книги из ГПНТБ / Гуревич В.Э. Импульсно-кодовая модуляция в многоканальной телефонной связи

нией. іВидно, что вследствие затухания высокочастотных составля­ ющих импульсов происходит наложение затянутых фронтов им­ пульсов на временные интерналы других каналов. Наибольший пе­ реход имеет место в канал, непосредственно следующий за влияю­ щим каналом; энергия переходной помехи быстро затухает, и влия­ ние на более удаленные во времени каналы будет заметно умень­ шаться. Для краткости такие искажения и обусловленные ими пе­ реходные помехи между каналами называют соответственно иска­ жениями 1-го рода и переходными помехами 1-го рода.

В области низких частот групповой тракт можно ізаменить эк­

Ограничение полосы пропускания снизу приводит к переходным влияниям между каналами из-за появления у импульсов спада вер­ шины и выбросов обратной полярности, показанных на рис. 3.5а. Эти выбросы затухают очень медленно, а поэтому влиянию пере­ ходов подвергаются каналы, значительно более удаленные во вре­ мени от влияющего канала, чем это имело место в ранее рассмот­ ренном случае. Этот вид искажений называют искажениями 2-го рсда, а переходные помехи — помехами 2-то рода.

Зависимость величины переходных помех 1-го рода от выбора верхней граничной частоты пропускания

Спад напряжения на конденсаторе схемы, показанной на рис. 3.46, происходит по экспоненциальному закону. Величину на­ пряжения переходной помехи через промежуток времени t после окончания временного интервала влияющего канала можно опре-

t_

делить из соотношения и1 = Л и е R l C ' . Для определения напряже­ ния переходной помехи в соседнем канале достаточно решить это уравнение относительно t, положив t=i3 + At, где At — величина,

го канала переходные помехи 1-го рода заметно затухают. Считая, что Т з ^ Т д , и воспользовавшись полученными выше соотношения-

40

дет на 52 дБ больше, чем на второй. Однако этот случай практи­ чески не (реален, так как здесь предполагается, что затухание пе­

ности учета переходных влияний 1-го рода на дальние каналы.

Зависимость величины переходных помех 2-го рода от выбора нижней граничной частоты полосы пропускания

Переходные помехи, обусловленные появлением выбросов противоположной полярности, можно также проанализировать при помощи экспоненциальных функций. Удобно вести анализ, пред­ ставив отсчет сигнала, передаваемый по влияющему каналу, в ви­ де суммы двух скачков напряжения, один из которых равен + Л И в момент времени t = 0, а другой равен — А и при т = т д . В этом слу­ чае напряжение переходной помехи иг через промежуток времени ' после начала временного интервала первого канала определится соотношением

Для того чтобы найти, например, напряжение переходной по­ мехи во вторам канале, вызванной передачей сигналов в первом

а не для произвольного момента времени. Однако это мало ска­ зывается на результатах оценки взаимного влияния каналов, так как при достаточно больших значениях R2C2 затухание выброса обратной полярности в пределах одного временного интервала пре­ небрежимо мало. В наиболее характерных случаях T Ä + T 3 « 10~3R2C2.

мехи уменьшится не больше, чем на 1 % по сравнению с его 'вели­ чиной во втором канале.

Рассмотрим теперь более общий случай, когда по влияющему каналу передается последовательность отсчетов. Определим сум­ марное напряжение переходных помех 2-го рода в момент време-

41

ни t, вызванное действием множества отсчетов, полагая, что: а) по влияющему каналу передается синусоидальное напряжение низкой

где Nn— номер полупериода синусоидального напряжения, пере­

42

Разлагая е Л , с » , eR*c> и cos сон Гд в степенные ряды и ограни­

чиваясь двумя первыми членами каждого из них, а также учиты­

анализа упрощенной модели 'Многоканальной передачи сигналов. Реальная система связи отличается от рассмотренной модели, по крайней мере, двумя важными для данной проблемы чертами: во-первых, передача осуществляется, как правило, по множеству влияющих каналов; во-вторых, 'групповой сигнал передается по многокаскадным цепям. Если передаваемые в различных каналах сигналы некоррелированы, то можно суммировать переходные по­ мехи от этих каналов по мощности. При передаче 'существенно кор­ релированных сигналов целесообразно суммирование помех по на­ пряжению.

