик ретранслятора возникает переходная помеха между станциями;

- на ретрансляторе действует единая система АРУ для многочастотного сигнала, и поэтому уровни Р_вх каждой станции должны быть близки друг к другу.

Система многочастотного доступа с разделением сигналов по форме не нашла широкого распространения из-за сложности и значительной стоимости наземной аппаратуры формирования сигналов.

9 Лекция №9. Системы передачи, используемые в ГТС. Типовая многоканальная аппаратура «КАМА» (30 каналов)

ТПА «КАМА» предназначена для уплотнения симметричных кабельных цепей между АТС или АТС и МТС путем образования 30 двухсторонних телефонных каналов. Аппаратура рассчитана на уплотнение цепей кабелей со стирофлексной кордельной изоляцией жил по двухпроводной двухполосной системе.

Таблица 1 – Параметры кабелей

Параметр	МКС 741,2 км	КСПП 141,2 км	Т (с отбором параметров по перезатуханию), км
Наибольшая дальность связи	£ 80	£ 50	£ 23
Средняя длина усилительного участка	£ 13	£ 8	£ 3,3
Наибольшее число усилительных участков	£ 6	£ 6	£ 6

При использовании кабеля для передачи сигнала от станции А к Б аппаратура занимает линейный спектр частот от 12 до 256 кГц и от Б к А – от 304 кГц до 548 кГц. Спектр частот на выходе индивидуального оборудования лежит в диапазоне 312 – 548 кГц. Для получения 12 – 256 кГц в аппаратуре используется групповое преобразование:

- для станции А в канале передачи;

- для станции Б в канале приема.

Функциональная схема станции А приведена на рисунке 46.

Канал передачи

Он содержит индивидуальное преобразование передатчиков по числу каналов. Канал передачи реализован по фазоразностной схеме с выделением верхней БП. Неиспользуемая нижняя БП подавляется не менее чем на 3 Нп (около 25 дБ), что явно недостаточно для того, чтобы на этом месте располагался спектр частот соседнего канала. Поэтому в спектре отведено специальное место под недостаточно подавленную БП, и расстояние между несущими

соседних каналов по частоте составляет 8 кГц. На выходе канала все сигналы объединяются с выходов отдельных передатчиков в групповой сигнал в полосе частот 312 – 548 кГц. К этому сигналу добавляется две частоты f_контр = 304 кГц и f_всп = 312 кГц. Контрольная частота f_контр необходима для работы системы АРУ в канале приема станции Б, а также систем АРУ промежуточных усилительных пунктов на линии. Уровень сигнала контрольной частоты на 1 Нп ниже измерительного уровня (1 Нп = 8,68 дБ).

Рисунок 46 – Функциональная схема станции А

Вспомогательная частота f_всп предназначена для работы вспомогательного оборудования станции Б. Фильтр Д552 (ФНЧ) с частотой среза 552 кГц предназначен для предотвращения попаданий колебательных составляющих с выхода передатчика в канал передачи. На групповой модулятор (М_гр) подается групповой сигнал, в качестве несущей подается 560 кГц используемой полосы. После модулятора используется нижняя БП, которая занимает полосу частот 12 – 256 кГц. Для удаления верхней БП используется фильтр Д256 (ФНЧ) с полосой пропускания 250 кГц, на выходе которого имеем групповой сигнал в полосе частот 12 – 256 кГц. Данный сигнал поступает на групповой усилитель (ГУС), где усиливается до требуемого уровня. На выходе ГУС включен режекторный фильтр (РФ), настроенный на частоту 8 кГц. РФ обладает способностью вырезать из спектра частоту настройки (пропускает все частоты, кроме 8 кГц). После РФ в канал передачи через ПФ подается синхронизирующая частота f_синх = 8 кГц. Она подается от генераторного оборудования станции А. ПФ пропускает только 8 кГц, предотвращающий проникновение группового сигнала канала передачи в генераторное оборудование, а РФ проникновение частоты синхронизации в левую часть канала передачи.

