Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.73 Mб
Скачать

выдает ее на синхронный распределитель в пределах длительно­ сти посылки т0 . Согласование работы аппарата и распределителя

осуществляется в пределах

посылки

 

(импульса).

 

Импульсные СТС содержат в 3—4

раза

меньшее

количество

элементов по сравнению с

цикловыми

 

СТС. Однако

им присущ

а)

 

 

Управляющее

Jm синхронного

 

 

 

 

устройство

распределители

 

Dm cm

Старт-

Накопи­

— 1

К синхрон-

стопный

 

 

\HOMif

 

 

 

прием­

тель

 

 

 

тел/о

 

 

 

ник

 

 

 

 

 

 

5)

 

 

устройство

 

 

 

От синхрон-[zzz

i

n

Старт-

К СТА

 

Накопи­

стопный

 

 

ного

J

j

тель

 

передат­

 

 

распреое- і

—-

 

 

 

лителя

 

 

 

 

чик

 

 

Рис. 7.5.

Структурные схемы

преобразователей:

 

 

а

— передачи;

б

приема

 

 

крупный недостаток: если при стоповом положении передающего аппарата хотя бы один импульс (посылка), принимаемый из син­ хронного канала, будет зарегистрирован неправильно (0 вместо 1), то приемный аппарат воспримет его как пусковой и начнет ра­ ботать. Из-за указанного 'недостатка импульсные СТС широкого распространения не получили.

Наибольшее применение нашли цикловые телеграфные СТС, в которых семиэлементная последовательность (стартстопный цикл) может быть передана в синхронный канал без изменения числа элементов или же преобразована в шестиэлементную, а также в пятиэлементную последовательность посылок.

При пятиэлементном преобразовании стартовая и стоповые по­ сылки, получаемые преобразователем передачи от аппарата, в син­ хронный канал связи не передаются. При приеме комбинации стар­ товая и стоповые посылки восстанавливаются в накопителе пре­ образователя приема. Скорость передачи посылок в синхронном канале связи при этом уменьшается по сравнению с семиэлементной передачей на 28,57% (2/7). Однако приемная часть СТС ус­ ложняется из-за необходимости восстановления стартовой и сто­ повых посылок. Кроме того, сохраняется возможность ложного пу­ ска приемников.

При шестиэлементном преобразовании в синхронный канал свя­ зи передают все кодовые посылки и одну коррекционную — старто­ вую или стоповую. На приеме соответственно необходимо восста-

«овить недостающую коррекционную посылку. Такое преобразова­ ние защищает приемный аппарат от ложного пуска с одновремен­ ным снижением скорости передачи в синхронном канале на 14,28% (1/7). Однако приемная часть системы остается достаточно слож­ ной.

При семиэлементной передаче скорости в синхронном и старт­ стопном каналах одинаковы. Приемная часть СТС значительно упрощается и обеспечивается защита от ложного пуска.

Выбор того или иного способа преобразования числа элемен­ тов, передаваемых в синхронный канал, зависит от многих факто­ ров и требований, которые предъявляются к СТС.

Все рассмотренные схемы СТС являются однократными. На практике чаще применяются многократные СТС, поскольку он* лучше используют пропускную способность каналов связи. По принципу построения многократные СТС ничем не отличаются от однократных. Разница состоит в числе контактов синхронных рас­ пределителей и в числе преобразователей передачи и приема. По­ этому все сказанное об однократных СТС относится и к много­ кратным системам.

8

Г Л А В А

Принципы построения дискретных каналов

8.1. КАНАЛЫ, И С П О Л Ь З У Е М Ы Е Д Л Я ПЕРЕДАЧИ Д И С К Р Е Т Н О Й ИНФОРМАЦИИ

Для передачи дискретной информации используют физические цепи воздушных и кабельных линий связи и каналы связи, образо­ ванные путем уплотнения линий проводной и радиосвязи. Физиче­ ские цепи используют только в тех случаях, когда имеется необ­ ходимость передавать сообщения от одного источника информа­ ции, расположенного в одном пункте, к одному получателю инфор­ мации, расположенному в другом пункте. Такое положение прак­ тически имеет место на участках связи между центральными теле­ графами и мелкими городскими отделениями связи (ГО), между районными узлами связи (РУ) и абонентскими установками (АУ). При этом на городских участках используются двухпроводные це­ пи (пары) кабелей, а вне городов — однопроводные цепи из сталь­ ных проводов и пикаровские цепи, образованные на стальных и биметаллических проводах воздушных линий связи.

