Типовые каналы передачи и их параметры

Каналом передачи называется совокупность технических средств, включая среду распространения, которые обеспечивают передачу сигналов между двумя точками (в том числе между источником и получателем сообщений) в заданном диапазоне мощностей (уровней), частот и скоростей (времени) передачи. Ка­нал передачи называют цифровым, если между указанными точками передается сигнал только в цифровой форме; аналоговым — при использовании аналого­вых методов передачи; смешанным аналого-цифровым — если на одних его участках используют аналоговые, а на других — цифровые методы передачи сигналов электросвязи.

В общем случае канал передачи должен вносить малые искажения в пере­даваемое сообщение, поэтому уместно его рассматривать как линейный элект­рический четырехполюсник, характеризуемый набором (блоком) следующих параметров и характеристик:

1) номинальные и реальные значения входного ( ) и выходного ( ) сопротивлений и соответственно затухание несогласованности (отражения) на входе и выходе ;

2) номинальные уровни сигнала на входе (р_вх) и выходе (р_вых), остаточное затухание канала передачи а_кном, разброс затухания ;

3) номинальная частотная характеристика затухания канала передачи и гра­ничные частоты канала F_K.M, F_K.B;

4) амплитудно-частотные искажения (АЧИ), переходные (ПХ) и импульс­ные (ИХ) характеристики.

Рассмотрим более подробно эти параметры.

Затухание несогласованности (отражения) на входе определяется в децибе­лах выражением

Аналогично определяется затухание отражения на выходе. Как правило, относительное отклонение входного (выходного) сопротивления от номи­нального значения не должно превосходить 10%, тогда следует, что .

Остаточное затухание канала на частоте равно

,ДБ.

Частотная характеристика затухания определяется выражением

,ДБ.

Каналы связи характеризуются шириной полосы пропускания, динамическим диапазоном, остаточным затуханием и отношением мощности сообщения к мощности шумов на выходе.

Шириной канала называется эффективно передаваемая полоса частот. Граничные частоты определяются на уровне 6 или 8,7 дБ относительно затухания на частоте, принятой в качестве частоты измерительного сигнала.

Динамический диапазон канала:

где - допустимые значения min и max мощности в канале.

Остаточное затухание канала (или усиление) представляет рабочее затухание канала при подключении к нему нагрузок, равных номинальному входному и выходному сопротивлению.

дБ,

где — уровни сообщения (сигнала) на входе и выходе канала.

При передаче речи фазо-частотные искажения канала передачи сравни­тельно мало влияют на качество связи. Но если такой канал используется также для передачи данных и факсимильной связи, то тогда большие ФЧИ в нем не­допустимы. Для оценки и нормирования ФЧХ обычно рассматривают характе­ристику группового времени запаздывания (ХГВЗ)

ХГВЗ показывает отличие во времени прихода различных компонентов сигнала по отношению к компоненту на частоте .

Требования к равномерности ХГВЗ и АЧХ канала передачи зависят от вида сигналов. Так, для ТЛФ форма сигнала не является критичной, а важно сохра­нить неискаженным только соотношение между амплитудами спектральных составляющих. Для факсимильного и телевизионного сигналов необходимо сохранить как спектральный состав, так и форму. При этом для канала нужно задать одновременно допустимую характеристику затухания (или ) и ГВЗ .

Амплитудная характеристика (АХ) канала передачи определяется несколь­кими способами.

1. Мгновенная динами­ческая характеристика (МДХ) — это зависимость между мгно­венными значениями напря­жения на входе и выходе: U_BX(t). Если , где К= const, то МДХ такого вида характери­зует линейный канал (тракт) передачи.

2. Зависимость амплитуды основной гармоники на выходе от ам­плитуды основной гармоники на входе : = . Примерный вид этой зависимости показан. Часто используют аналогичную зависимость между действующими (эффективными) напряжениями на входе и выходе: . Угол наклона зависимостей 1, 2, 3 на рис. од­нозначно определяется коэффициентом передачи по напряжению. Так, если , то , для имеем , а для — соответствен­но K_H2 > 1.

Варианты спектра шума (помехи) показаны на рис., где кривая 1 соответствует помехе с равно­мерным спектром, кривая 3 — спадающим, а кривая 2— нарастающим от частоты спектром. И хотя при этом мощности помех всех трех видов могут быть одинаковыми, их воздействие (ощущение потре­бителем) будет оцениваться по-разному. Чтобы учесть это обстоятельство и не прибегать каждый раз к субъективной экспертизе потребителя ин­формации, используют процедуру «взвешивания» помехи.

«Взвешивание» мощности помехи производят с помощью устройства, которое называется взвешивающим фильтром. Этот электрический фильтр имеет частотную характеристику, которая эквивалентна частотной характеристике органа восприятия потребителя.

В каналах, предназначенных для передачи телефонных сообщений, вещания и телевизи­онных изображений, принято определять взвешенную мощность помех. Вследствие того, что слуховое восприятие человека на разных частотах не одинаково, мешающее действие помех на разных частотах не одинаково.

Относительная степень подавления помех в различных участках спектра показана в виде кривой 1. Помехи на частоте 1 кГц воспринимаются значительно сильней, чем на других частотах. Если выполнить электрический фильтр, коэффициенты передачи которого соответствует кривой слухового восприятия, то при измерении мощности помех с энергетическим спектром G(F), прошедшим такой фильтр, получим величину мощности

помех, называемой взвешенной. Эта мощность будет аналогична той, которая получается при слуховом восприятии:

,

где F_H = 300Гц, F_B = 3400Гц, сопротивление согласованное с фильтром.

При расчётах взвешенной мощности обычно используют взвешенные коэффициенты:

Взвешенные коэффициенты при измерениях в телефонных каналах называют псофо-метринеским - К_п, для телевизионного канала - визометрическим К_в.

Характеристика затухания визометрического фильтра для канала яркости черно-белого теле­видения стандарта 625 строк

Зная исофометрические коэффициент и среднюю мощность шума Р_ш на выходе теле­фонного канала можно вычислить псофометрическую мощность шума:

,

Аналогично визометрическое напряжение шума:

.

Для телефонных каналов с полосой 300 -3400 Гц при равномерном спектре помех:

Для вещательных каналов с полосой 50-10000 Гц:

Для телевизионных систем, работающих в полосе 50 Гц - 6МГц при равномерном спек­ тре:

Для шумов со спектром треугольной формы, которые наблюдаются в системах связи с ЧМ:

ПРЕДИСКАЖЕНИЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПО РРЛ ГРУППОВОГО ТФ СООБЩЕНИЯ

Отношение с/ш зависит от индекса модуляции М,. Если для всех каналов будет оди­наковым, то для различных ТФ каналов будет различным, для верхних он будет меньше, чем в нижних. Для выравнивая Р_ш применяют предискажения спектра группового сообщения, при которых уровни передачи верхних каналов повышаются.

На входе частотного модулятора включен предискажающий четырехполюсник, при этом общая девиация частоты должна оставаться неизменной, на приемном конце ставится восстанавливающий четырехполюсник.

Частотная характеристика определяется рекомендациями МККР

Предискажения обусловленные влиянием предискажающего четырехполюсника предполагают уве­личение девиации частоты верхних каналов на 4 дБ (1,58 раза) и уменьшение для нижнего на 4 дБ.