Далее сигнал попадает на направляющие (разделительные) фильтры Д280 с частотой среза f_среза = 28 кГц, который совместно с фильтром К280 разделяет канал приема от канала передачи по частоте. Сигнал передачи через

линейный трансформатор передается в линию. Также через среднюю точку вторичной обмотки линейного трансформатора в линию подается ДП для питания оборудования НУП на трассе (линии).

Канал приема

Сигнал из линии через разделительный трансформатор поступает на ФВЧ К280. Далее через ФВЧ К280 поступает на удлинитель, задача которого компенсировать изменение усиления в тракте, то есть сигнал на вход последующей схемы должен подаваться определенного уровня. Сигнал попадает на ВУС, который регулируется коэффициентом усиления с помощью схемы АРУ.

Полоса частот на приеме лежит в диапазоне 312 – 548 кГц (на самом деле 304). Д552 обеспечивает удаление из группового сигнала гармоник группового сигнала и комбинированных частот. Далее сигнал усиливается групповым усилителем ГУС до заданного уровня и через ДС попадает на индивидуальный приемник. В приемниках производится преобразование частоты с выделением нижней боковой полосы.

Рисунок 47 – Функциональная схема станции Б

Канал передачи станции Б не содержит группового преобразования частоты. Групповой сигнал с выхода индивидуальных передатчиков в диапазоне частот 312 – 548 кГц совместно с сигналом f_контр = 304 кГц и f_всп = 312 кГц через ФНЧ Д552 подается на ГУС, где усиливается до нужного уровня и через ФВЧ К280 и линейный трансформатор подается в линию.

Канал приема станции Б начинается с Д280, который направляет сигнал по каналу приема. Далее из сигнала приема выделяется f_синхр = 8кГц, которая

передавалась от станции А. Частота синхронизации управляет генераторным оборудованием станции Б, обеспечивая тем самым одинаковое значение несущих частот при приеме и передаче, что необходимо для избежания частотного «ухода» сигнала на приеме. Эта частота выделяется через ПФ, а РФ не пропускает f_синхр в канал приема.

Удлинитель станции А в приемной части компенсирует изменение усиления. Следующая часть схемы, включая демодулятор, охвачена ОС системы АРУ. Демодулятор группового преобразования осуществляет перенос спектра из НЧ области 12 – 256 кГц в высокочастотную область 312 – 548 кГц. Для этого на демодулятор группового преобразователя подается несущая частота 560 кГц. После демодулятора полезной полосой является нижняя БП, а верхнюю следует подавить. Это делает фильтр НЧ с f_ср = 548 кГц. Он подавляет гармонические, паразитные, комбинационные составляющие, спектр которых не нужен. После этого сигнал поступает в ГУС. С выхода ГУС подается сигнал на систему АРУ, задача которой поддерживать неизменный уровень сигнала на входе ДС и индивидуальных приемников. Затем групповой сигнал подается на приемник, в котором осуществляется преобразование частоты. Значения несущих такие же, как в соответствующих каналах передатчиков. Далее восстанавливается исходный спектр сигнала, который поступает к абонентам.

10 Лекция №10. Продолжение лекции №9

Частота управления уменьшает помехи в соседних каналах при передаче импульсов набора номера.

При организации связи с помощью СП «КАМА» используется реле соединительных линий (РСЛ) – комплект, который включает в себя реле соединительных линий исходящих (РСЛИ) и реле соединительных линий входящих (РСЛВ). При занятии соединительных линий свободного канала из РСЛИ на статическое реле подается «+», под действием которого статическое реле открывается, и сигнальная (управляющая) частота 3825 Гц подается в обратном направлении через соответствующий канал передатчика станции Б. Приход сигнала этой же частоты свидетельствует об исправности канала, который может быть занят абонентом.

Если сигнальная частота вследствие неисправности канала не поступает на исходный конец, то абонент получит сигнал «занято», и после того как абонент положит трубку, данный канал блокируется и не может быть занят (пока не отремонтируют).

Передатчик состоит из разделительного трансформатора с тональным сигналом, однополосного фильтра, который препятствует проникновению сигнала тональных частот в источник сигнала управления (рисунок 48). Однополосный модулятор выполнен по фазоразностной схеме. Выделяемая полоса – верхняя. Несущая частота рассчитывается как

f_нес = 304 + 8i, [кГц]

где i – номер канала.

