Формирование линейного сигнала

Линейный сигнал – это групповой сигнал, преобразованный из основных групповых спектров к виду, удобному для передачи по среде распространения.

Линейный сигнал аналоговой системы передачи характеризуется линейным спектром, включающим в себя канальные сигналы и вспомогательные сигналы, обеспечивающие эксплуатацию системы передачи (служебная связь, контрольные частоты системы АРУ, сигналы телеконтроля и др.). Среда распространения для проводных многоканальных систем передачи называется направляющей системой, вдоль которой распространяется энергия передаваемого многоканального сигнала. К проводным направляющим системам относятся: симметричные кабельные линии, коаксиальные, воздушные и волоконно-оптические линии связи.

Ширина линейного спектра однополосной системы прежде всего определяется числом каналов. Так как на каждый стандартный канал ТЧ отводится полоса шириной 4 кГц, то ширина полосы частот, занимаемой спектром N -канальной системы вместе с вспомогательными сигналами, будет:

(5.23)

где – полоса расфильтровки между групповыми спектрами и полосы, занимаемые спектрами сигналов; телеконтроля; – телемеханики; телесигнализации; служебной связи; контрольных частот.

При выборе положения линейного спектра на оси частот необходимо принимать во внимание известные свойства проводных линий: повышение частоты линейного спектра сопровождается ростом затухания проводной линии и снижением переходного затухания между цепями. Поэтому для уменьшения числа усилителей на линии передачи и упрощения задачи обеспечения необходимой защищенности между каналами систем, работающих по параллельным цепям одного и того же кабеля или воздушной линии, линейный спектр выгодно смещать в сторону более низких частот, Но есть причины, ограничивающие это смещение в симметричных кабелях (см. в параграфе 6.1):

резкий изгиб (нелинейность) характеристики затухания кабеля, a на частотах ниже 10…12 кГц;

резкое изменение активной и значительная величина реактивной составляющей волнового сопротивления | Z _в| кабеля на частотах ниже 10 кГц;

увеличение относительной ширины линейного спектра.

Первая из указанных причин затрудняет решение проблемы коррекции амплитудно-частотных искажений тракта передачи, вторая – решение задачи согласования входных сопротивлений аппаратуры и кабеля. Третья причина в значительной мере усложняет задачу производства высококачественных усилителей. Для обеспечения линейности групповых усилителей, а, следовательно, уменьшение шумов и помех нелинейного происхождения желательно, чтобы ширина группового спектра частот не превышала одной октавы, то есть отношение верхней частоты спектра к нижней .

Исходя из выше изложенного, нижнюю граничную частоту линейного спектра для систем передачи симметричного кабеля выбирают равной 12 кГц. Тогда линейные спектры канальных сигналов (без учёта вспомогательных сигналов) однополосных четырехпроводных систем передачи с числом каналов N должны располагаться в полосе частот:

при N =12 12…(12+4×12)=12…60 кГц;

при N =24 12…(12+4×24)=12…108 кГц;

при N =60 12…(12+4×60)=12…252 кГц.

Как исключение, линейный спектр у малоканальных систем передачи может начинаться ниже 10 кГц.

В зависимости от принятого принципа построения многоканальной системы передачи полосы частот для ТК, ТМ, ТС, CC, (5.23) и др., могут размещаться перед линейным спектром канальных сигналов или после него. Сигналы КЧ располагаются, как правило, в межканальных или межгрупповых интервалах.

Ширина и место положения линейного спектра системы передачи по коаксиальному кабелю определяется аналогичными соображениями. Однако, смещение спектра вниз снижает защищенность между коаксиальными парами кабеля, что обусловлено, главным образом, явлением поверхностного эффекта. Поэтому нижней границей линейного спектра систем передачи с небольшим числом каналов (N = 300) выбирается частота 60 кГц. В системах с большим числом каналов (N > 300) нижнюю граничную частоту линейного спектра приходится выбирать значительно выше 60 кГц. Это объясняется тем, что задача изготовления усилителя тем сложнее, чем больше относительная ширина полосы частот, в пределах которой он должен обладать определенными, наперед заданными характеристиками. Обычно стремятся, чтобы относительная ширина линейного спектра не превышала пяти октав, поэтому линейный спектр приходится смещать в сторону более высоких частот. Но при смещении линейного спектра в область более высоких частот увеличивается затухание кабеля, что вынуждает уменьшать протяженность усилительных участков. Число усилителей и расходы, связанные с их оборудованием, возрастают.

В отечественных однополосных системах по коаксиальному кабелю в качестве линейных выбраны спектры, занимающие полосы:

60…1300 кГц – К-300;

312…8524 кГц – К-1920;

812…17 596 кГц – К-3600.

Спектр двухполосной двухпроводной системы передачи К-120 выбран в полосе 60…552 кГц для передачи в одном направлении и 812…1304 кГц – в противоположном направлении.

Число каналов, которое удается образовать на воздушной линии, незначительно, а качество и надежность этих линий невысока. Это объясняется в основном резкой зависимостью затухания линии от метеорологических условий. Затухание стальных цепей велико и быстро растет с увеличением частоты. При повышении влажности и особенно при отложении изморози на проводах затухание также увеличивается. Резкое увеличение затухания сигнала наблюдается на частотах выше 30…35 кГц, поэтому стальные цепи используют для организации каналов передачи в диапазоне до 30…32 кГц.

Затухание цепей из цветного металла меньше затухания стальных цепей и в меньшей степени зависит от частоты и метеорологических условий, поэтому эти цепи используют в диапазоне до 150 кГц. Передача по ним токов более высоких частот затруднительна из-за резкого повышения затухания при ухудшении метеорологических условий, а также из-за сложности защиты каналов от радиопомех и от взаимного влияния каналов, образованных на параллельных цепях.

На воздушных линиях, как правило, используют двухпроводные двухполосные системы передачи. На стальных цепях с помощью одной такой системы удается получить до трех каналов ТЧ на расстояния до 200 км, на цветных цепях – до 15 каналов ТЧ на расстояния до 10 тысяч км.

Для формирования линейного сигнала из групповых канальных спектров в оконечных станциях используется специальное оборудование, которое получило наименование аппаратура сопряжения (АС), и представляет собой групповой модулятор ГМ и фильтр – полосовой или нижних частот (рис. 13, а).

Преобразование осуществляется одной или двумя ступенями. Если полоса частот группового спектра не совпадает с линейным, то достаточно одной ступени преобразования (рис. 13, б). Если же групповой и линейный спектры перекрываются хотя бы частично, то надо применить две ступени преобразования (рис. 5.22, в). На рис.22, а приведена схема одноступенчатой аппаратуры сопряжения.

Дата добавления: 2014-01-07