книги из ГПНТБ / Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник

ти измерительный уровень, показанный прибором, в уро­

вень ПО М О Щ Н О С Т И , П О Л ЬЗУ Я СЬ формулой Рм= Рп—

— 10 lg-Z/600 дБ ('Рм == р.1— 0 ,5 'ІП Z/600 Нп).

Графическое построение внешней диаграммы уровней (рис. 14.2), принимая во внимание однородность линии, дает возможность судить об уровне в любой точке ли­ нии, считая уровень изменяющимся по соответствующим прямым. По внутренней же диаграмме уровней можно судить только об уровнях, измеренных в точках стыка четырехполюсников; если какая-либо из таких точек про­ пущена, то уровень в ней определить нельзя, поскольку цепь внутри станции нельзя считать однородной.

При пользовании диаграммами уровней следует иметь в виду, что они дают понятие о мощности в раз­ ных точках одного канала, но не дают возможности су­ дить о мощности в многоканальном тракте. Загрузка групповых элементов аппаратуры образуется в резуль­ тате сложения мощностей, действующих во всех кана­ лах, Измерение мощностей разговорных токов в таких случаях может производиться специальными приборами (волюмметрами, см. (13, 28]).

Диаграммы уровней подлежат ежемесячной про­ верке.

Наряду с периодическими измерениями каналов и трактов связи производится периодическая проверка и регулировка аппаратуры в соответствии с имеющимися для каждого ее типа инструкциями.

Для различных систем уплотнения уровни передачи нормируются не одинаково [5, 11]. Например, для систе­ мы В-12-2 номинальный относительный уровень на выхо­ де оконечной и промежуточной станции +17,4 дБ (+ 2 Нп), а для системы К-1920 при совместной переда­ че 300 телефонных каналов и канала телевидения номи­ нальные относительные уровни на выходе линейных уси­ лителей:

— для телефонного канала: — 12,2 дБ (— 1,4-Нп) (0,312-М,548 М Гц);

— для канала телевидения: М,3 дБ (1,3 Нп) (1,9+ +8,55 М Гц );

— для канала звукового сопровождения- —4,35 дБ

(—0,5Нп) (0,273+0,288 М Гц).

Однако для всех четырехпроводных систем номиналь­ ные относительные уровни по тональной частоте на вхо­ де четырехпроводной части канала — 13 дБ (— 1,5 Нп), а на выходе ее +4,35 дБ (0,5 Нп).

280

При настройке магистрали диаграммы уровней Пере­ дачи снимают только после проверки и регулировки око­ нечной аппаратуры и промежуточных усилителей.

На оконечной станции после проверки и регулировки генераторного оборудования (когда поверяются пооче­ редно уровни всех индивидуальных и групповых несу­ щих и контрольных частот) измеритель уровня подклю­ чают к выходу тракта передачи и, подавая поочередно измерительный ток на вход четырехпроводной части каналов системы, добиваются необходимых значений уровней токов боковых частот на выходе тракта переда­ чи, регулируя для этой цели затухание переменных удли­ нителей. Затем таким же образом измеряют уровни конт­ рольных частот и уровень помех. После этого измеряют частотные характеристики трактов передачи и приема оконечной станции и проводят необходимые регулировки переменными удлинителями и выравнивателями, имею­ щимися в аппаратуре.

Поскольку характеристики линейного тракта вырав­ ниваются вне зависимости от оконечного оборудования, то необходимо, чтобы уровни на выходе оконечной стан­ ции возможно меньше отклонялись от номинальных зна­ чений. Чтобы получить наименьшие отклонения уровней передачи по каналам, на выходе станции устанавливают возможно точнее диаграмму уровней по групповым трак­ там. Для этого усиление групповых усилителей переда­ чи подбирают так, чтобы отклонение уровней для воз­ можно большого числа каналов было наименьшим.

Диаграмму уровней групповых трактов рекомендует­ ся проверять по групповым контрольным точкам с час­ тотами 84,14; 411,86 и 1552 кГц. Для измерений приме­ няют высокоточные и чувствительные избирательные измерители уровней, пригодные для измерения каждой из контрольных частот до и после ступени преобразова­ ния. С помощью таких же приборов устанавливлают номинальные значения уровней контрольных частот.

При измерении диаграммы уровней трактов переда­ чи проверяют уровни остатков токов индивидуальных и групповых несущих частот.

