2.6. ДвоСторонНі канали передачі.
Канали системи передачі, які ми розглянули раніше, є односторонніми, тобто передача здійснюється тільки в одному напрямку. Це пояснюється тим, що підсилювачі, які встановлюються на кінцевих станціях, підсилюють сигнал тільки в одному напрямку.
При передачі немовних сигналів можливо використовувати такі канали, оскільки на одному кінці каналу можна постійно підключити передавальний апарат, на іншому – приймальний. Для передачі даних у зворотному напрямку необхідно організувати інший односторонній канал.
При телефонному зв’язку один і той же апарат одночасно є приймачем та передавачем. З цієї причини телефонні канали повинні бути двосторонніми.
При організації телефонного зв’язку на місцевих мережах найчастіше використовують двосторонні фізичні кола, по яких сигнали передаються без перетворення у тональному спектрі частот. Невелика довжина цих кіл дозволяє обійтися без підсилювачів. У цьому випадку утворюється двосторонній телефонний канал, який пропускає мовні сигнали як у прямому, так і зворотному напрямку.
Для організації міжнародного телефонного зв’язку виникає потреба в каналі двосторонньої дії, який утворюється шляхом об’єднання двох зустрічних однобічних каналів ТЧ. При такому об’єднанні необхідно забезпечити двопроводове закінчення двостороннього каналу, оскільки абонентна лінія місцевої телефонної мережі є двопроводовою.
О
б’єднання
здійснюють через спеціальні перехідні
(розв’язуючи) пристрої
РП.
Рис. 2.12
Із схеми можна побачити, що при такому об’єднанні виникає коло зворотного зв’язку, при якому струми з виходу одного одностороннього каналу попадають на вхід іншого. В результаті може виникнути самозбудження двостороннього каналу, якщо підсилення в колі зворотного зв’язку буде більше загального затухання кола. Для усунення самозбудження РП повинен мати велике затухання між точками а та б. Разом з тим РП повинен мати мале затухання в напрямку від а і с та від с і б. РП окрім усунення самозбудження каналу забезпечує погодження опорів та рівнів передачі двопроводової і чотирипроводової частин каналу.
В односторонньому каналі кожного напрямку можна використовувати двопроводову лінію передачі з односторонніми підсилювачами. При цьому в кожному з напрямків передаються сигнали в одному й тому ж діапазоні частот. Така система передачі називається чотирипроводовою односмуговою.
Рис. 2.13
Переваги чотирипроводової односмугової системи - наявність однакового обладнання на обох кінцевих станціях, простота оснащення підсилювальних станцій.
Однак чотирьохпроводову односмугову систему двостороннього зв’язку не завжди можна реалізувати технічно. На повітряних лініях передача сигналів в обох напрямках в одному й тому ж спектрі частот може призвести до самозбудження із-за взаємодії між колами.
Рис. 2.14
Тут утворюється петля зворотного зв’язку, яка призводить до самозбудження підсилювачів при умові:
S1 + S2 2A0 ,
де A0 - перехідне затухання між колами;
S1, S2 – підсилення.
Для повітряних ліній зв’язку ця нерівність виконується, тому в цьому випадку застосовувати односмугову систему не можна. Односмугову систему застосовують при передачі по симетричному кабелю, при цьому всі пари одного кабеля використовують для передачі в одному напрямку, а всі пари другого кабеля - для каналів зворотного напрямку.
На повітряних лініях та в інших колах, де застосування одноканальної системи неможливе чи невигідне, для двобічного зв’язку використовують двопроводову двосмугову систему (рис. 2.15).
На виходах канальних фільтрів КФ кінцевої станції А формується груповий сигнал у спектрі f1A ... f2A. На кінцевій станції Б на виходах канальних фільтрів формується груповий сигнал в спектрі f1Б ... f2Б.
Таким чином лінійні спектри частот протилежних напрямків різні. Розподіл спектрів різних направлень здійснюється фільтрами нижніх та верхніх частот НФА та НФБ, які називаються направляючими фільтрами.
Рис 2.15
На кінцевих станціях вони запобігають попадання сигналу з виходу підсилювача передавання на вхід підсилювача приймання, запобігаючи його перенавантаженню. На підсилювальних станціях ці фільтри ліквідують можливість самозбудження.
Рис. 2.16
Недоліки двопроводової двоканальної системи - необхідність включення в тракт великої кількості направляючих фільтрів, що здорожує апаратуру і погіршує якість зв’язку, оскільки фільтри вносять перекручення.
В якості розв’язуючих пристроїв (РП) звичайно використовують диференційну систему. (рис 2.17)
Рис. 2.17
Диференційна система містить диференційний трансформатор з трьома обмотками, число витків яких дорівнює відповідно W1, W2, W3 та опір Zб.к., який має назву балансний контур. Якщо W1 = W3, диференційна схема є симетричною. До клем 1 – 1 під‘єднується двопроводова лінія, до клем 2 – 2 – вхід каналу одного напрямку, до клем 4 – 4 – вихід каналу протилежного напрямку. Затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 повинно бути дуже великим, в ідеальному випадку – нескінченим. Розглянемо, в якому випадку виконується ця умова.
Будемо вважати підсилювач зустрічного напрямку джерелом напруги із внутрішнім опором Z4, який підключений до клем 4 – 4. Вхідний опір підсилювача прямого напрямку Z2 підключений до клем 2 – 2, вхідний опір двопроводової лінії Z1 – до клем 1 – 1. ( рис. 2.18)
Рис. 2.18
Струми I1 та I2 проходячи по обмотках W1 та W3 створюють в трансформаторі магнітні потоки, які направлені в протилежні сторони. Якщо ці потоки рівні, то ЕРС, яка наводиться в обмотці W2 дорівнює нулю, та струм через опір Z2 проходити не буде. Тобто затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 буде нескінченно великим. Так як W1 = W2 , необхідно, щоб I1 = I3. Ця умова буде виконана, якщо
Z1 = Zб.к.
Таким чином необхідно підібрати опір балансного контуру рівним вхідному опору лінії. Відповідна диференційна система має назву урівноваженої або збалансованої.
На практиці виконання цієї умови неможливе, так як вхідний опір лінії Z1 складним чином залежить від частоти. Тому в реальній диференційній системі затухання в напрямку 4 –2 завжди скінчене.
Існують РП з використанням активних приладів, які мають переваги перед пасивними схемами.