2.3.1 Аналоговые типовые каналы
1. Канал тональной частоты (ТЧ) является основным в аналоговой телефонии. Он сосредоточен в частотном диапазоне 0.3 – 3.4 кГц. Входное и выходное сопротивления равны 600 Ом. Измерительные уровни КТЧ приведены на рисунке 2.3 во всех характерных точках. На входе канала максимальная мощность составляет 1мВт (точка нулевого относительного уровня - ТНОУ). Для среднестатистического абонента пик-фактор телефонного сигнала П=Pmax/Pср составляет 15-16дБ . поэтому средняя мощность сигнала – 32 мкВт.
Уровень мощности помехи в ТНОУ по нормам для самого протяженного канала на должен превышать значения – 40дБм, а защищенность канала Аз= 25 дБ.
Схема канала ТЧ изображена на рисунке 2.3.
Общие сведения:
Диапазон частот
;Затухание на краях полосы частот
;Входное сопротивление
.
Помехи в канале ТЧ:
тепловой шум
уровень шума рассчитывается как
,
где
– коэффициент Больцмана, Т – температура,
– полоса частот;
дробовой шум (флуктуационный шум, возникает в активных элементах: усилителях и т.п.).
Коэффициент шума можно характеризовать как отношение мощностей сигнала и помехи на входе к их отношению на выходе:
.
Он характеризует возрастание шума за счет активных элементов.
межканальные помехи, возникают за счет электрических наводок (рисунок 2.6)
на дальний конец на ближний конец
Рисунок 2.6 – Межканальные помехи
При появлении сигнала в одной паре проводов в другой за счет электромагнитной связи возникает сигнал наводки. Этот сигнал распространяется как в прямом (помеха на дальний конец), так и в обратном (помеха на ближний конец) направлениях.
2. Аналоговые широкополосные каналы Эти каналы реализуются методом ЧРК путем группирования КТЧ:
3 канала ТЧ,
12 каналов ТЧ,
60 каналов ТЧ,
300 каналов ТЧ.
Формирование этих каналов будет рассмотрено в разделе 3.
3. Цифровые типовые каналы:
64 кБит/с – основной цифровой канал,
2,048 Мбит/с – первичный канал( Е1),
8,448 Мбит/с – вторичный канал (Е2),
34,368 Мбит/с – троичный канал (Е3),
139,264 Мбит/с – четверичный канал (Е4),
155 Мбит/с – синхронный транспортный модуль SТМ-1,
622 Мбит/с синхронный транспортный модуль SТМ-4 и т.д.
Их формирование рассматривается в разделе 4.
3. Системы связи с частотным разделением каналов (чрк)
Особенностью этих систем является то, что все каналы работают одновременно, каждый в своем диапазоне частот (рисунок 1.3).
3.1 Формирование канальных и групповых сигналов
Главное требование, применимое к системам ЧРК, заключается в минимизации ширины спектра при преобразовании сигнала. Для экономного использования частотного ресурса используют модуляцию с одной боковой полосой (ОБП) ( см. рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Формирование сигнала с одной боковой полосой
Крутизна скатов полосового фильтра равна 2FMIN.
Величина
подавления боковых составляющих спектра
.
Эффективность
фильтрации характеризуется полосой
относительной расфильтровки
,
которая предъявляет требования к
параметрам фильтров:
LC фильтры:
;Кварцевые фильтры:
.
Рассмотрим кварцевый фильтр.
При данных значениях для кварцевого фильтра, если
, 
,
,
то
.
В
полосе 0120
кГц можно было бы организовать 30 каналов,
но при учете условия «октавы»
(минимум нелинейных искажений по 2-й
гармонике) получаем число каналов ТЧ
равное 12, а частотный диапазон ~ 60 – 108
кГц. Эта совокупность каналов ТЧ
составляет первичную группу.
Способы формирования первичной группы:
Способ формирования первичной группы – с использованием кварцевых фильтров (с однократным преобразованием частоты). Здесь и далее частоты даны в кГц.
Рисунок 3.2 – Схема формирования первичной группы на кварцевых фильтрах.
Условные обозначения:
К
смеситель
Спектр сигнала на выходе изображен на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 – Спектр сигнала на выходе
Способ формирования первичной группы – с использованием LC фильтров (с двухкратным преобразованием частоты).
Здесь формируются четыре подгруппы из трех каналов каждая и применяется второе преобразование частоты. Устройство формирования, изображенное на рисунке 3.4, имеет принцип работы, схожий с описанным выше.
Рисунок 3.4 – Схема формирования первичной
группы с LC фильтрами
На этих этапах
– первое
преобразование частоты;
– второе
преобразование частоты.
Условия для применения LC фильтров на 2 этапе еще лучше. В этом заключается главное достоинство этой схемы. Недостаток заключается в наличии дополнительных нелинейных искажений. На рисунке 3.5 изображены спектральные преобразования для этой схемы.
Рисунок
3.5 – Спектральные преобразования
3. Способ формирования первичной группы – с преобразованием частоты вверх.
Рисунок 3.6 – Схема формирования первичной группы
Кратко рассмотрим принцип работы группообразующего устройства (рисунок 3.6). На входы смесителей подаются исходные сигналы и несущая частота, одинаковая для всех. Затем сигналы, со смещенными на несущую частоту спектрами, подаются на одинаковые полосовые фильтры. Образуется 12-ти канальная первичная стандартная группа. При втором преобразовании частоты сигналы смещаются вниз по частоте в требуемый частотный диапазон с помощью различных гетеродинов.
Формирование вторичной группы:
Рисунок 3.7– Формирование вторичной группы
Кратко рассмотрим принцип работы группообразующего устройства (рисунок 3.7, где РУ – развязывающее устройство). На вход смесителя подается исходный групповой сигнал и несущая частота. Затем сигнал, со смещенным на несущую частоту спектром, с выхода гетеродина подается на полосовой LC-фильтр. Образуется 5-ти канальная вторичная стандартная группа (312552 кГц).
Формирование третичной группы:
Третичная группа (8122044 кГц) формируется путем преобразования 5 вторичных групп. Применяются LC фильтры и гетеродины (1364, 1512, 1860, 2108, 2356 кГц).
Формирование четверичной группы:
Четверичная группа (8516 – 12388 кГц) создается из 3 третичных групп с помощью LC фильтров и гетеродинов (10560, 11880, 13200 кГц).