На промежуточных станциях после проверки усиле­ ния усилительных трактов (в обоих направлениях пере­ дачи) значения усиления трактов при частотах токов плоской и наклонной регулировок не должны отличаться от ожидаемых расчетных значений более чем на

±0,9 дБ (0,-1 Нп).

281

При магистральных измерениях уровни передачи про­ веряют в каждом направлении передачи по переприемным участкам, поочередно подавая с оконечной станции токи плоской и наклонной регулировок (или четырех контрольных частот в системе К-1920). При этом на про­ межуточных станциях (начиная с ближайшей) поочеред­ но подключают измеритель уровня к выходу измеряемо­ го тракта. Измеренное значение уровня не должно отли­ чаться от расчетного более чем на 0,9 дБ.

На выходах обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП) измеряют уровни токов боковых частот и (при помощи корректирующих контуров) устраняют обнару­ женные неравномерности частотной характеристики уси­ ления группового тракта. После этого уровни токов бо­ ковых частот на выходах всех О УП и на выходе усили­ теля приема оконечной станции должны удовлетворять нормам.

14.6. Измерение остаточного затухания

Остаточное затухание канала а,- — одна из его важных характеристик и представляет собой разность между суммой всех затуханий и суммой всех усилений в канале (и в аппаратуре, и в линейном тракте). Для телефонных каналов оно определяется как рабочее за­ тухание при сопротивлениях генератора и нагрузки по 600 Ом и, следовательно, равно разности уровней

на частоте 800 Гц (arsoo)- Обычно берут уровень на вхо­ де равным нулю, тогда выходной уровень с обратным знаком дает значение ат (так как сопротивление нагруз­ ки равно сопротивлению генератора). Практически мож­ но считать, что соответствие а,-8оо норме означает исправ­ ность канала по остаточному затуханию для всего диа­ пазона телефонного канала (300—3400 Гц). Если же требуется проверить частотную характеристику остаточ­ ного затухания, то она сверяется с нормированной для данного канала частотной характеристикой (рис. 14.3а — для одного переприемного участка по низкой частоте).

282

Для всей магистрали превышение остаточного затухания

Р-ис. '14.3. Нор,мы частстноіі характеристики остаточного затухании канала:

а) для одного перепріиемного участка; б) для 12-лере- прнемных участков

больше 8,7 дБ (1 Нп). Уменьшение остаточного затуха­ ния для всей полосы эффективно передаваемых частот не должно быть более 2,2 дБ (0,25 Н п ).

Допустимые отклонения остаточного затухания отно­ сительно принятого за ноль значения этого затухания при частоте 800 Гц показаны на рис. 14.36 (для 12 переприемных участков нч). Нижняя граница выбрана гори­ зонтальной прямой, чтобы исключить возможность нару­ шения устойчивости канала на всех частотах (при аг<! <а.\пт возможна генерация усилителей). Верхняя гра­ ница, ступенчатая, выбрана в итоге серии артикуляцион­ ных испытаний, при которых добивались равной разбор­ чивости речи при амплитудно-частотных искажениях в разных частях эффективно передаваемой полосы частот. (Сведение разности между аг8оо и аг для любой частоты К минимуму (показанному на кривой рис. 44-36 для час­

2 8 3

тот 600—2300 Гц) слишком усложнило бы и удорожило выравнивающие устройства в канале.)

Очевидно, что для любой частоты в диапазоне эффек­ тивно передаваемых частот уровни на входе канала при

измерении частотной характеристики аг должны быть одинаковы (как неизменны должны быть и положения всех регулировок аппаратуры).

Практически измерения частотной характеристики ос­ таточного затухания (для обоих направлений передачи) в каналах тональной частоты проводят для трехканаль­ ных систем В-3 и ВС-3 на частотах 300, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2200, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800 Гц, а для многоканальных систем и систем ВС-3 на

3200, 3400, 3500 Гц.

Измерительные токи с уровнем — 13 дБ (— 1,5 Нп) на передающей станции подают на вход четырехпроводной части канала (в точку с относительным уровнем

— 1,5 Нп), а на приемной станции включают на вход че­ тырехпроводной части канала в точку с относительным уровнем 4,35 дБ (0,5 Нп) указатель уровня со входным сопротивлением 600 Ом. Устанавливают уровень приема

4,35±0,45 дБ (0,5±0,05 Нп) на частоте 800 Гц, а затем проверяют уровни остальных частот.

Если на магистрали несколько переприемных участ­ ков, то частотную характеристику остаточного затуха­ ния проверяют сначала для каждого участка, а затем при поочередном присоединении всех переприемных участков.

