книги из ГПНТБ / Ягодин, В. П. Техника буквопечатающей радиосвязи

сл

о

Рис. 46. Структурная схема аппаратуры многоканальной ОФТ

передачи и приема подробно показаны только для двух каналов, остальные отмечены пунктиром. Аппаратура использует частотное уплотнение стандартного телефон­ ного канала с полосой 300—3400 гц и принцип синхрон­ ности передачи и приема на концах линии связи. В по­ лосе от 605 до 2695 гц телефонного канала размещены через ПО гц 20 поднесущих частот, для телеграфных ка­ налов и на отдельной поднесущей частоте 2915 гц пере­ дается сигнал синхронизации. Этот спектр частот обра­ зует групповой сигнал и через групповой усилитель вво­ дится в уплотняемый канал. На каждой поднесущей пе­ редается два телеграфных сообщения за счет двукрат­ ной относительной фазовой манипуляции. Поэтому линия связи имеет 40 телеграфных каналов вторичного уплот­ нения. Их можно использовать по желанию как индиви­ дуальные со скоростью телеграфирования 45, 55 или 75 бод или как один объединенный для передачи с вы­ сокой скоростью соответственно 1800, 2200 или 3000 бод

[69, 70, 71],

В передатчике аппаратуры вторичного уплотнения на входе каждого канала Кодопреобразователь превращает 7,5-элементные стартстопные (несинхронные) телеграф­ ные комбинации в 7-элементные комбинации синхронно­ го кода. Посылки этого кода в фазовом манипуляторе осуществляют двукратную относительную манипуляцию фазы колебаний поднесущей частоты генератора данной пары телеграфных каналов. Частота колебаний всех под­ несущих задается одним высокостабильным опорным ге­ нератором, Генератор поднесущей (один на два канала) объединен с двумя фазовыми манипуляторами в один блок — генератор-манипулятор.

Двукратная ОФТ в принципе подобна ДЧТ (рис. 47). Сущность ее в том, что для передачи посылок по отдель­ ным каналам присваивается определенное значение фа­ зового угла несущего колебания при неизменной его амплитуде и частоте: для передачи по I каналу исполь­

нипуляторы каналов, включенные на общую нагрузку,, манипулируют колебания поднесущей посылками двух телеграфных аппаратов. Колебания поднесущей пода­ ются к одному манипулятору непосредственно от гене­ ратора, а к другому со сдвигом фаз на угол 90° через

151.

фазовращатель. При одновременной работе этих аппа­ ратов возможны четыре комбинации посылок: нажатие ( + ) по обоим каналам, отжатие (—) на I и нажатие

11канал

О^0

ъ

Н акопление

хранение \

э

I !

Рис. 47. Диаграммы, поясняющие принцип передачи и приема ОФТ в аппаратуре «Кимеплекс»:

( + ) на II, нажатие ( + ) на Г и отжатие (—) на II и одновременное нажатие ( + ) на обоих аппаратах. Для этих комбинаций на выходе генератора-манипулятора будут существовать два напряжения частотой / ь сдви­ нутые по фазе на 90°.- При переходе от одной комбина­ ции посылок к другой результирующий вектор напряже-

152

ния манипулированной несущей поворачивается на угол, кратный 90° (рис. 47,6). На приеме при сдвиге фазы не­ сущего колебания между предыдущей и принимаемой

Ритм работы всей системы связи задает управляемый опорным генератором хронизатор-генератор тактовых импульсов. Он служит для получения всех синхронных импульсов на передаче и для управления блоком син­ хронизации на приеме, вырабатывающим синхронные импульсы для приемной части аппаратуры. В соответ­ ствии с принятыми в аппаратуре «Кинеплекс» тремя ско­ ростями телеграфирования генератор тактовых импуль­ сов имеет три частоты синхронизации; каждая из них определяет режим работы на заданной скорости теле­ графирования. Сигнал синхронизации, передаваемый на приемный конец линии, представляет последователь­ ность импульсов, длительность которых равна длитель­ ности одной элементарной посылки (передача точек, со­ ответствующая скорости телеграфирования). Эти им­ пульсы манипулируют по амплитуде колебания подпесущей частоты /21 канала синхронизации. Напряжения

мируются в общем групповом усилителе; затем усилен­ ный суммарный (групповой) сигнал вводится в уплот­ няемый телефонный канал радиолинии. От группового усилителя требуется высокая линейность усиления сиг­ нала для исключения нелинейных искажений.