Погрешность фазирования фазовых компенсаторов недостаточна для полного подавления (на 60 дБ) не используемой БП, поэтому на нее отводится специальное место в линейном спектре. В РУ суммируются сигналы от индивидуальных (всех 30) передатчиков и добавляется f_контр = 304 кГц, f_всп = 312 кГц. В групповом тракте в модулятор подаётся несущая частота с f_нес = 560 кГц (станция А), которая переносит спектр частот 304 – 548 кГц в область линейных частот 12 – 256 кГц. Нежелательная БП подавляется фильтром ФНЧ – 256 кГц.

ФК – фазовый контур;

Ф – высокочастотный фазовращатель.

Рисунок 48 – Функциональная схема передатчика

На приемники (рисунок 49) подается групповой сигнал со спектром частот 312 – 548 кГц. ПФ на выходе приемника отсутствует (это сделано с целью удешевления).

На демодулятор подается такая же частота f_нес, как и в соответствующем канале передатчика. На выходе демодулятора имеем групповой сигнал с верхней и нижней БП, при этом через ФНЧ будет пропущена только составляющая канала 4 кГц, а остальные все срезаются.

Таким образом с помощью одних и тех же фильтров (ФНЧ 4 кГц) во всех каналах удается выделить разные канальные сигналы. Этот выделенный сигнал усиливается в УС₁, потом с помощью ПФ выделяется управляющая частота 3825 Гц, которая попадает в приемник сигнала управления (ПСУ). Там детектируется и подается на соответствующую аппаратуру станции (где он нужен). В ФНЧ выделяет разговорный сигнал 3,4 кГц, который после усиления УС₂ подается на соответствующие приборы АТС.

Рисунок 49 – Функциональная схема приемника

Если СП «КАМА» работает как однополосная, то есть прием–передача ведется на тех же частотах, но по разным парам кабеля, то групповые преобразователи используют только направляющие фильтры (Д280, К280).

Выбор более низкой частоты обусловлен меньшим затуханием линейного тракта на более низкой частоте.

Система АРУ в канале приема станции работает по контрольной частоте 304 кГц, которая вводится в канал передачи. Уровень этой частоты строго нормируется (-1 Нп). Она проходит через весь тракт, после группового усилителя (ГУ) приемника через ДС и ПФ 304 кГц подается на демодулятор. В качестве несущей частоты служит частота 296 кГц. Выделяется разностная частота 8 кГц, которая подается на усилитель контрольной частоты (УКЧ). На выходе усилителя включен выравниватель (В), который выпрямляет эту частоту и преобразует в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна напряжению контрольной частоты.

Рисунок 50 – Функциональная схема АРУ, схема контроля группового тракта

Выпрямленное напряжение U_контр подается на РУ, на другой вход которого подается опорное напряжение U_оп. РУ выделяет U_со = U_оп - U_контр, кото-

рый стабилизирует коэффициент усиления. На схемы сигнализации и к счетчикам простоя подается f_контр = 8 кГц. Аналогично на ДС с помощью ПФ312 выделяется вспомогательная частота, которая подается на схему сигнализации и счетчик простоя, но, кроме того, используется для проверки каналов аппаратуры данных.

Промежуточная усилительная станция СП «КАМА», схема которой показана на рисунке 51, содержит два канала, усиливающие сигналы, идущие в противоположных направлениях. Для разделения направления каналов используются фильтры К280 и Д280 на входе и выходе канала. Они предотвращают попадание сигналов в противоположные направления данного канала. Каждый канал содержит регулируемый усилитель, так как с сезонными изменениями затухание в линии связи (ЛС) меняется. Зимой затухание меньше, так как сопротивление линии меньше.. Также каждый канал содержит ГУС усиливающий сигнал до заданного уровня. Удлинитель (Удл) в схеме предназначен для компенсации измененного усиления в тракте.

