5. Ущільнення і поділ каналів

5.1. Загальні відомості

У складних системах інформацію від множини об’єктів потрібно одночасно передавати до одного адресата. Використовувати для передачі інформації від кожного об’єкта окрему лінію зв’язку (просторовий поділ каналів) економічно невигідно, а часто просто неможливо. Тому виникає необхідність передавати інформацію по одній і тій же лінії, але так, щоб від кожного об’єкта інформація передавалась по своєму каналу. Для цього на стороні джерела інформації необхідним є ущільнення інформації (рис. 5.1), а на приймальній стороні — поділ (виділення) інформації. На рис. 5.1 використано позначення: D_i — i-й датчик; УК — засоби ущільнення каналів; ПРД — передавач; ЛЗ — лінія зв’язку; ПРМ — приймач; ВК — апаратура виділення каналів; А_i — i-й адресат. Така система передачі інформації має назву багатоканальної. На сучасних лініях кількість каналів може досягати сотень тисяч.

5.2. Просторовий поділ

Просторовий поділ — найпростіший вид поділу, при якому кожному каналу відводиться індивідуальна лінія зв’язку (рис. 5.2).

Інші види поділу каналів передбачають передачу інформації по одній лінії зв’язку. Тому багатоканальні системи передачі інформації мають назву систем з ущільненням і поділом каналів.

5.3. Диференційний поділ

Диференційний поділ застосовується при багатоцільовому використанні проводових (телеграфних) ліній зв’язку. У цьому випадку на передавальних сторонах вмикаються диференційні трансформатори (рис. 5.3) або дроселі з середньою точкою. Джерело (датчик) інформації під´єднується до середньої точки трансформатора (дроселя) ДТ1 на передавальній стороні, а адресат А — до середньої точки трансформатора (дроселя) ДТ2 на приймальній стороні.

Таке вмикання не створює завад у первинних обмотках трансформаторів, зв’язаних з телефонними апаратами Т. Завдяки диференційному вмиканню, телефонні сигнали також не створюють завад у каналі передачі іншої інформації (наприклад, вимірювальної інформації).

У системах з диференційним поділом каналів для передачі інформації можна використати постійні й змінні струми. Для поліпшення таких систем на приймальній і передавальній сторонах застосовують фільтри, які заглушують складові звукових частот.

5.4. Частотний поділ

Частотний поділ каналів базується на тому, що кожному каналу виділяється певна смуга (ділянка) частот f_k, k = (1, N). Смуги частот f_k окремих каналів не перетинаються (рис. 5.4, а). Спектри сигналів U(x, t) відповідних каналів мають укладатися в межі смуги частот f_k. Смуга пропускання лінії зв’язку F_x визначається кратними частотами: мінімальною f₁ і максимальною f_N.

Структурну схему багатоканальної системи з частотним поділом каналів зображено на рис. 5.4, б. Сигнали, які несуть інформацію з датчиків D₁, D₂, …, D_N надходять на перші входи модуляторів частоти М₁, М₂, …, М_N. На другі входи модуляторів подаються сигнали з генератора Г з несучими частотами f₁, f₂, …, f_N (на рис. 5.4, б виходи f₁, f₂, …, f_N генератора позначено 1, 2, …, N). У модуляторах низькочастотні сигнали x₁, x₂, …, x_N з датчиків D₁, D₂, …, D_N модулюються за амплітудою, частотою або фазою.Модульовані сигнали подаються на фільтри Ф₁, Ф₂, …, Ф_N передавальної сторони, які призначено для обмеження смуги частот своїх каналів (тобто кожному каналу надається своя ділянка f_i (рис. 5.4, а). Сигнали з фільтрів Ф₁, Ф₂, …, Ф_N подаються на пристрій формування групового сигналу й через передавальний пристрій надходять у лінію зв’язку. Таким чином, датчики, модулятори, фільтри й суматор реалізують вираз .

На приймальній стороні сигнали, попередньо підсилені в приймальному пристрої, надходять у смугові фільтри Ф₁, Ф₂, …, Ф_N, які поділяють сигнал. Сигнал з кожного фільтра надходить на свій демодулятор, а з нього  до адресата (реєструвального пристрою) — споживача інформації. У деяких випадках система з частотним поділом каналів може вміщувати ще модулятори й демодулятори несучої частоти, які можна віднести відповідно до передавального й приймального пристроїв. В інших випадках система може бути значно простішою, особливо якщо датчик, модулятор і генератор частоти являють собою єдиний вузол. Прикладом такого вузла може бути LC- або RC-генератор, частота коливань якого може змінюватися залежно від положення рухомої пластини конденсатора, що переміщується під впливом вимірювальної величини U_i. При амплітудній модуляції можна поєднати в один вузол датчик і модулятор. Прикладом цього є міст, який живиться змінним струмом, в одне або декілька плечей якого ввімкнено фото-, термо- або тензогенератори. Модулятора може й не бути. У цьому випадку вторинна модуляція здійснюється в передавальному пристрої. Необхідно зазначити, що склад структурної схеми залежить від вибраного виду модуляції.

Великою перевагою систем з частотним поділом каналів є можливість одночасної передачі інформації від різних джерел як зосереджених в одному місці, так і роззосереджених у просторі. Їхній недолік — порівняно великий взаємний вплив каналів через перекриття спектрів сигналів, неідеальність фільтрів і появу паразитних частотних складових унаслідок нелінійності електричних кіл. Для усунення взаємного впливу сигналів необхідні добротні фільтри, але вони дуже дорогі.