9.2 Системи з частотним розділенням каналів
Системи з частотним розділенням каналів (ЧРК) будуються за блок-схемою, що являє собою конкретизацію загальної схеми багатоканальної передачі (див. рис. 9.1). Візьмемо в якості приклада радіотелеметричну систему. Блок-схема такої системи (рис. 9.3)
Рисунок 9.3-Радіотелеметрична система з ЧРК
містить у вигляді джерел інформації датчики (Д), що перетворюють фізичні величини, що вимірюються в електричні повідомлення. Сигнали датчиків (канальні повідомлення) підводяться до модуляторів М, які живляться з іншої сторони генераторами піднесучих частот ГП. В радіометричних системах з ЧРК самою розповсюдженою являється частотна модуляція піднесучих, хоча в принципі можливе використання також АМ і ФМ. Характерною особливістю радіотелеметричних систем є наявність в них каналів з різними ширинами смуг, що дає можливість підбирати стандартну піднесучу в залежності від характеру (швидкості зміни) параметра, що передається. Розподіл телеметричних каналів приведений в таблиці 9.1.
Таблиця 9.1 – Розподіл телеметричних каналів
№ канала |
Частота піднесуча, Гц |
Полоса, Гц |
Ширина полоси, Гц |
Частота сигналу, що передається, Гц |
|
від |
до |
||||
1 |
400 |
370 |
430 |
60 |
6 |
2 |
560 |
518 |
602 |
84 |
8 |
3 |
730 |
675 |
785 |
110 |
11 |
4 |
960 |
888 |
1032 |
144 |
14 |
5 |
1300 |
1202 |
1398 |
196 |
20 |
6 |
1700 |
1572 |
1828 |
256 |
25 |
7 |
2300 |
2127 |
2473 |
346 |
35 |
8 |
3000 |
2775 |
3225 |
450 |
45 |
9 |
3900 |
3607 |
4193 |
586 |
59 |
10 |
5400 |
4995 |
5805 |
810 |
81 |
11 |
7350 |
6799 |
7901 |
1102 |
110 |
12 |
10500 |
9712 |
11288 |
1576 |
160 |
13 |
14500 |
13412 |
15588 |
2176 |
220 |
14 |
22000 |
20350 |
23650 |
3300 |
330 |
15 |
30000 |
27750 |
32250 |
4500 |
450 |
16 |
40000 |
37000 |
43000 |
6000 |
600 |
17 |
52500 |
48560 |
56440 |
7880 |
790 |
18 |
70000 |
64750 |
75250 |
10500 |
1050 |
Модульовані напруги (канальні сигнали) через смугові фільтри Ф, що обмежують спектри сигналів, подаються на сумуючий пристрій СУ, звідки лінійне повідомлення прямує на передавач Пер, в якому цим повідомленням модулюється несуча частота (передавач). Частота передавача звичайно вибирається в межах від 216 до 235 МГц (метрові хвилі) або від 2200 до 2300 МГц (сантиметрові хвилі). І тут самою розповсюдженою являється частотна модуляція. Лінійний сигнал випромінюється в простір (середовище).
Приймач Пр сприймає сигнал системою антен, в яку входять спіральні антени направленої дії, посилює і демодулює цей сигнал, т.б. знімає його з несучої, перетворюючи в лінійне повідомлення. Далі слідує розподіл канальних сигналів по каналах, що досягається смуговими фільтрами Ф, і демодуляція Дем, в результаті якої одержуються канальні повідомлення, що регіструються пишучим пристроєм ПП. Один (останній) з каналів телеметричної системи використовується у вигляді контрольного, або калібровочного (на рисунку до позначень його елементів добавлена літера К).
В описаній системі в кожному каналі є свій генератор піднесучої частоти. Така система називається паралельною. Її основна перевага заключається в тому, що вихід з ладу одного каналу не впливає на дію решти. Недоліком потрібно вважати необхідність великої кількості генераторів піднесучих частот.
Крім вищеописаного способу прийому можливий також прийом з послідовним аналізом багатоканального (лінійного) повідомлення. Відповідаюча цьому способу блок-схема приймача (рис. 9.4) містить в своєму розділяючому пристрої лише один фільтр, почергово обслуговуючий всі канали. Таким чином, канальні сигнали, що належать різним каналам, з'являються на виході фільтра в різні моменти часу. Це і покладено в основу розділення каналів.
Рисунок 9.4 – Блок-схема приймача з послідовним аналізом лінійного повідомлення
Узгодження настройки фільтра досягається переміщенням спектра лінійного повідомлення відносно фіксованої смуги пропускання фільтра. Для цього використовується перетворювач частоти ПрЧ, який отримує лінійне повідомлення та сигнал від генератора частоти, що міняється ГМЧ, робота якого управляється генератором тактової частоти ГТЧ. Період повторення імпульсів Тп цього останнього вибирається за теоремою Котельникова для самого високочастотного повідомлення, що передається по каналам. Таким чином, на виході перетворювача ПрЧ одержується лінійне повідомлення, спектр якого зміщений по осі частот таким чином, що він входить в полосу пропускання слідуючого за перетворювачем ПрЧ фільтра Ф. За фільтром слідує канальний демодулятор КД, демодулюючий одержані імпульси. На виході демодулятора одержуються миттєві значення повідомлень, що передаються по каналам. Розподільник каналів РК працює від генератора тактової частоти і забезпечує напрям канальних імпульсів у відповідні канали. Згладжуючі фільтри СФ перетворюють дискретну інформацію в аналогову, що поступає до абонемента Аб.
Істотну зацікавленість представляють також системи багатоканальної телефонії з багатократним перетворенням частоти. З метою максимального ущільнення каналів в цьому випадку застосовується однобокова модуляція (ОБМ) (АМ з передачею тільки однієї бокової полоси). Основним елементом сучасних систем багатоканальної телефонії є універсальна дванадцятиканальна група. Блок дванадцятиканальної групи (рис. 9.5) побудований таким чином, що кожний канал містить розділючий пристрій РУ (диференціальну систему), призваний направляти мовні сигнали, що приходять з телефонного апарата, в лінію передачі, а сигнали з лінії прийому, в свою чергу, в телефонний апарат.
Кожна передаюча вітка блоку містить перетворювач передачі (ППер), до якого підводиться напруга піднесучої з частотою 64 кГц для першого, 68 кГц для другого і т.д. і 108 кГц для дванадцятого каналу. Наступні за перетворювачами фільтри Ф забезпечують випуск на лінію тільки нижніх бокових смуг здійсненої в перетворювачах модуляції. Так утворюється дванадцятиканальний спектр з шириною 60-108 кГц (рис. 9.6).
Приймаюча гілка також містить смугові фільтри, які розподіляють сигнали по каналах. Наступні за ними перетворювачі прийому ППр зсувають сигнали відповідних каналів в діапазон звукових частот (перетворюють канальний сигнал в канальне повідомлення). Останні перед подачею на диференціальну систему пропускаються через фільтри нижніх частот ФН та посилюються.
Для кращого використання лінії передачі (подальшого ущільнення) можливе продовження перетворення частоти, як це показано на рис. 9.7. Наслідком подальшого ущільнення являється розміщення каналів (і частот) згідно плану, зображеному на рис. 9.8.
Рисунок 9.5 – Блок дванадцятиканальної групи
Рисунок 9.6 – Дванадцятиканальний спектр шириною 60-108 Гц
Рисунок 9.7 – Блок-схема подальшого ущільнення каналів
Рисунок 9.8 – План розміщення каналів по частотах