Рисунок 51 – Промежуточная усилительная станция СП «КАМА»

Один из каналов поочередно будет содержать систему АРУ, предназначенную для компенсации небольших изменений затухания в системе. Дистанционное питание (ДП) для аппаратуры промежуточного усилительного пункта (УП) передается по линии, по фантомной цепи. Для предотвращения выхода аппаратуры из строя на входе и выходе ставятся линейные разделительные трансформаторы, осуществляющие гальваническую развязку по постоянному току между линией и аппаратурой УП.

Генераторное оборудование СП «КАМА»

Один комплект ГО называется стойкой генераторного оборудования (СГО), которая обеспечивает несущими и управляющими частотами оконечных станции СП «КАМА». ГО станции А является задающим, а ГО станции Б – зависящим. Для синхронизации работы ГО станций А и Б используется частота синхронизации 8 кГц, которая передается из станции А в Б из тракта передачи в тракт приема.

Эта частота стабилизируется кварцевым генератором (резонатором). И все остальные несущие частоты в ГО той и другой станции привязаны к этой частоте. Обычно используется принцип умножения частоты. Из основной частоты, содержащей одну гармонику, формируется сложный периодический сигнал. Спектр этого сигнала будет содержать большое количество высших гармоник. Форма сигнала выбирается таким образом, что она примерно вплоть до тридцатой гармоники имеет одинаковую амплитуду и частоту

f_i = i* f_синхр,

где i – номер гармоники.

Нужная гармоника выделяется с помощью ПФ, настроенного на частоту данной гармоники. Гармоника будет представлять собой синусоидальные сигналы, из которых получается несущая частота.

Таким образом, все несущие частоты станции А и Б синхронизируются друг с другом. Управляющие частоты 3825 Гц получаются от отдельного не синхронизированного частотой 8 кГц генератора.

11 Лекция №11. Помехи в линейных трактах проводных СП с ЧРК

Помехи являются различными случайными воздействиями на сигнал. Поэтому рассмотрение их весьма важно.

Помехой называют посторонние электрические колебания, мешающие нормальному приему сигналов.

В зависимости от характера воздействия на сигнал помехи подразделяются на адаптивную и мультипликативную.

Адаптивные помехи в трактах СП с ЧРК проявляются в виде случайных ЭДС, которые суммируются с сигналом, искажая его.

Мультипликативные помехи представляют собой изменение коэффициента передачи тракта, вызывают ослабление и возрастание всех уровней сигнала.

В канале СП с ЧРК большую роль играют адаптивные помехи, которые могут вызываться как внутренними, так и внешними источниками.

Внешними источниками могут быть природные явления (гроза), ЛЭП и СП, работающие по параллельным цепям. В электрической связи эти помехи принято называть линейными, поскольку они возникают при использовании линейных элементов (емкость, индуктивность, сопротивление и.т.п).

Внутренние источники: тепловые шумы, шумы от усилительных элементов и.т.д. Внутренние помехи возникают также вследствие нелинейности элементов схемы, таких, как модулятор и демодулятор. Они приводят к искажению сигналов, передаваемых в канал передачи. Эти помехи небольшие.

В канале связи большинство помех носят флуктуационный характер, представляют собой последовательность различных импульсов, сливающихся в непрерывный случайный сигнал.

Ширина спектра этих помех соизмерима с шириной спектра сигнала, и при приеме звуковых сигналов помехи обычно воспринимаются как посторонний шум. Но в ряде случаев помеха может носить речевой либо музыкальный характер. Такая помеха называется внятной переходной помехой. Другое название – совпадающая помеха, появление которой крайне нежелательно. Кроме флуктуационных помех, имеют место импульсные и сосредоточенные помехи.

Импульсные помехи представляют собой кратковременные импульсные сигналы, разделенные значительными промежутками времени. Импульсные помехи оказывают наиболее сильное действие на канал передачи дискретной информации, вызывая появление ошибок.

Сосредоточенные (селективные) помехи бывают близки к синусоидальным сигналам. Эти помехи особенно влияют на передачу сигналов изображения, вызывая чередование яркости.

Оценка помех

Для оценки действия помех могут использоваться следующие параметры:

- защищенность А_з = 10 * lg или А_з = 20 * lg,

где Uc, Рc – уровень мощности сигнала в точке приема;

Uп, Рп – уровень мощности помех в точке приема;

- коэффициент шума Д = ;

- потери шумозащищенности d = 10 * lgД = А_{з вх}- А_{з вых}.

