Тема 2. Канал тональной частоты

Введение.

Канал тональной частоты является основной единицей, по которому судят о количестве передаваемой информации. Рассмотрим структуру построения основного цифрового канала (ОЦК).

Раздел 2.1. Канал тональной частоты

Систему телекоммуникаций для связи 2^хабонентов можно представить в виде:

Такая дуплексная связь между абонентами может работать только на коротких расстояниях, т.к. при распространении электрического сигнала по линии связи он затухает, т.е. уменьшается по амплитуде

Поэтому, для увеличения дальности связи включают устройства одностороннего действия – усилители. Канал становится односторонним – симплексным.

Таким образом, для организации одного дуплексного канала необходимо два симплексных канала с номинальными уровнями передачи.

Организованный таким образом канал ТЧ является 4^хпроводным. В связи с этим используется термин 4^хпроводное окончание канала. От телефонного аппарата отходит 2 провода. Следовательно. Необходимо соединить 2^хпроводные аппараты с 4^хпроводным окончанием канала ТЧ с помощью развязывающего устройства.

Выходы и входы канала ТЧ после развязывающего устройства принято называть 2^хпроводным окончанием канала ТЧ.

Уровни, указанные на схеме, нормированы относительно уровня передачи на 2^хпроводном входе канала ТЧР_пер=0 дБ.

ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА ТОНАЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ.

1. Входное и выходное сопротивления канала одинаковы и равны R_вх=R_вых=600 Ом.

Степень согласованности канала с нагрузкой характеризуется параметром

2. Остаточное затухание – рабочее затухание, определяемое как разность между суммой всех затуханий и суммой всех усилений в канале на f=const,f=800 Гц

,

так как входное и выходное сопротивления канала ТЧ равны 600 Ом, то

Для 2^хпроводного окончания канала ТЧа_ост=0-(-7)= 7 дБ

Для 4^хпроводного окончания канала ТЧа_ост=-13-4=-17 дБ.

Вследствие нестабильности а_оство времени нормируется значение его среднеквадратического отклонения (наf=800 Гц)1 дБ на участок длиной 2500 км. Максимальное отклонение от номинального значения не должна превышать2,2 дБ с вероятностью 0,95.

3. Амплитудно-частотная характеристика (ачх)- зависимость рабочего затухания от частоты. Экспериментально установлено, что разборчивость речи будет приемлемой, если а_rна крайних частотах не превышаета_rна частоте 800 Гц не более, чем на 8.7 дБ. Полоса частот, отвечающая этому условию называется эффективно передаваемая полоса частот.f=0,3…3,4 кГц,F=3,1 кГц.

Нормируется значение а_r– отклонение остаточного затухания от остаточного затухания на частоте 800 Гц:

Нормируется с помощью так называемого шаблона.

4. Фазочастотная характеристика – оценивает фазовые искажения сигнала при прохождении через канал.

Фазовые искажения мало влияют на качество речи, но по каналам ТЧ передаются сигналы передачи данных и факсимильной связи. Поэтому большие искажения не допускаются. Оценивают фазочастотные искажения с помощью показателя группового времени прохождения сигнала:

Нормируется отклонение t_гвпот его значения наf=1900 Гц.

Неравномерность амплитудно-частотной и фазовой характеристик характеризует величину нелинейных искажений в канале ТЧ.

5. Амплитудная характеристика– зависимость рабочего затухания в канале от уровня сигнала на его входе. Нелинейные устройства, входящие в состав канала ТЧ (усилители, преобразователи частоты, ключи, ограничители амплитуд) имеют свойство при достижении порога перегрузки (насыщения) ограничивать сигнал по амплитуде, следовательно, при больших значенияхР_вхрабочее затухание возрастает. Возникают нелинейные искажения, которые приводят к появлению продуктов нелинейности – гармонических составляющих с частотами, кратными частоте основного сигнала (U_1г):U_2г, U_3ги т.д.

Так же для оценки нелинейных искажений используют характеристику Р_вых=f(Р_вх): в момент насыщения (Р_пор) уровень сигнала на выходе перестает расти, оставаясь постоянным.

Если на вход канала подается гармонический сигнал:

То на выходе канала с нелинейными искажениями он будет иметь следующий вид:

Так же под амплитудной характеристикой понимают зависимость вида U_вых=f(U_вх)

С U_{вх мах}появляются нелинейные искажения

- этим уравнением описывается амплитудная характеристика канала ТЧ

Пусть

Слагаемые вида cos²tиcos³tсодержат составляющие с частотами, 2, 3.

Частоты 2и3- гармоники 2 и 3 порядка,а₁а₂а.

Величину нелинейных искажений оценивают с помощью коэффициента нелинейности

Коэффициент нелинейности второй гармоники

, где

U_1г– напряжение с частотой основного (полезного) сигнала.

Затухание нелинейности

Для канала ТЧ К_н1,5 %;К_3г<1 %; а_3н≥20 дБ.

Для избежания перегрузки нелинейных устройств на входе канала ТЧ включают ограничители амплитуды.

6. Динамический диапазон

D=Р_вхмах-Р_вхmin=40 дБ

Р_вхмах– ограничивается ограничителем амплитуды.

Р_вхмах– ограничивается собственными шумами аппаратуры.

7. Помехи.Псофометрическая мощность помех в канале ТЧ, протяженностью 2500 км не должна превышать 10000 пВт псоф, или 8 пВт псоф на 1 км.

8. Защищенность от помех

9. Пропускная способность канала ТЧ

Выводы.

1. Канал тональной частоты является основной единицей, по которому судят о количестве передаваемой информации.

2. Канал тональной частоты или основной цифровой канал (ОЦК) может быть двухпроводным и четырехпроводным.

3. Основными характеристиками канала тональной частоты являются: остаточное затухание, АЧХ, амплитудная характеристика, ФЧХ.

Контрольные вопросы.

1. Нарисуйте схему канала тональной частоты и поясните назначение отдельных узлов.

2. Что называется остаточным затуханием канала тональной частоты?

3. С какой целью снимаются основные характеристика канала тональной частоты.

Лекция 3