Основные теоретические сведения

Сущность частотного метода передачи информации заключается в том, что по одной линии связи может одновременно передаваться несколько значений измеряемых, контролируемых или управляемых параметров.

Это осуществляется за счет создания в одной линии связи нескольких частотных каналов. Различные виды информации передаются переменными токами различных частот. На приемной стороне эти переменные токи расфильтровываются по самостоятельным цепям и после соответствующей обработки (усиления, демодуляции и пр.) поступают на соответствующие сигнальные, измерительные, либо исполнительные устройства.

Обобщенная функциональная схема с частотным разделением каналов представлена на рис. 6.4.

Здесь П₁, П₂,…, Пn – передатчики, Г₁, Г₂,…, Гn – генераторы несущих частот, М₁, М₂,…, Мn – полосовые фильтры, ГУ₁, ГУ₂ – групповые усилители, Д₁, Д₂,…, Дn – демодуляторы, Пр₁, Пр₂,…, Прn – приемники, f₁, f₂,…, fn – несущие частоты.

Работа подобной системы происходит следующим образом. Сигналы от передатчиков модулируются модуляторами при помощи генераторов несущих частот (Г₁…Гn). Модулированные сигналы проходят полосовые фильтры и поступают на групповой усилитель ГУ₁, который передает полный сигнал в линию связи (ЛС).

Рис. 6.4. Обобщенная функциональная схема с частотным разделением каналов

На приемной стороне, которая может находиться на значительном удалении от передающей стороны, полный сигнал вновь поступает на групповой усилитель ГУ₂. Усиленный сигнал разделяется полосовыми фильтрами Ф₁, Ф₂,…, Фn на отдельные модулированные колебания, которые после детектирования демодуляторами Д₁, Д₂,…, Дn поступают на соответствующие приемники Пр₁, Пр₂,…, Прn.

Общая ширина полосы пропускания подобной многоканальной системы определяется суммой полос частотных спектров сигналов в отдельных каналах и суммой защитных интервалов между полосами частот соседних каналов. Число каналов такой системы ограничивается перекрестными помехами, которые возникают при наличии в тракте передачи нелинейных элементов. В результате этого, кроме колебаний несущих частот f₁, f₂,…, fn, создаются гармоники этих частот nf₁, nf₂,…, nfn, и, кроме этого, колебания с частотами типа линейных комбинаций k₁f₁k₂f₂… knfn , где k₁, k₂,…, k_n – целые числа, причем с увеличением числа несущих частот быстро растет число комбинационных частот, что увеличивает вероятность попадания перекрестных помех в соседние каналы.

Тем не менее удается выполнить многоканальные системы с частотным разделением на большое число каналов. Простейшими из них являются системы с прямым избиранием, т.е. системы с индивидуальными частотами, в которых каждой команде-извещению соответствует определенная частота сигнала.

В таких системах число используемых частот n равно общему числу команд и извещений N. Для выделения конкретной команды или извещения используют частотные избиратели, которые строятся, в основном, на принципе электрического резонанса. Простейшим электрическим избирателем является последовательный или параллельный колебательный контур, чаще всего используемый с дополнительным усилителем. Качество таких избирателей оценивается по их частотным характеристикам.

Частотной характеристикой является зависимость выходной величины от частоты поданного на вход сигнала, а частота контура определяется формулой

Для качественного сравнения подобных устройств пользуются таким параметром, как полоса пропускания (f=f₂-f₁), которая определяется на уровне 0,7Umax: чем меньше (уже) полоса пропускания, тем качественнее избирательный фильтр.