На приемной стороне радиолинии выделенные из ее канала сигналы подвергаются усилению в групповом усилителе аппаратуры вторичного уплотнения. Он снаб­ жен автоматической регулировкой усиления, поддержи­ вающей постоянный уровень группового сигнала, пода­ ваемого к приемникам каналов. В усилителе имеется управляемый преобразователь частоты, в котором'авто­ матически компенсируется (в пределах ±10 гц) сдвиг поднесущих частот, возникший в высокочастотном трак­ те радиоканала за счет нестабильности его частоты. Д а­

153

вательность импульсов синхронизации (элементарных посылок) и с их помощью автоматически фазирует так­ товые импульсы, выдаваемые хронизатором приемной части.. Вследствие этого в передающей и приемной ча­ сти частота и фаза тактовых импульсов поддерживаются одинаковыми и все преобразования сигналов происходят строго синхронно.

В канальных приемниках осуществляется выделение из группового сигнала узкополосным фильтром сигналов поднесущей, накопление и запоминание их, а затем фа­ зовое детектирование с разделением посылок по теле­ графным каналам - (рис. 46). В дальнейшем принятые телеграфные сигналы преобразуются из синхронного в исходный несинхронный стартстопнын код и вводятся в телеграфные аппараты. Как и в передатчике, для всех преобразований принимаемых сигналов используются стабильные частоты, поступающие из хронизатора-геие- ратора тактовых импульсов приемника. Схема приемни­ ка канала для приема сигналов одной поднесущей со­ держит два кинематических фильтра Ф\ и Фг с комму­

ство с кодопреобразователем.

При приеме ОФТ знак принимаемой посылки опреде­ ляется в сравнении с предыдущей посылкой, поэтому каждая принимаемая посылка запоминается в так на­ зываемых кинематических фильтрах электромеханиче­ ского типа Ф\ и Ф2 с очень высокой добротностью. Ча­ стота собственных колебаний фильтров должна точно соответствовать частоте колебаний поднесущей. Комму­ тирующее устройство, управляемое тактовыми импуль­ сами (рис. 4.7, в), поочередно подключает кинематиче­ ские фильтры Ф\ и Ф2 к групповому усилителю прием,- ника АВУ с началом каждой посылки и отключает в конце ее. Энергия принимаемого сигнала возбуждает кинематический фильтр, и за время длительности посыл­

в течение времени, несколько большего длительности одной ^элементарной посылки. Затем его колебания авто­ матически быстро гасятся (с помощью цепи обратной связи), и фильтр снова подключается к линии. Энергия

154

«звенящего» фильтра, хранящего колебания уже приня­ той (предыдущей) посылки, используется для сравнения с ней фазы принимаемой посылки.

Выделенные фильтрами Ф\ и Ф2 сигналы принимае­ мой и предыдущей посылок вводятся в два фазовых де­ тектора ФД\ и ФДъ соответственно первого и второго ка­ налов. Фазовые детекторы совершенно одинаковы, но на ФД\ напряжения подаются с фильтров Ф\ -и Ф2 непо­ средственно, а на ФД2 — с одного фильтра непосред­ ственно, а с другого через фазовращатель на 90°.