После снятия частотной характеристики остаточного затухания требуется вновь проверить значение атдля частоты 800 Гц, чтобы убедиться в неизменности условий измерений в занятом ими промежутке времени. Если об­ наружится расхождение более 0,3 дБ, то измерения сле­ дует повторить.

При наличии характериографа частотная характерис­ тика остаточного затухания может быть проверена зна­ чительно скорее.

14.7. Проверка устойчивости канала

Если режим работы усилительных устройств в канале связи близок к режиму генерации, то работа канала может нарушиться при передаче разговорных то­ ков, меняющихся по величине, частоте и фазе. Поэтому

284

нормируется определенное значение разности усилений, соответствующих: одно — критической точке работы уси­ лителя (иа границе генерации), другое — усилению, ус­ танавливаемому при нормальной работе канала. Чем эта разность (запас устойчивости) больше, тем больше га­ рантия, что генерация не возникнет.

Устойчивость контролируется после проверки диаг­ раммы уровней. Если в канале имеются А РУ , то все они при контроле устойчивости выключаются.

В двухпроводных каналах низкой частоты наиболее благоприятным для возникновения генерации является режим холостого хода, а наиболее неустойчивым усили­ тель — средний (или один из средних) по отношению к оконечным станциям. Поэтому для проверки устойчи­ вости размыкают выходные зажимы канала на обеих станциях, и постепенно увеличивают усиление среднего усилителя в обоих направлениях передачи до тех пор, пока усилитель не загенерирует и в канале не появится характерный свист (он прослушивается в телефоне пе­ реговорно-вызывного устройства, ключ которого должен находиться в положении «Контроль», а может быть так­ же замечен по резкому увеличению показаний И У с вы­ сокоомным входом, включенного в качестве приемника).

Получив генерацию, постепенно снижают усиление среднего усилителя, добиваясь нахождения критической точки, когда генерация только-только прекращается. Оставив в этом критическом положении регулятор уси­ ления, измеряют на частоте 800 Гц в обоих направлениях передачи остаточное затухание а'п и а'л. Они получатся, очевидно, меньше нормальных значений аг1 и аг2. Устой­ чивость а определяется по формуле

Величина о для каналов низкой частоты на стальных цепях и цепях из цветных металлов при остаточном за­ тухании 7 дБ (0,8 Нп) на частоте 800 Гц должна быть не менее 2,2 дБ (0,2 Нп) при холостом ходе и включен­ ных транзитных удлинителях.

Если требования к устойчивости не удовлетворяются, то необходимо улучшить подбор балансных контуров в одном из средних усилителей. Когда это не удается, то приходится уменьшить усиление среднего усилителя на 1—2 дБ (0,1—0,2 Нп), увеличив при этом на такую же величину усиление одного из крайних усилителей (как

285

более устойчивых). После этого устойчивость проверяет­ ся снова.

Для четырехпроводпых каналов низкой частоты про­ верка устойчивости проводится аналогично. Но усиление в обе стороны увеличивают только при помощи регулято­ ров оконечных усилителей (см. задачу № 203). По нор­ мам устойчивость этих каналов на одном переприемном участке для систем К -12, К-24, К-24-2 (а также для си­ стем В-3, ВС-3, В -12) может быть меньше величины ос­ таточного затухания канала на частоте 800 Гц не более чем па 1,7 дБ (0,2 Нп),_т. е. при а,-=0,8 Нп о = 0,6 Нп или 5,2 дБ.

Устойчивость телефонных каналов высокой частоты проверяют на оконечных и переприемных станциях в двухпроводной части тракта. Испытуемый канал отклю­ чают от М ТС так, чтобы транзитные удлинители оста­ лись включенными в сторону канала. Затем поочередно повышают усиление усилителей тональной частоты на обеих оконечных станциях и добиваются появления гене­ рации, контролируемой с помощью высокоомного теле­ фона или высокоомного ИУ. Постепенно снижая усиле­ ние, находят критические точки, когда генерация толькотолько пропадает. Далее измеряют в новых положениях регуляторов усиления величины остаточного затухания в обоих направлениях передачи на частоте 800 Гц. При этом, когда измеряется аг четырехпроводного канала в одном направлении передачи, цепь противоположного направления передачи должна быть разомкнута (напри­

Для суждения о помехах, имеющих место в системах многоканальной связи, необходимо учесть не только нелинейные искажения, но и всякого рода шумы в каналах.