Помехи оценивают на приемном конце канала передачи с помощью величины защищенности. Оценка помех производится с помощью псофометрического напряжения при передаче речи по телефонным каналам или каналам радиовещания.

Например, чувствительность системы «телефон–ухо» неодинакова для разных частот спектра воспринимаемых сигналов. Максимум чувствительности приходится на полосу частот 800 – 1000 Гц.

Если в телефонном канале действует помеха, то ее спектральные составляющие также по–разному принимаются системой «телефон–ухо».

Вот откуда возникло определение псофометрического напряжения помех. Это такое напряжение с частотой 800 Гц, которое по своему линейному воздействию эквивалентно реально действующей помехе.

Спектральная плотность флуктуационной помехи примерно одинакова во всем рабочем диапазоне частот. Но человеческое ухо имеет наибольшую чувствительность на частоте 1 кГц (рисунок 52). При увеличении частоты чувствительность быстро снижается, поэтому мощность помехи оценивается с учетом кривой чувствительности человеческого уха. Прибор, который замеряет чувствительность, носит название псофометр.

Рисунок 52 – График чувствительности человеческого уха

Псофометрическое напряжение U_пс в канале всегда меньше действующего, т.е.

U_пс = К_пс * U,

где К_пс – псофометрический коэффициент, К_пс < 1.

Для канала ТЧ: К_пс = 0,75.

Импульсными ЭДС считаются помехи, длительность которых превышает 100 м/сек, а амплитуда значения уровней 12 дБ, 16 дБ и 22 дБ в зависимости от уровней помехи.

Мультипликативные помехи проявляются в виде кратковременных перерывов в связи, к которым относятся снижение усиления в тракте не менее, чем на 18 дБ по сравнению с номинальным. По продолжительности эти перерывы, как правило, более чем 300 мс. Уровень переходной помехи оценивается с помощью переходного затухания

А_пер = 10 * lg = 10 * lg,

где пп – переходная помеха;

Uc, Рc – уровень мощности сигнала в точке приема;

Uпп, Рпп – уровень мощности переходных помех в точке приема

Уровень собственных шумов канала осуществляется тепловыми шумами линии связи и шумами усилительных элементов. Величина тепловых шумов

U_шт = , [В]

где k – постоянная Больцмана, k = 1,38*10^-23, Дж/к;

Т – абсолютная температура в Кельвинах;

R – величина сопротивления, на которой выделяются эти шумы;

Df – полоса частот шумов, которые нас интересуют.

Тепловой шум – белый шум, спектральная плотность которого равномерна вплоть до частоты 10¹⁰ – 10¹² Гц для канала ТЧ, поэтому величина тепловых шумов будет пропорциональна ширине спектра этого канала. Для канала ТЧ

Df_т.н = 0,3 – 3,4 кГц, при Т = 293 К (20°С).

Мощность теплового шума Р_ш.т = 1,25 * 10^-17 Вт, что соответствует уровню теплового шума р_ш.т = -1,39 дБм.

Коэффициент шума, как известно, определяется зависимостью

F_ш = 10 * lg,

где Р_швых– мощность шумов на входе и выходе усилителя;

К_м – коэффициент усиления по мощности.

У реальных усилителей: F_ш = 6 – 9 дБ.

Уровень шумов на выходе усилителей, включенных в линейный тракт, определяется

Р_ш = -139 + F_ш, [дБ].

Если магистраль содержит значительное количество усилителей, то происходит накопление шумов. Это приводит к значительному повышению собственных шумов на выходе канала. Поскольку фазы отдельных шумовых компонентов случайны, то мощность шумов на выходе будет определяться случайной мощностью соответствующих шумовых компонентов

Р_ш.комп = SР_ш_i,

где SР_ш_i – суммарная мощность шумовых компонентов.

Для снижения суммарной мощности шумов следует использовать усилитель с меньшим коэффициентом шума. Поскольку уровень собственных шумов усилителя практически не изменен, то отношение может быть повышено благодаря увеличению уровня сигнала. Поскольку затухание на высших частотах больше, чем на низких, то отношение в области ВЧ значительно меньше, чем на НЧ

<< .