Принимаемые сигналы детектируются по методу сравнения фаз. Процесс детектирования поясняет рис. 47. В конце каждой элементарной посылки фазовые детекторы сравнивают фазы поступающих из фильтров принимаемой и хранящейся посылок. Для этого осуще­ ствляется «взятие проб» (вырезание коротких импуль­ сов) в конце принятой посылки, когда процесс накопле­ ния закончен, амплитуда колебаний в кинематическом

.фильтре наибольшая и отношение полезного сигнала к помехам достигает максимума. Вследствие этого детек­ тирование сигнала происходит в наиболее благоприят­ ных условиях. В зависимости от соотношения фаз срав­ ниваемых посылок каждый из двух фазовых детекторов выдает короткий положительный или отрицательный им­ пульс (рис. 47, е). Кодопреобразователь декодирует по этим импульсам комбинации переданных посылок дву­ кратной ОФТ, преобразует синхронный код в несинхрон­ ный и выдает сигналы, управляющие приемными теле­ графными аппаратами..

Преимущества аппаратуры многоканальной ОФТ этого типа — высокая эффективность использования по­ лосы частот канала связи и более высокая помехоустой­ чивость по сравнению с многоканальной частотной теле­ графией. Преимущества ОФТ особенно заметны в усло­ виях связи при слабых полезных сигналах и сильных импульсных помехах. Существенными недостатками ап­ паратуры ОФТ являются необходимость высокой ста­ бильности частоты всех опорных генераторов, входящих в канал связи, чувствительность аппаратуры к измене­ ниям фазовых соотношений, происходящих в линии свя­ зи, и относительная сложность всей системы [13, 71, 72].

155

4. Распределение мощности каналам

Использование радиопередатчика для одновременной передачи по нескольким каналам связано с распределе­ нием его мощности между ними. При многоканальной работе значительно повышается требование линейности vусиления в каскадах передатчика. Обусловлено это тем, что нелинейность усиления приводит к появлению на выходе передатчика гармоник поднесущих и комбина­ ционных колебаний, расширению излучаемого спектра частот и взаимным помехам между каналами. Чтобы из­ бежать этого, необходимо работать лишь на линейном участке амплитудной характеристики передатчика, пред­ ставляющей зависимость амплитуды тока в антенне от амплитуды сигнала на входе [11, 20, 73]..

Групповой сигнал на входе передатчика при частот­ ном уплотнении представляет сумму амплитуд одинако­ вых напряжений модулированных поднесущих частот всех каналов. Суммарная амплитуда (одновременное нажатие или отжатие во всех каналах) превышает ам­ плитуду одной поднесущей в число раз, равное количе­ ству каналов. Эта суммарная амплитуда группового, сиг­ нала должна соответствовать максимальной (пиковой) мощности передатчика и не должна выходить за преде­ лы линейного участка его амплитудной характеристики. Если число каналов п и мощность по ним распределя­ ются равномерно, то при линейном суммировании ам­ плитуда одной поднесущей должна быть в п раз меньше

ной мощности передатчика. С увеличением числа ка­ налов мощность, приходящаяся на каждый из них, быстро уменьшается. Поэтому такое распределение мощности передатчика допустимо лишь на малоканаль­ ных радиолиниях, а для многоканальных оно является невыгодным, так как лампы и источники, питания передатчика длительное время 'используются с недо­

грузкой.

Повышение в передатчике мощности высокой часто­ ты на канал в известных пределах всегда полезно пото­ му, что при этом увеличивается отношение принимаемо­

156

го сигнала к помехам, а это улучшает качество приема. Повышение мощности в отдельных, каналах основано на том, что изменение амплитуды группового многока­ нального сигнала является случайной функцией времени. Вероятность совпадения во всех каналах на входе пере­ датчика минимальных и максимальных амплитуд очень мала, а средних значений амплитуд достаточно большая. Эффективность использования передатчика существенно повысится, если режим его йаксимальной мощности бу­ дет соответствовать среднему, а не максимальному зна­ чению амплитуды группового сигнала на входе. По ха­ рактеру изменения амплитуды сигнала на входе он бу­ дет находиться в этом режиме длительное время. Мощ-

.ность на канал при этом будет обратно пропорциональ­ на не га2, а приблизительно га1’5.

