КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.аль-Фараби

Факультет физико-технический

Образовательная программа по специальности «РЭТ»

Утверждено на заседании Ученого совета Физико-технического факультета Протокол № 10 от « 31» мая 2013 г. Декан факультета _____________ Давлетов А. Е.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ

по дисциплине

« Многоканальные системы передачи информации »

Для студентов специальности «5В071900 Радиотехника, электроника и телекоммуникация»

4 курс, р/о,

семестр - осенний,

количество кредитов 3

Лектор: Есназаров Есенкельди Куанышбеович

ст, преплодаватель тел. 8777 741 8012,

e-mail: esenkeldy_47 @mail.ru, каб 412.

Преподаватель (практические, семинарские, лабораторные занятия):

Есназаров Есенкельди Куанышбеович

тел. 8777 741 8012, e-mail: esenkeldy_47 @mail.ru, каб 412.

Алматы 2014

2.2 Конспект лекционных занятий

Лекция № 1 Цифровые системы передачи

1.1 Особенности построения цифровых систем передачи.

Преимуществи цифровых методов пе­редачи перед аналоговыми.

• Высокая помехоустойчивость.

• Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи.

• Стабильность параметров каналов ЦСП.

• Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов.

• Возможность построения цифровой сети связиВысокие технико-экономические показатели.

Аппаратура ЦСП состоит из аппаратуры формирования и приема цифровых сигналов, а также аппаратуры линейного тракта.

Цифровой сигнал формируется в оборудовании аналого-цифро­вого преобразо-вания первичных ЦСП или в оборудовании временного группообразования ЦСП более высо­кого уровня. При передаче телефонных сигналов по каналам ЦСП с ВРК предусма-тривает последователь­ное выполнение следующих основных операций (рис. 5.1):

1) дискретизации индивидуальных телефонных сигналов по вре­мени, в результате чего формируется импульсный сигнал, промодулированный по амплитуде, т. е. АИМ сигнал;

2) объединения N индивидуальных АИМ сигналов в групповой АИМ сигнал с использованием принципов временного разделения каналов;

3) квантования группового АИМ сигнала по уровню;

4) последовательного кодирования отсчетов группового АИМ сиг­нала, в результате чего формируется групповой ИКМ сигнал, г. е. цифровой сигнал.

1.2 Дискретизация во времени

В системах передачи с ВРК, каждый канальный сигнал представляет собой периодическую последова­тельность импульсов, промодулированных исходным сигналом. В процессе формирования АИМ сигнала осу­ществляется дискретизация непрерывного (аналогового) сигнала по времени в соответствии с известной теоремой дискретизации: любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней ча­стотой полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени называемый периодом дискретизации. В соответствии с этим частота дискретизации выбирается из условия

Частотный спектр модулированной последовательности при АИМ однопо-лярного сигнала содержит (рис. 5.3):

- постоянную составляющую

- составляющие с частотами исходного модулирующего сигнала F_н..F_в

- составляющие с частотой дискретизации F_д и ее гармоник kF_д

- составляющие боковых полос (нижней и верхней) при частоте дискретизации и ее гармониках

При дискретизации двуполярных сигналов (телефонных, звуко­вого вещания) в спектре АИМ сигнала практически отсутствуют постоянная составляющая и составляющие с частотами

Из рис. 5.3 видно, что для восстановления исходного непре­рывного сигнала из АИМ сигнала на приеме достаточно поста­вить ФНЧ с частотой среза, равной F_B, который выделит исходный сигнал. Поскольку для телефонного сигнала то должна выбираться из условия Реально выбрана что позволяет упрощать требования к ФНЧ приема.

Выбор частоты дискретизации широкополосных групповых сиг­налов имеет свои особенности [6].

В соответствии с рис. 5.1 после дискретизации канальные сиг­налы представляющие собой последовательности АИМ отсчетов, сдвинутых по времени друг относительно друга, объединяются, в результате чего образуется групповой АИМ сигнал (АИМ_гр). На рис 5.5 над каждым отсчетом указан номер канала, к кото­рому он относится. Групповой АИМ сигнал передается между вы­ходом формирователя АИМ сигнала (АИМ модулятора) и входом кодирующего устройства в оконечном оборудовании передачи и выходом декодирующего устройства и входом устройства разделе­ния канальных сигналов (временного селектора) в оконечном оборудовании приема.

