литература / Крухмалев В.В., Гордиенко В.Н. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей, 2004

порядка вида 21, и /;• + // (рис. 28, б), нелинейные помехи третьего порядка вида 3//, /} + // + /*и 2/; + // (рис. 28, в) и нелинейные помехи третьего порядка вида /)• + и 2// - // (рис. 28, г), которые попадают в полосы частот второго и третьего каналов и проявляются в виде межканальных переходов (заштрихованные части).

С целью минимизации межканальных переходов (влияний) к устройствам групповых трактов СП с ЧРК предъявляются высокие требования по обеспечению малой нелинейности их амплитудных характеристик в пределах динамического диапазона передаваемых сигналов.

с^)

а) исходный спектр группового сигнала

I 1 I 2 I 3

б) нелинейные помехи второго порядка вида 2Ц и ^ + ^ при

передаче сигналов по первому каналу

Рис. 28. К возникновению межканальных переходов и нелинейных помех в групповых трактах СП с ЧРК

Минимизировать помехи нелинейного происхождения и межканальные переходы можно также путем выбора параметра р = характеризующего относительную щирокополосность группового тракта. Для вышеприведенных механизмов возникновения нелинейных искажений, нелинейных помех и межканальных переходов (см. рис. 28) параметр р>2 и для этого случая нелинейные помехи второго и третьего порядков (гармоники и комбинационные частоты) попадают в полосу частот группового тракта. Если параметр /7 <2, то ряд продуктов нелинейности в полосу частот группового тракта не попадает.

Рассмотрим пример. Групповой тракт занимает полосу частот 16...28 кГц соответствующую групповому сигналу (рис. 29, а).

в) нелинейные помехи третьего порядка вида 3^, 2Ц + ^ и ^ + ^ + Т|<

I кГц

48

г) нелинейные помехи третьего порядка вида 2\\-Ц\л1\ + Ц-1|<

Рис. 29. К влиянию параметра /? на спектральное распределение нелинейных помех и межканальных переходов

Как следует из рис. 29, в полосу частот исходного группового сигнала не попадают продукты нелинейности второго порядка (гармоники и комбинационные частоты) (рис. 29, б) не попадают продукты нелинейности третьего порядка (гармоники и суммарные комбинационные частоты) (рис. 29, в), называемые еще продуктами нелинейности третьего порядка второго рода, и в полосе частот исходного группового сигнала оказываются нелинейные помехи третьего порядка - разностные комбинационные частоты, называемые продуктами нелинейности третьего порядка первого рода.

Вот почему при формировании групп каналов с использованием многократного преобразования частоты стремятся к тому, чтобы для предгрупп, первичных, вторичных и других групп каналов параметр широкополосности группового тракта удовлетворял условию Р < 2. В этом случае при последующих преобразованиях групп каналов обеспечивается минимум нелинейных помех.

Нелинейные искажения приводят к возникновению взаимных помех между каналами, которые могут проявляться в виде шума нелинейного происхождения или внятного переходного разговора, попадающего из одного канала в другой, при использовании каналов тональной частоты для передачи других сигналов (телеграфии, данных, вещания) приводят к искажениям этих сигналов.

Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля к лекциям

8и 9

1.Сущность частотного разделения каналов при построении многоканальных систем передачи.

2.Достоинства и недостатки амплитудной модуляции по сравнению с частотной и фазовой.

3.Способы передачи амплитудно-модулированных (АМ) сигна-

лов.

4.Структурная схема способа передачи двух боковых полос

инесущей. Форма сигналов в различных точках схемы.

5.Структурная схема способа передачи двух боковых полос без несущей. Основные проблемы. Форма сигналов в различных точках схемы.

6.Структурная схема способа передачи одной боковой полосы

инесущей. Основные проблемы. Форма сигналов в различных точках схемы. Понятие о квадратурных искажениях.

7.Структурная схема способа передачи одной боковой полосы (ОБП). Основные проблемы. Форма сигналов в различных точках схемы.

8.Структурная схема способа передачи одной боковой полосы частот с частичным подавлением другой. Основные проблемы. Форма сигналов в различных точках схемы. Область применения данного способа передачи АМ сигналов. Дать обоснование целесообразности применения способа передачи ОБП для построения систем передачи с частотным разделением каналов (СП с ЧРК).

