Регулировка уровней сигнала в линейном тракте

Тема № 7.

Согласно принятым МСЭ-Т нормам, максимально допустимая дальность связи от абонента до абонента в пределах одного государства принята равной 13900 км. Эта дальность складывается из дальности магистральной связи равной 12500 км, длин двух участков зоновой связи, по 600 км каждая, и длин двух участков местной связи по 100 км.

Рис. 7.1. Структура тракта сети связи общего пользования.

Однако на сетях связи железнодорожного транспорта России допускается отступление от действующих международных норм. Это определяется тем, что нагрузкой первичных сетей железнодорожной многоканальной связи являются различные виды технологических связей. Поэтому структура сетей должна копировать сложившуюся на транспорте систему управления отраслью. На железнодорожных сетях МКС максимальная длина участка магистральной связи также принята равной 12500 км. Длина суммарного участка дорожной и отделенческой связи – 1500 км, количество таких участков равно двум. Максимальная длина тракта станционной связи составляет 10 км. Таким образом, общая максимально допустимая дальность связи на железнодорожной сети может достигать 15520 км.

Рис. 7.2. Структура тракта сети связи железнодорожного транспорта.

При этом тракты должны обеспечить хорошее качество связи в условиях воздействия различных помех на информационные сигналы. Как было сказано выше, групповой тракт любой системы многоканальной связи состоит из усилительных участков (см. рис. 5.1. и рис. 6.1.). Усилительным участком считается линия связи, примыкающая к усилителю, в совокупности с этим усилителем. При расстановке усилителей вдоль линии, параметры передачи сигнала для всех усилительных участков должны быть одинаковыми. Это означает, что уровень сигнала в начале участка должен быть равен уровню сигнала на выходе усилителя. Значение уровня передачи зависит от собственного затухания направляющей системы и от величины усиления сигнала. Километрическое затухание направляющей системы α зависит от параметров состояния окружающей эту систему среды. Из курса «Линий связи» известно, что α является функциями температуры и влажности. Процесс изменения этих параметров во времени непрерывен и случаен. При этом и условии постоянства значения усиления усилителя (S_уу = Const), значение остаточного затухания усилительного участка может меняться с изменением внешних факторов. Для иллюстрации сказанного воспользуемся диаграммой уровня для одного усилительного участка.

Рис. 7.3. Зависимость диаграммы уровней от внешних факторов.

Известно, что качество передачи можно оценивать отношением мощности передаваемого полезного группового сигнала к мощности шума на выходе тракта связи. Хорошее качество связи обеспечивается в случае, если уровень сигнала превышает уровень помехи на нормированную величину в 30 дБ на всём протяжении тракта, т.е. на каждом усилительном участке. Выполнения этого условия можно достигнуть правильным подбором значений уровней передачи сигнала и мероприятиями по снижению воздействия помех на тракт связи. При снижении остаточного затухания усилительного участка в результате действия внешних факторов условие может быть нарушено. Поэтому необходимо компенсировать колебания остаточного затухания путём адекватного изменения усиления усилителя. Поскольку процесс колебания значений затухания усилительного участка непрерывен по времени, невозможно осуществлять компенсацию путём ручных регулировок. Таким образом, в состав аппаратуры группового тракта необходимо вводить дополнительные устройства, задачей которых является автоматическое изменение значений усилений линейных усилителей в зависимости от параметров состояния окружающей среды. Такие устройства получили название автоматических регуляторов уровня (АРУ).

Поскольку основная часть ныне существующих направляющих систем проходит в грунте, то изменение условий их функционирования непосредственно связано с изменением климатического состояния окружающего грунта. Поэтому самыми простыми устройствами регулировки уровня служат грунтовые АРУ. Основным фактором, влияющим на затухание направляющих систем, является температура. Поэтому грунтовый АРУ представляет собой погруженный в грунт термический датчик, который формирует сигнал управления усилителем в зависимости от температуры окружающего грунта.

ТР

- терморегулятор

НС

- направляющая система

Рис. 7.4. Грунтовый АРУ.

Регулировка уровня сигнала в зависимости от температуры может производиться во всём частотном спектре передаваемого сигнала только в равной мере. Однако, из курса «Линий связи» известно, что разные области частотного спектра передаваемых сигналов при изменении температуры подвергаются искажениям в разной степени. Таким образом, использование в тракте только грунтовых АРУ приводит к неточностям корректировки уровня, что, в свою очередь, может привести к выходу параметров передачи канала за пределы границ устойчивости. Поэтому после нескольких грунтовых АРУ с частотно-независимой регулировкой необходимо включать более сложные регуляторы, обеспечивающие корректировку уровня сигнала в зависимости от частоты. Такие устройства получили название АРУ с регулировкой по контрольным частотам.

В своей работе частотно-зависимые регуляторы должны ориентироваться на истинное изменение уровня сигнала, а сама работа устройств регулировки уровня должна быть непрерывна во времени. Эти обстоятельства не позволяют использовать в качестве индикатора сами информационные сигналы, передающиеся по системе МКС, поскольку данные сигналы являются случайными, и предсказать должный уровень сигнала в каждой точке тракта не представляется возможным. Кроме того, статистические исследования доказывают, что в среднем 60 – 70 % общего времени работы канала связи при передаче речевых сообщений занимают паузы. При этом сигнал в канале связи отсутствует, что делает невозможным соблюдение условия непрерывной работы АРУ. Поэтому в оконечной аппаратуре многоканальной связи к групповому линейному сигналу подмешиваются несколько постоянно передаваемых контрольных частот с жёстко заданным уровнем. Для их образования в состав генераторного оборудования оконечных стоек должны входить специализированные генераторы контрольных частот.

Поскольку АРУ должен обеспечивать точность регулировки уровня в рамках всего частотного диапазона группового сигнала, то в системе должны использоваться как минимум две контрольные частоты. В системах с большим количеством каналов, т.е. с широким спектром группового сигнала, используются трёхчастотные АРУ. Как правило, контрольные частоты передаются ниже, в середине и выше частотного диапазона каналов.

Рис. 7.5. Распределение контрольных частот в групповом спектре.

Поскольку наиболее тяжёлые условия складываются в верхней части частотного диапазона, учитывая сложный характер зависимости затухания направляющей системы от частоты, то начальная регулировка производится по верхней контрольной частоте и является частотно-независимой, что позволяет обеспечить наибольший диапазон пределов регулирования. Такая регулировка получила наименование плоской. Регулировки по нижней и средней контрольным частотам являются частотно-зависимыми, имеют значительно меньший диапазон пределов регулирования и называются наклонной и криволинейной, соответственно.

Рис. 7.6. Работа АРУ с регулировкой по контрольным частотам.

Однако и грунтовые АРУ и АРУ с регулировкой по контрольным частотам, при установке их вдоль линейного тракта, работают автономно друг от друга. Это приводит к накоплению погрешности регулировки вдоль линейного тракта. При значительной протяжённости тракта эта погрешность может достигать значительной величины. Для уменьшения значения погрешности тракты многоканальной связи большой длины разделяют на секции регулирования. При этом погрешность регулировки накапливается внутри секции и не переходит на соседние секции.

Рис. 7.7. Секционирование линейного тракта систем МКС.

Дата добавления: 2014-01-20