Рисунок 53 – Графики шумов

Для компенсации уменьшения уровня сигнала в области ВЧ при передаче в сигнал вводят пред искажение, то есть намеренно повышают уровень сигнала в ВЧ области. С этой целью усилитель охватывают частотно–зависимой ООС, глубина которой уменьшается по мере увеличения частоты. Уровень шумов в канале практически от частоты не зависит.

Нелинейные помехи

Они возникают за счет нелинейности усилительных элементов. Вследствие этого спектр выходного сигнала помимо частот самого сигнала будет содержать также высшие гармонические составляющие и различные комбинационные частоты. Причем уровень высших гармоник будет снижаться по мере увеличения номера гармоник.

При проектировании СП с ЧРК диапазон частот группового тракта выбирают так, чтобы f_Вгр< 2 *f_Нгр.

В этом случае спектры гармоник группового сигнала, а также большинство комбинационных частей будет лежать вне спектра группового сигнала. При оценке нелинейных свойств линейного усилителя (ЛУС) рассматривают его амплитудную характеристику (АХ).

Например, при повышении порогового напряжения форма сигнала резко изменится, на выходе усилителя (рисунок 54, б) появляются колебания с частотами, которых не было на входном сигнале. Эти колебания и являются нелинейными помехами, так как они распределяются по всему линейному спектру СП и могут вызвать нелинейные переходы между каналами и дополнительные нелинейные шумы в каждом канале. Поэтому сигнал не должен превышать порога перегрузки усилителя U_п или соответствующей этому напряжению уровень Р_п.

а) б)

Рисунок 54 – Формы сигналов: а) на входе и б) выходе усилителя

Методы уменьшения влияния нелинейных помех

Методы, принятые для уменьшения влияния нелинейных помех, имеют целью предотвратить перегрузку ЛУС. Различают методы:

- организационные;

- технические.

Организационные методы – нормирование в ТНОУ каналов ТЧ средней мощности Р_ср сигналов различных видов информации.

Например, для сигнала речи Р_ср = 32 мкВт, для сигналов вещания Р_ср = 920 мкВт.

Технические методы – введение в ЛУС глубокой ООС, включение ограничителей амплитуд (ОА) без ООС на входе индивидуального модулятора каждого канала.

При введении в ЛУС глубокой ООС затухание нелинейности в ЛУС с ООС А`_пг увеличиться

А`_пг = а_пг + В * n,

где В – глубина ООС;

n – номер гармоники;

а_пг – затухание нелинейности в ЛУС.

При включении ограничителей амплитуд (ОА) без ООС ОА ограничивает пиковые значения таких сигналов, как речь, вещание и так далее.

Импульсные помехи

Импульсной помехой в канале ТЧ называется кратковременное импульсное напряжение, амплитуда которого значительно превышает амплитуду полученного сигнала. Источниками импульсных помех являются:

- кратковременные обрывы в канале из-за ненадежных контактов в коммутирующих устройствах, плохих паек и.т.д.;

- грозовые разряды в районе залегания кабеля;

- значительные перегрузки линейного тракта, приводящие к возникновению случайных импульсных последовательностей;

- высоковольтные линии передачи и электрифицированные железные дороги.

Основное воздействие импульсные помехи оказывают на передачу дискретной информации. При этом возникают ошибки, составляющие 10 –12 % общего числа принятых информационных импульсов.

При передаче речи импульсные помехи прослушиваются как отдельные щелчки, либо потрескивания. По рекомендации МККТТ допускается 70 импульсных помех в час или 18 импульсных помех за 15 минут. Для снижения интенсивности импульсных помех проводят следующие мероприятия:

- увеличивают защищенность между парами симметричного кабеля до 60 дБ и выше;

- защищают линию связи от грозовых разрядов и электрифицированных железных дорог, укорачивают (на 10 – 15 % по сравнению с номинальной длиной) усилительный участок, прилегающий к АТС.