9.Изобразите структурную схему трехканальной СП с ЧРК на основе амплитудной модуляции с ОБП, если несущая частота

первого канала равна Л = 12 кГц, второго канала - = 16 кГц и третьего канала - /з = 20 кГц. Полоса частот первичного (модулирующего) сигнала равна ЛРС= 0,3...3,4 кГц.

10.Изобразите структурную схему трехканальной СП с ЧРК на основе амплитудной модуляции с передачей двух боковых и несущих. Определить значения несущих частот для каждого канала и значение верхней граничной частоты группового сигнала /"макс, если значение нижней граничной частоты группового

сигнала равно /МОн = 60 кГц. Полоса частот первичного сигнала равна /1РС = 0,3...3,4 кГц.

11.На вход второго канала трехканальной СП с ЧРК (задача 10)

подан измерительный сигнал с частотой Рс = 800 Гц. Указать значения этой частоты в различных точка структурной схемы трехканальной СП с ЧРК.

12.Сущность фильтрового метода формирования ОБП. Для условий задачи 10 определить относительную полосу расфильтровки канального полосового фильтра.

13.Сущность фазоразностного метода формирования ОБП.

14.Почему фазовый контур в цепи несущего колебания фазоразностной схемы (ФРС) формирования ОБП значительно проще, чем в цепях модулирующего (первичного) сигнала?

15.Почему в ФРС формирования ОБП в ветвях модулирующего сигнала используются два фазовых контура?

16.Почему в СП с ЧРК с ФРС формирования ОБП в спектре группового сигнала на один канал отводится полоса частот в два раза большая, чем при фильтровом методе формирования ОБП?

17.Достоинства и недостатки фазоразностного метода формирования ОБП по сравнению с фильтровым.

18.Почему в СП с ЧРК с фазоразностным методом формирования

ОБП величина подавления ненужной боковой полосы частот А3

должна быть не менее 26 дБ?

19.Определить степень подавления ненужной боковой полосы

частот ФРС А3 в зависимости от значений коэффициента асимметрии к ветвей ФРС формирования ОБП и погрешности

фазирования Д<р, если 1) к=1,1 и Дф=3°; 2) к=1 и Дф = 1°;

3) к=1,2 и Дф = 0°; 4) к=1 и Дф=2°.

20.Изобразите векторную диаграмму, поясняющую фазоразностный метод формирования ОБП.

21.Дать обоснование необходимости применения многократного преобразования частоты при построении СП с ЧРК. Что такое виртуальная несущая частота, физическая сущность?

22.Изобразить аналитически и графически условие неискаженной передачи. Проявление линейных искажений в трактах передачи группового сигнала в СП с ЧРК.

23. Проявление нелинейных искажений в групповых трактах СП

с ЧРК, причины их возникновения и оценка.

24.Почему нелинейные искажения в трактах передачи группового сигнала СП с ЧРК приводят к переходам между каналами?

Л е к ц и я 10

Принципы построения и особенности работы систем передачи с временным разделением каналов

Структурная схема системы передачи с временным разделением каналов

Идея временного разделения каналов (ВРК) заключается в том, что элементы первичного сигнала с,ДО, принадлежащего /-му каналу, передаются в неперекрывающихся интервалах времени г*,-, свободных от сигналов других каналов, по общей линии связи.

В большинстве своем первичные сигналы являются аналоговыми (непрерывными) и идея ВРК определяет необходимость их дискретизации. Операция дискретизации выполняется в соответствии с теоремой дискретизации (или теоремой В. А. Котельникова), которая применительно к сигналам электросвязи формулируется следующим образом: всякий непрерывный во времени сигнал сДО со спектром, ограниченным частотой Рмакс, может быть представлен последовательностью его мгновенных значений (отсчетов), взятых через интервалы времени Тд < — - — . Следова-

^^иакс

тельно, возможна передача не всего первичного сигнала, а только его отсчетов. При этом отсчеты N канальных сигналов передаются по общей линии связи не одновременно, а поочередно, так, чтобы каждому канальному сигналу на интервале времени Тд предостав-

Тд

лялся свои временной интервал г . = — , называемый канальным N

интервалом.