Приведенные выше соотношения применимы в общем виде к разным трактам передачи, в том числе к многокаскадным. При этом большое 'значение имеет правильное определение граничных частот сложных цепей.

•При расчетах переходных помех 1-го рода в многокаскадных цепях можно воспользоваться 'следующим соотношением, опреде­ ляющим верхнюю граничную частоту многокаскадной цепи (на

уровне 3 дБ) : / г в s j - .

7 - + 7 Г + • • - + Т - )

+) 1 / 2 , где /гвг — нижняя граничная частота х'-го каскада.

Способы повышения защищенности каналов от переходных помех

Проблема повышения взаимной защищенности каналов от переходных помех возникает в связи с тем, что не івсегда пред­ ставляется возможным удовлетворить простыми средствами раз­ личные требования к системам ВД-ИКМ, являющиеся зачастую противоречивыми. Так, например, с целью улучшения технико-эко­ номических показателей оконечного оборудования аппаратуры уп­ лотнения необходимо стремиться к построению групповых трак­ тов, рассчитанных на весьма большое число каналов. В опреде­ ленных пределах справедливо утверждение: чем больше число ка-

43

налов в группе, тем лучше эти показатели. Решение такой задачи требует передачи ів течение цикла -большого числа сигналов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению защитных временных ин­ тервалов -между каналами. Если не принять специальных мер, то переходные влияния между каналами могут оказаться недопусти­ мо большими.

Известны следующие способы уменьшения переходных помех, возникающих в групповых АИМ трактах систем ВД-ИКМ:

—расширение полосы пропускания тракта;

—увеличение защитного временного интервала между канала­ ми при помощи разделения их на подгруппы;

—увеличение защитного временного интервала путем умень­ шения длительности отсчетов;

—применение пассивных схем, создающих эффект компенса­ ции переходных помех;

—применение активных компенсационных схем.

Рассмотрим некоторые из этих способов.

Влияние соотношения граничных частот полосы пропускания АИМ тракта и передаваемых сигналов на величину взаимной за­ щищенности каналов определяется ранее приведенными уравне­ ниями. Очевидно, что расширение полосы пропускания тракта при прочих равных условиях приводит к уменьшению переходных по­ мех. Однако такое расширение полосы не всегда представляется возможным, так как сопряжено с рядом технических трудностей. Эти трудности особенно велики в области весьма низких частот. Одно из решений этой задачи заключается в применении схем со связями по постоянному току, что не всегда можно осуществить вс всем тракте передачи группового АИМ сигнала. Поэтому для получения эффекта, равноценного уменьшению нижней граничной частоты полосы пропускания, приходится применять другие способы.

Из множества факторов, приводящих к ограничению полосы пропускания сверху, сравнительно легко контролируются факторы, связанные с потерей усилительных способностей активных элемен­ тов и схем с ростом частоты. Значительно труднее контролировать процессы накопления анергии в паразитных емкостях, образован­ ных монтажными соединениями функциональных узлов каналообразующѳго оборудования. Суть переходных явлений в таких схе­ мах заключается в том, что энергия, накопленная паразитной ем­ костью в течение времени существования отсчетов одного из ка­ налов, сохраняется в период формирования отсчетов других ка­ налов, вызывая тем самым переходные помехи между каналами.

На рис. 3.6 показана схема, состоящая из ключа, параллельно­ го групповому АИМ тракту и включенного в точке наиболее ве­ роятной концентрации паразитных емкостей. Последовательность импульсов, управляющих работой ключа, выбирается так, чтобы ключ замыкал точку а тракта на «землю» в течение промежутка

44

времени между отсчет а м,и соседних каналов, достаточного для раз­ ряда паразитной емкости.

Рассмотрим теперь применение пассивных и активных компен­ сационных схем. С щелью получения эффекта взаимной компен­ сации (автокомпенсации) переходных влияний -можно иепользо-

Рис. 3.6. Схема снятия остаточных напряжений в групповом АИМ тракте

вать то обстоятельство, что помехи 1 и 2-го рода имеют противо­ положные знаки. Это показано на рис. 3.7. Очевидно, что в интер­ вале времени t\—'/2 будет происходить некоторая взаимная ком-

Л 4

пенсация переходных помех. Следовательно, варьируя величины f™ и / г н , можно несколько улучшить защищенность соседних кана­ лов от переходных влияний.