Помехи от линейных переходов

Они возникают в результате передачи сигналов по одинаковым каналам параллельных цепей. Основной причиной линейных переходов между параллельными цепями является наличие емкостных и индуктивных связей между проводниками этих цепей (курс ЛС).

Переходные явления на ближнем и на дальнем конце имеют место, когда приемник цепи подвержен влиянию и расположен в одном и том же населенном пункте, что и передатчик влияющей цепи. При влиянии на ближнем конце направления передачи противоположны (рисунок 55). При влиянии на дальнем конце направления совпадают.

А₁ – переходные затухания на дальнем конце;

А₀ – переходные затухания на ближнем конце.

Рисунок 55 - Помехи от линейных переходов

Величина защищенности на ближнем конце

А^а₃₀= Рс – Рном;

А^б₃₀ = Рс - Рном.

Переходные затухания А_l > А_0, и поэтому защищенность на дальнем конце значительно превышает защищенность на ближнем конце.

Для обеспечения требуемой защищенности (не менее 140 дБ) используют пары в различных кабелях, и в этом случае данная защищенность обеспечивается за счет экранирования кабеля металлическими оболочками. Для повышения защищенности от внятной переходной помехи используют инверсию или сдвиг одночастотных полос одноименных каналов. При инверсии используются различные БП.

При этом спектр верхней БП не инвертирован относительно исходного спектра, то есть большей частоте в исходном спектре будет соответствовать большая частота канального сигнала (треугольники ориентированы одноименно). С другой стороны, нижняя БП будет инвертироваться относительно спектра исходного сигнала (рисунок 56).

Рисунок 56 – Линейный спектр

Поэтому с целью уменьшения внятной переходной помехи при взаимной инвертации спектров соседней физической пары, через которую осуществляется влияние, переходная помеха перестает быть внятной и прослушивается как посторонний шум.

Это мероприятие позволяет повысить переходное затухание в среднем на 7 дБ. Это называется инверсией частотных спектров.

При сдвиге частот на приемном конце на величину Df очевидно, что внятная помеха будет тем меньше, чем меньше уровень общей полосы частот, то есть ширина частот перекрытия полос Df_пер.

При сдвиге частот переходное затухание увеличится от 4 до 26 дБ в зависимости от величины сдвига.

Для уменьшения переходных влияний оборудование оконечных и промежуточных станций экранируется, а вводы в усилительные пункты разных направлений заводятся на разные входные устройства.

Атмосферные помехи

Этот вид помех является основным в каналах ТЧ аналоговых СП на воздушных линиях. Источниками атмосферных помех являются грозовые разряды, магнитные, песчаные, снежные бури, полярное сияние и.т.д.

Средний уровень атмосферных помех на выходе усилительного участка не зависит от метеорологических условий, затухания участка линии связи, а также от диаметра проводов и профиля воздушной линии. Этот уровень зависит только от спектра, в котором он измеряется.

Уровни атмосферных шумов обычно значительно выше собственных шумов в канале ТЧ. Поэтому для обеспечения необходимой помехозащищенности на выходе ЛУС передачи устанавливаются весьма высокие по сравнению с кабелем уровни передачи.

Например, Р_пер = 17 дБ в системах В–3–3 и В–12–2 и Р_пер = 1 дБ в системе К–60П.

Допустимое значение напряжения атмосферной помехи U_п нормируется не в ТНОУ, а в точке двухпроводного окончания канала, где измерительный уровень равен 7 дБм.

Борьба с внешними помехами

Одним из методов повышения защищенности от атмосферных помех является включение компандеров в каналы ТЧ (рисунок 57). Компандеры состоят из двух устройств: компрессора (К) и экспандера (Э).

Рисунок 57 – Борьба с внешними помехами

Компрессор включают на входе четырехпроводного тракта перед индивидуальным модулятором, а экспандер включают после демодулятора на выход четырехпроводного тракта.

Компрессор имеет уровень нулевого усиления -1,5 Нп (13дБ) с коэффициентом сжатия, равным двум, а экспандер – уровень нулевого усиления +0,5 Нп (4,3дБ) с коэффициентом расширения, равным двум.