Что касается нелинейных искажений, то их в каналах высокой частоты измеряют для обоих направлений пере­ дачи, предварительно выключив ограничители амплитуд. Измерения проводят на оконечных переприемных стан­ циях в четырехпроводной части тракта. Установив вна­ чале нормальную величину уровня приема при частоте 800 Гц, на вход измеряемого канала подают ток с часто

286

toft 800 Гц и с уровнем — 13 дБ (— 1,5 Нп) по мощности. При этом входы остальных каналов должны быть нагру­ жены на сопротивления по 600 Ом.

(0,5 Нп).

Однако результат определения коэффициента нели­ нейности в канале (даже при его соответствии паспорт­ ным данным канала) еще далеко не гарантирует необхо­ димого качества передачи; обязательна проверка канала по шумам.

Шумы в телефонных каналах возникают из-за раз­ личных причин. Имеют место: а) собственные шумы, со­ стоящие из тепловых шумов сопротивлений и шумов электронных ламп и транзисторов, работающих в кана­ ле; б) шумы нелинейных переходов, обусловленные не­ линейностью амплитудных характеристик устройств ка­ нала (групповых и промежуточных усилителей; в воз­ душных цепях — фильтров, содержащих сердечники из магнитных материалов, модуляторов и др.); в) шумы ли­ нейных переходов, возникающие за счет переходных то­ ков из соседних параллельно идущих цепей.

Кроме того, шумы в канале могут появиться от ис­ точников питания и разного рода внешних помех (от радиостанций, линий высокого напряжения, электрифи­ цированных железных дорог, атмосферных явлений). Все шумы, складываясь, создают в конце канала общий шум, мешающий нормальному восприятию речевого сиг­ нала.

уровня передачи, наоборот, возрастают шумы нелиней­ ные, а падает уровень шумов собственных [1].

Мощность линейных шумов от уровня передачи не зависит, их уровень увеличивается с увеличением числа усилительных участков N (на lO lg.V ).

Частотный состав шума важен потому, что напряже­ ния различных частот, воздействующие на телефон или громкоговоритель, не одинаково воспринимаются чело-

287

беческим ухом. На рис. 14.4 показаны крйвьіе примерной зависимости восприятия человеческим ухом одного и то­ го же уровня мощности различных частот через телефон

(14.4а) и через динамик (14.46).

Рінс. 14.4. Общин вид кривых восприятия человеческим ■ ухом одного и того же уровня различных частот с по­ мощью:

а) телефона; б) динамического громкоговорителя

Для системы ухо—динамик максимальная чувстви­ тельность обнаруживается в диапазоне частот 2000— 5000 Гц, за единицу принимается чувствительность при 1 кГц. Для системы ухо—телефон чувствительность, близкая к максимальной и принимаемая за единицу, имеет место при частоте 800 Гц. Для других частот меж­ дународным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (М.ККТТ) на основе многочисленных экс­ периментов устанавливались соответствующие «весовые» или, как их принято называть, «псофометрические» коэф­ фициенты (по гречески «псофос» — шум).

В табл. 14.1 — 14.3 приведены эти коэффициенты в де­ цибелах (20 lg К) соответственно: для системы телефон— ухо данные 1951 г., для системы ухо—динамик (практи­ чески качество динамика влияет весьма мало) данные 1951 г. (использованные в приборе УНП-60) и данные М К К Р 1968 г. для вещательных каналов высшего клас­ са. В связи с этим введено понятие о псофометрической мощности и псофометрическом напряжении шума (или помехи).

Псофометрическим напряжением U -ф называется на­ пряжение помех, существующее на оконечном сопротив­ лении 600 Ом (включенном согласованно на выходе цепи непосредственно или через трансформатор) и измеряемое с учетом неодинакового воздействия напряжений различ­ ных частот на качество телефонного (или вещательного)

288

приема. Псофометрнческое напряжение для телефонной передачи равно

(14.5)

где Uj — действующие значения отдельных составляю­ щих напряжения помех с частотой f, а /С/ — псофометрический (весовой) коэффициент для той же частоты if. Ве­ совой коэффициент для частоты 800 Гц здесь принят рав­ ным единице.

Таким образом, равно действующему значению . напряжения частоты 800 Гц, которое произведет на при­ емник такое же мешающее воздействие, как существую­ щее в цепи суммарное напряжение помех. Для телефон­ ного канала шириной от 300 до 3400 Гц псофометрическое напряжение £/ф при равномерном распределении шу­ ма в этом спектре может быть подсчитано по формуле