Применяют также автоматическую регулировку и не­ линейное ограничение пиковых значений амплитуды группового сигнала на входе передатчика [73]. Это при­ водит к более выгодному соотношению между мощно­ стью в канале и пиковой мощностью, но не может осу­ ществляться в сильной степени, так как возникают за ­ метные искажения сигналов. Дополнительная мера уве­ личения эффективности многоканального передатчика состоит в повышении его пиковой мощности (при сохра­ нении неизменной мощности в режиме немодулированных колебаний) за счет использования мощности ламп выходного каскада. Для этой цели кроме соответствую­ щих изменений в схеме в передатчике применяют лампы, допускающие многократное повышение мощности в те­ чение коротких и не часто следующих друг за другом промежутков времени.

Выгодное распределение мощности передатчика мож­ но осуществлять также изменением числа действующих каналов. В период хорошего прохождения волн доста­ точны меньшие мощности в каналах, поэтому число их может быть увеличено; в период плохого прохождения волн число каналов сокращают, увеличивая мощность в каждом из них. Несмотря на снижение мощности в ка­ налах многоканальная телеграфная передача в боль­ шинстве случаев является технически целесообразной и экономически оправданной.

157

5. Обеспечение устойчивости многоканальной телеграфной радиосвязи

Для повышения устойчивости действия многоканаль­ ной радиосвязи применяют сдвоенный пространственно или частотно разнесенный прием, при котором одна и та же элементарная посылка принимается по двум те­ леграфным каналам. Пространственно разнесенный прием при многоканальной связи осуществляется прин­ ципиально так же, как и в описанной ранее системе ЧТ и ДЧТ. Сущность частотно разнесенного приема в том, что каждая элементарная посылка передается по радио­ линии и принимается приемником одновременно на двух разных поднесущих [20].

Для передачи каждой элементарной посылки на двух разнесенных частотах сигналы нажатие и отжатие око­ нечной аппаратуры тонального телеграфирования под­ вергаются дополнительному преобразованию. Сигнал нажатие Д, (или отжатие Д) поступает в передатчик (рис. 48, а) с одной стороны непосредственно через фильтр Фщ., а с другой через модулятор и фильтр ФЕГ [20, 52]. В модуляторе тональная посылка Д, модулирует сигнал поднесущей частоты Д от дополнительного гене­ ратора (-частота генератора выше частот Д, и Д). При этом образуются боковые частоты— верхняя Д + Д, и нижняя Д — Д. Полосовой фильтр Фвг после модулятора пропускает спектр лишь нижней боковой частоты. Сле­ довательно, после указанного преобразования посылке нажатия соответствуют две тональные частоты — «основ­ ная» /н и «разнесенная»/^/,- — Д, (рис. 48,6). Таким же

образом формируются частоты, соответствующие посыл­ ке «отжатие»: «основная» — Д и «разнесенная» Д=Д — Д.

Разнос частот, соответствующих одной посылке, целесо­ образно выбирать от 500 до 4000—5000 гц. Сигналы «на­ жатие» и «отжатие» поступают на вход телефонного ка­ нала радиопередатчика. В излучаемом передатчиком сигнале им соответствуют две радиочастоты с таким же разносом. Поскольку одновременное замирание или по­ ражение помехой обоих этих сигналов маловероятно, то один из них может быть принят правильно. 1

В приемном устройстве (рис. 48, в) на противополож­ номконце линии связи радиочастотные сигналы посыл-

158

ки нажатия преобразуются в сигналы тональных частот /н и f'„. Последние поступают в приемники соответствую­

щих каналов аппаратуры тонального телеграфирования, выделяются узкополосными ■ проходными фильтрами и затем складываются. Сигналы нажатия «основной» и

а

иОсновные Разнесенные

в

Рис. 48. Принцип передачи и приема сигналов, разнесенных по ча­ стоте

«разнесенный» подаются на общий ограничитель ампли­ туды. В ограничителе происходит подавление слабого сигнала более сильным. Сигнал частотой /н или f ‘H, имею­

щий большую величину, после ограничителя станет от­ носительно еще больше, а меньший сигнал будет подав­ лен. После общего ограничителя сигналы различных ча-

159