Компенсацию переходных помех можно осуществить также при­ менением различных схем синхронных фиксаторов уровня. Идеа­ лизированная схема синхронного фиксатора уровня и временные диаграммы, поясняющие принцип коіміпенсации, показаны на рис. 3.8 и рис. 3.9. Оптимальными условиями работы схемы рис. 3.8

45

являются минимальное внутреннее сопротивление источника от­ счетов и максимальное сопротивление нагрузки. Ранее было пока­ зано, что наибольшую опасность представляют переходные помехи, вызванные ограничением полосы частот группового АИМ сигнала снизу. Поэтому рассмотрим работу схемы применительно к этому виду искажений, полагая, что другие искажения не имеют места.

При поступлении на вход схемы искаженного импульса первого канала (рис. 3.9а) 'ключ К разомкнут, поэтому этот импульс про­ ходит на выход схемы. В момент времени ключ К замыкается (рис. 3.96) и конденсатор заряжается до напряжения, равного в

идеальном случае и обратного по знаку напряжению перехода иПпі, вызванному искажением импульса первого канала. В момент вре­ мени t2 ключ К размыкается, поэтому поступивший импульс вто­ рого канала, искаженный воздействием переходов, пройдет через

46

тора, в которой сопротивление источника отсчетов принято равным нулю, а сопротивление нагрузки — бесконечно большим, так как их реальные значения учтены введением в схему сопротивлений Ri и R2; Ri равно сумме сопротивлений замкнутого ключа и источ­ ника отсчетов, a R2 определяется параллельным соединением со­ противления разомкнутого ключа и нагрузки.

При замыкании ключа К конденсатор С заряжается, причем постоянная времени цепи заряда определяется соотношением Ті =

=—-—С. Разряд конденсатора ери размыкании ключа происхо-

Ri + ^ 2

дит по цепи с постоянной времени X2 — R2C. Если в схеме реализо­ ваны неравенства ті<Ст3 и тд <Ст2 , то работу реальной схемы (рис. 3.10) можно приближенно рассматривать, как и работу идеальной схемы (рис. 3.8). С увеличением ті работа схемы ухудшается, так как из-за неполного заряда конденсатора за период времени меж­ ду отсчетами компенсация искажений будет неполной.

3.5.Вопросы реализации дискретизаторов

ивременных селекторов

ВД-АИМ. Особенности условий .работы, влияющие на предъявляе­ мые' к дискретизаторам требования, можно сформулировать сле­ дующим образом.

1. Переходные влияния и шумы, «носимые устройствами дискре­ тизации и селекции, должны быть предельно малыми. Так, напри­ мер, в 24-каінальной системе ВД-ИКМ суммарная величина эф­

2. Форма отсчета весьма жестко определена. Особые требова­ ния предъявляются к форме вершины, которая должна быть с вы­ сокой степенью точности горизонтальной в течение всего цикла кодирования. Если в процессе кодирования имеет место спад вер­ шины отсчета, это может привести к увеличению мощности шумов

вканале.

3.Остаток управляющего импульсного напряжения импульс­ ной несущей на выходе дискретизатора должен быть подавлен (сбалансирован) таким образом, чтобы его амплитуда не превы­ шала, по крайней мере, одной тысячной величины пикового значе­ ния сигнала. Поступление остатка управляющего напряжения на

4. Жестко нормируется величина затухания, вносимого дискретизатором в тракт передачи сигналов, что требует применения спе­ циальных методов дискретизации и демодуляции.

47

кого опробования. В зависимости от схемных реализаций разли­ чают 'ряд модификаций ѳтого метода. Рассмотрим одну из них.

Резонансный способ дискретизации. В структурной схеме пере­ дающей ветви индивидуального оборудования, показанной на рис. 3.13, выделен диекретизатор, в котором осуществляется резонанс­ ная передача отсчетов. В этой схеме конденсатор Ci представляет

i kZw*n

Рис. 3.13. Структурная схема передающей ветви индивидуального обо­ рудования аппаратуры ВД - ИКМ

собой эквивалентную выходную емкость фильтра нижних частот, а конденсатор Сг — накопительную емкость формирователя им­ пульсов АИМ-2. Указанные конденсаторы совместно с катушкой индуктивности L образуют последовательный резонансный контур.

49