СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Используется литература Гроднев, Курбатов «Линии связи».

1.1 Информация, сообщение, сигналы, электрические цепи, канал связи, линии связи

1.1.1 Понятие об информации

Понятие об информации является очень сложным. В смысловом понимании информация является одним из первичных, оно соответствует терминам «сведения», «значения». Мы говорим, что имеет место информационный обмен, который предполагает, что получатель информации обладает каким-то сведением о получаемой информации. Если он имеет полную информацию, то обмен не имеет смысла.

1.1.2 Понятие о сообщении и сигнале

Для передачи и хранения информации, используется тот или иной язык, который характеризуется знаками и правилами их применения. Это могут быть какие-то линии, звуковые фонемы и т.д.

Совокупность знаков, содержащих информацию, называется сообщением.

Материальным носителем сообщения, следовательно, и информации может быть бумага с текстом, механические колебания среды, колебания тока или напряжения, электронные волны и др.

Все возможные носители сообщения называются сигналами в широком смысле.

В узком смысле сигналами называют лишь колебания электрического тока или напряжения, электрической волны или механического колебания упругой среды. Сигнал формируется путем изменения тех или иных параметров физического носителя по закону, определенному знаками, подлежащими передачи или хранению. Процесс изменения параметра носителя называется модуляцией.

а)

б)

Рис. 1.1 Схема акустического модулятора и процесс модуляции

давления в мембране

Под действием давления сопротивление изменяется. Здесь имеется акустоэлектрическое преобразование (телефон). На зажимах 2-2’ происходит обратное преобразование. По рисунку увидеть, прочитать сигнал невозможно.

Под линией связи (ЛС) часто понимается совокупность устройств передачи, приема и других вспомогательных устройств и физических цепей, соединяющих эти устройства. В качестве физических цепей может выступать, какая-то среда.

Различают следующие формы передач:

1. Акустическая;

2. Связевая:

2.1) с помощью проводной связи;

2.2) с помощью радиосвязи;

2.3) с помощью оптических систем.

1.1.3 Понятие о спектре сигнала

Сигналы имеют определенный спектр частотный диапазон речевого сигнала ограничен 16 Гц – 16кГц.

Есть сигналы, которые имеют бесконечный спектр (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Пример сигнала с бесконечным спектром

Если считать фронт импульсов прямоугольным, то спектр такого сигнала практически бесконечен.

Какую же часть спектра нужно передать?

Основная энергия сигнала всегда сосредоточена в ограниченной полосе частот. Значит нужно передавать ту часть спектра сигнала, которая несет большую часть энергии сигнала.

Рассмотрим спектр речевого сигнала (рис. 1.3)

Рис 1.3 Спектр речевого сигнала

Считается, что достаточно передавать спектр в диапазоне частот (300 ÷ 3400) Гц, то есть .

Для телефонных кабелей принимают , так как вводят защитные интервалы для расфильтровки.

Рис 1.4 Спектр сигнала, передаваемого по телефонному кабелю

За типовой принят телефонный канал 4 к Гц.

Рассмотрим различные виды связи.

Таблица 1

№	Вид связи	Занимаемая полоса частот	Количество телефонных каналов
1	Телефонная	4103	1
2	Радиовещание	(412)103	23
3	Телевидение	6106	1500
4	Видеотелефонная	1,2106	300
5	Факсимильная связь	4103	1
6	Передача газет	(6240)103	1,560
7	Передача данных	60103	15
8	Цифровой телефонный канал

Телефонные каналы можно использовать для организации телеграфных каналов. Обычно можно организовать до 24 телеграфных каналов в одном телефонном.

Электрические цепи, канализирующие системы имеют свою полосу частот, в которой можно передать без искажений и с допустимым затуханием. Например,

- воздушные линии и кабельные линии можно использовать на частоты до нескольких МГц;

- оптические - миллионы телефонных;

- волноводы – до сотен МГц.

1.1.4 Электрические цепи, их назначение, канал связи, линии связи

Электрические цепи предназначены для передачи, преобразования, усиления сигнала. Над сигналами могут осуществлять следующие преобразования:

1. акустоэлектрические, электроакустические;

2. модуляция, демодуляция;

3. перенос спектра сигнала из одной области частот в другую.

Канал связи – это совокупность всех тех устройств, обеспечивающих передачу информации в виде электрического сигнала между двумя конкретными абонентами или от передатчика к приемнику.

Общей частью любого канала является физическая цепь – это конструкция, которая должна обеспечивать транспортировку (канализацию) электромагнитной энергии.

Переносчиком электромагнитной энергии может служить и окружающая среда (приближается к радиосигналу).

Существуют и используются следующие виды линии связи:

1. Воздушные линии связи (ВЛС), могут быть выполнены из стальных, биметаллических и медных проводов. Используются на частотах до 150 кГц. На более высоких частотах велики потери из-за излучений в окружающее пространство, сильная подверженность помехам. На электрифицированных участках дорог ВЛС практически не используются;

2. Кабельные линии связи (КЛС) используют симметричный кабель, применяются на частотах до 500 кГц. Коаксиальный кабель на частотах до 60 МГц;

3. Волноводы – трубы прямоугольного или кругового сечения, у которых очень хорошо отработана внутренняя поверхность. Используются на частотах до нескольких десятков ГГц (10⁹Гц);

4. Световоды (СВ), оптические линии связи применяются на частотах до (510¹⁴  910¹⁴ Гц);

5. Радиорелейные линии связи (РРЛ). Цепь радиостанций, работающих в дециметровом или сантиметровом диапазоне волн. Радиостанции выстраиваются в определенную цепь и осуществляется переприем сигналов. На железной дороге РРЛ распространены не достаточно.