Искажения, возникающие из-за ограничения полосы частот сверху назы- ваются искажениями первого рода. Ограни­чение полосы частот сверху связано с наличием реактивных эле­ментов в цепях, по которым проходит групповой АИМ сигнал, с ограниченным быстродействием транзисторов, используе-мых в узлах формирования АИМ сигнала, и с другими факторами. Ха­рактер возникающих искажений при передаче прямоугольных им­пульсов показан на рис. 5.6, а. При этом, как правило, достаточно учитывать влияние только предшествующего канала, так как влияние более отдаленных по времени каналов оказывается малоза­метным. Искажения, возникающие из-за ограничения полосы частот снизу, называются искажениями второго рода. Это ограни­чение происходит из-за наличия в цепях группового сигнала реактивных элементов (трансформаторов, емкостей и др.). Харак­тер возникающих искажений при передаче прямоугольных импуль­сов показан на рис. 5.6,б В отличие от искажений первого рода выбросы обратной полярности затухают медленно, поэтому влиянию подвергается даже каналы существенно удаленные по времени от влияющего канала.

Это делает искажения второго рода более опасными по сравнению с искажениями первого рода. В реальных трактах возникают искажения обоих типов.

На рис. 5.7 в качестве примера приведена упрощенная схема АИМ модулятора, выполненного в виде сбалансированного ключа на транзисторах При наличии импульса в управляющем сигнале ключ открывается и через нагрузку протекает ток, про­порциональный входному сигналу, а между импульсами управ­ляющего сигнала ключ оказывается в закрытом (разомкну­том) состоянии и ток через нагрузку не протекает. Режимы работы транзисторов должны быть подобраны таким образом, чтобы в от­крытом состоянии сопротивление ключа было как можно меньше, а в закрытом — стремилось к бесконечности.

В результате в нагрузке формируется сигнал в виде АИМ-1. Управляющее импульсное напряжение в нагрузку не поступает, т. е. подавляется. Это объясняется тем, что управляющее напря­жение поступает одновременно на базы VT1 и VT2 и вызывает по­явление эмиттерных токов, которые протекают через нагрузку в противоположных направлениях. Если транзисторы имеют одина­ковые параметры, то эти токи равны по величине и суммарный ток в нагрузке оказывается равным нулю.

После объединения канальных сигналов формируется группо­вой АИМ сигнал, который перед операцией квантования необхо­димо преобразовать в АИМ-2. Принцип преобразования сигналов АИМ-1 в АИМ-2 можно пояснить с помощью схемы, представлен­ной на рис. 5.8. На вход усилителя Ус1 с выходов канальных АИМ модуляторов поступает групповой АИМ-1 сигнал. Ключ Кл₂ замыкается одновременно с Кл1 и подключает к выходу Ус1 нако­пительный конденсатор, который за короткое время заряда т₃ за­ряжается до уровня, соответствующего амплитуде текущего АИМ отсчета. Время заряда обеспечивается достаточно малым благо­даря небольшому выходному сопротивлению После размыка­ния ключей напряжение заряда конденсатора остается практически неизменным до момента замыкания ключа Кл_з. Это обусловливается тем, что входное сопротивление Ус₂ выбирается достаточно большим, предотвращая разряд конденсатора. После замыкания конденсатор быстро разряжается и оказывается подготовленным к поступлению очередного АИМ отсчета. Таким образом, на выходе формируется групповой АИМ сигнал с плоской вершиной отсчетов, т. е. сигнал АИМ-2. На рис. 5.9 при­ведены временные диаграммы, поясняющие работу схемы. Ключи могут быть реализованы, как и Кл_ь по схеме, приве­денной на рис. 5.7.

Амплитуды отсчетов при АИМ-2 поддер­живаются практически неизменными в течение всего канального интервала что обеспечивает устойчивую работу кодирующего устройства, на вход которого поступает групповой АИМ сигнал.