Как отмечалось ранее, первичные сигналы (речевые, вещания, телевидения и др.) занимают довольно широкий диапазон частот и,

следовательно, перед проведением операции дискретизации необходимо ограничить спектр частот первичного сигнала с помощью соответствующего фильтра нижних частот (ФНЧ). Операция дискретизации осуществляется с помощью канальных электронных ключей {ЭК), на один вход которого поступает первичный сигнал с(Х), а на управляющий - периодическая последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ) Щ с периодом Тд, представляющая собой переносчик. Длительность импульсов ПППИ ти<< Тд. Далее канальные сигналы объединяются и передаются по общему групповому тракту. Для разделения канальных сигналов на приеме необходимы канальные селекторы, работающие синхронно с канальными электронными ключами на передаче.

Обобщенная структурная схемы системы передачи с временным разделением каналов приведена на рис. 1, где приняты следующие обозначения: с^Х), с^Х),..., сы(Х) - первичные сигналы; ФНЧ фильтры нижних частот, ограничивающие полосу частот первичных сигналов частотой Рмакс и восстанавливающие первичные сигналы на приеме; ЭК-1, ЭК-2,..., ЭК-М - канальные электронные ключи, осуществляющие дискретизацию ограниченных по частоте первичных сигналов;

БтО), з2(Х),..., БнО) - канальные сигналы; ОУ - объединяющее устройство, предназначенное для объединения канальных сигналов и синхросигнала, обеспечивающего синхронную работу канальных электронных ключей на передаче и канальных селекторов на приеме; 8(Х) - групповой сигнала на входе линии связи; КС-1, КС-2, КС-3,..., КС-Ы - канальные селекторы, обеспечивающее выделение соответствующего канального сигнала; РУ - развязывающее устройство, обеспечивающее разделение канальных сигналов и синхросигнала на приеме; 8'(Х) - групповой сигнал на входе линии связи; в'(Х) - групповой сигнал на выходе линии связи, изменившийся под воздействием помех и искажений; ГКИ - генератор канальных импульсов и РКИ - распределитель канальных импульсов передачи и приема; ФПСС - формирователь и передатчик синхросигнала; ПСС - приемник синхросигнала; ^(Х), /2(Х),..., ^(Х) - периодические последовательности прямоугольных импульсов (ПППИ), управляющие работой канальных электронных ключей. Иногда совокупность электронных ключей и канальных селекторов называют электронными коммутаторами, работой которого управляют импульсы с выхода РКИ.

На рис. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие формирование канальных сигналов и группового сигнала в СП с ВРК.

нутые относительно друг друга на величину защитного интервала т3 (см. рис. 2), параметры которых изменяются по законам изменения первичных сигналов.

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов с указанием всех ее параметров приведена на рис. 3.

Рис. 3. Переносчик - периодическая последовательность прямоугольных импульсов

Основными параметрами ПППИ являются: А - амплитуда импульсов, ти - длительность (ширина) импульсов, Тд - период следования импульсов или Fd= 1/Тд - частота следования или тактовая частота периодической последовательности импульсов (круговая частота следования Qd = 2nFd), положение импульсов относительно

тактовых точек tj = iTd, i = 0, ±1, ±2,... и отношение Тд / ти = q,

называемое скважностью ПППИ. В современных СП с ВРК величина скважности лежит в пределах 20...2500.

Периодическую последовательность прямоугольных импульсов можно представить в аналитической форме

где <r(t) - функция описывающая одиночный импульса исходной последовательности f(t).

С другой стороны, ПППИ ф) может быть представлена рядом Фурье

где, напомним, і2Ь = - круговая частота последовательности f(t).

Как следует из (3), спектр ПППИ включает в себя постоянную составляющую с амплитудой, равной

и гармоники частоты следования-частоты дискретизации с амплитудами

Спектр ПППИ представлен на рис. 4.

S(t)

Ai

0 Рд 2Рд ЗРд 4Рд 5Рд 6Рд 7Рд=1/Ти 8Рд 9Рд

Рис. 4. Спектр амплитуд периодической последовательности прямоугольных импульсов

Известно, что огибающая спектра амплитуд ПППИ соответствует спектру одиночного прямоугольного импульса длительностью ти, а число гармоник тактовой частоты (частоты следования) до первого нуля спектра амплитуд равно <7 - 1, т.е. на единицу меньше скважности последовательности импульсов д. И еще, более 90...95 % мощности периодической последовательности импульсов сосредоточено в полосе частот от 0 до Гмакс = 1/ти. Следовательно, для передачи исходной ПППИ по каналам, трактам и линиям связи их полоса частот должна быть не менее ЛГ = 1/ти.