Компрессор обладает способностью сжимать динамический диапазон. Это означает, что сигнал уровня нулевого усиления проходит без изменения. Сигналы более низкого уровня компрессор усиливает, более высокого – ослабляет. Экспандер действует обратно. Сигналы +0,5 Нп проходят через Э без усиления. Сигналы более низкого уровня он еще более ослабляет, а высокого уровня – усиливает. Промежуточный усилитель (>) в данной схеме (рисунок 57) необходим для согласования уровней нулевого усиления К и Э и компенсации затухания в линии. Помехи, возникающие в линии, в компрессор не проходят.

Выигрыш помехозащищенности получается за счет того, что помехи, проходящие в линии, не подвергаются компандированию. Наибольшее распространение компандерное устройство получило в системах уплотнения воздушных линий благодаря тому, что в этих линиях высокий уровень помех. С помощью компандеров удается повысить помехозащищенность на 18 – 20 дБ.

Недостатком является сложность точного согласования уровня нулевого усиления К и Э, что увеличивает нелинейные искажения в тракте.

12 Лекция №12. Системы передач с ЧРК

Первичные сети связи

СП различного типа являются технической основой первичной сети связи.

Первичная сеть представляет собой совокупность сетевых узлов, сетевых станций и соединяющих линий передачи. С помощью размещенного там оборудования СП образуется сеть типовых каналов и типовых групповых трактов. Основная часть каналов и групповых трактов предоставляется вторичным сетям в сетевых станциях, являющихся оконечными точками первичной сети. На сетевых узлах (СУ) организуются групповые тракты и их транзитные соединения. В СУ и станциях устанавливается аппаратура ОС СП, с помощью которой полосы частот сигналов, передаваемых по каналам или групповым трактам, преобразуются в полосу частот сигнала линейного тракта, определяемую числом каналов данной СП (рисунок 58).

По территориальному признаку различают первичные сети следующих видов:

- местные;

- зоновые;

- магистральные.

Местная сеть охватывает пределы города или сельского района. Городские сети обеспечивают организацию каналов между станциями и узлами этой сети, а так же организацию дополнительных каналов на абонентском участке сети, то есть между станцией и абонентом. Сельские сети образуют каналы, соединяющие станции и узлы данного участка сети, а также каналы абонентских линий (АЛ).

СС – сетевая станция

Рисунок 58 – Структура первичной сети

Максимальная протяженность первичной сети 13900 км.

Зоновая сеть ограничивается территорией области (края) или автономной республикой и связывает между собой каналами и трактами сетевые узлы местных сетей внутри зоны.

Магистральная сеть ограничивается пределами страны и соединяет типовыми каналами и трактами СУ разных зоновых сетей, которые расположены вблизи областных и республиканских центров.

Список литературы

1 Гаранин М.В., Журавлев В.И. и др. Системы и сети передачи информации. – М.: Радио и связь, 2001.

2 Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995.

3 Баева Н.Н., Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Проектирование цифровых каналов передачи: Учебное пособие. – М.: МТУСИ, 1996.

4 Берганов И.Р., Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи. – М.: Радио и связь, 1989.

5 Левин Л.С., Плоткин М.А. Цифровые системы передачи информации. – М.: Радио и связь, 1982.

6 Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980.

7 Четкин С.В. Методические указания и задания на курсовой проект «Цифровая многоканальная система передачи с ИКМ». – М.: МИС, 1991.

8 Иванов Ю.П. и др. Унифицированное каналообразующее оборудование для цифровых систем передачи. – М.: Средства связи, 1985.

9 Баева Н.Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

10 Голубев А.Н., Иванов Ю.П., Левин Л.С. Аппаратура ИКМ–120. – М.: Радио и связь, 1988.

Дополнительный план 2004 г., поз.45

Бактыхан Байбориевна Агатаева

Ольга Николаевна Барелко

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

ЧАСТЬ 1

Конспект лекций

(для студентов всех форм обучения специальности 380240 – Многоканальные телекоммуникационные системы)

Редактор Ж.М. Сыздыкова

Подписано в печать __.__.__ Формат 60х84 1/16

Тираж 50 экз. Бумага типографская №1

Объем уч.-изд.л. Заказ ______. Цена тенге.

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013 Алматы, Байтурсынова, 126