Рис. 8.1. Передача дискретной информации по цепл Пикара

Схема цепи Пикара представлена на рис. 8.1. Как видно из рисунка, она позволяет осуществлять передачу дискретной инфор­ мации по двухпроводным цепям, используемым одновременно для

передачи телефонной информации. Принцип действия этой схемы основан на том, что токи сигналов дискретной передачи поступают в среднюю точку линейного трансформатора ЛТр, где вследствие симметрии полуобмоток и проводов разветвляются на две равные части, имеющие противоположное направление. По этой причине в станционной обмотке ЛТр не индуцируется напряжение помех. На приемном конце токи сигналов дискретной информации, теку­ щие в каждой из полуобмоток ЛТр в противоположных направле­ ниях, объединяются в средней точке и по тем же причинам не создают токов помех в станционной обмотке.

В большинстве случаев возникает необходимость одновремен­ но передавать сообщения от нескольких источников информации, расположенных в одном пункте, нескольким получателям инфор­ мации, расположенным в другом пункте. Такая задача более эко­ номично решается не путем предоставления каждой паре «источ­ ник — получатель информации» отдельной физической цепи, а ме­ тодами многоканального уплотнения физических цепей и предо­ ставления каждой паре абонентов отдельного канала связи.

Для передачи дискретной информации используют каналы свя­ зи, получаемые с помощью двух видов уплотнения: частотного в временного. Подавляющее большинство каналов междугородной, городской и сельской связи образовано с помощью многоканаль­ ной аппаратуры уплотнения, построенной на методе частотного раз­ деления каналов. Только в последние годы на городской и сель­ ской связи началось внедрение многоканальных систем уплотне­ ния, базирующихся на временном разделении каналов. Есть все основания полагать, что многоканальные системы с временным разделением каналов в ближайшее время будут применяться и на междугородной сети связи.

Как известно, совокупность всех каналов связи, образованных с помощью различных систем уплотнения, составляет сеть пер­

вичных каналов общегосударственной

сети связи (ОГСС). Пер­

вичная сеть каналов ОГСС включает:

каналы тональной частоты

(4 кГц); первичные групповые тракты

(48 кГц); вторичные груп­

повые тракты

(240 кГц); третичные групповые тракты

(1200 кГц) .

Все виды

связи, в том числе передача дискретной

информации

(телеграфия, передача данных), организуются по первичным ка­ налам, образуя вторичные сети.

Каналы передачи дискретной информации делят по скорости передачи на три группы:

•— низкоскоростные (от 50 до 200—300 бод),_

среднескоростные (от 600 до 4800—9600 бод),

высокоскоростные (48 кбод и выше).

К низкоскоростным относятся, в частности, телеграфные ка­ налы.

В соответствии с критерием Найквиста между скоростью пере­ дачи двоичной информации В и необходимой шириной полосы ча­ стот AF существуют следующие соотношения:

Вмакс ( б о д ) = 2

AF (Гц)

— в

случае передачи

одной

боковой

лолосы частот;

 

 

 

 

 

 

 

Вмакс ( б о д ) = А ґ

(Гц) —

в случае передачи

двух боковых ча­

стот.

 

 

 

 

 

 

 

Из них следует, что для

среднескоростных

каналов

передачи

дискретной информации наиболее

подходящими

являются

кана­

лы тональной частоты первичной сети ОГСС, для

высокоскорост­

ных — групповые тракты. Низкоскоростные каналы И Д И

обра­

зуют, как правило, путем частотного разделения каналов тч. По­ скольку такие каналы использовались вначале только для теле­

графирования, они получили название каналов

тонального

теле­

графирования.

В ряде случаев

для ПДИ со скоростью 200

бод

ис-

аользуют каналы тч.

 

 

 

 

 

8.2. ПЕРЕДАЧА ДИСКРЕТНОЙ

ИНФОРМАЦИИ

 

 

 

ПО ФИЗИЧЕСКИМ ЦЕПЯМ

 

 

 

 

ОБЩИЕ

СВЕДЕНИЯ

 

 

 

 

Переносчиками информации

могут быть как

постоянный,

так

и переменный

токи. Первым (исторически)

для

передачи дискрет­

ной информации был использован постоянный ток 1 ) . ' Передача постоянным током широко использовалась на первых этапах раз­

вития

телеграфной

связи и 'применяется

до настоящего

времени

на абонентских линиях. В некоторых системах

передачи

данных

также

используют

импульсы постоянного

тока

(видеоимпульсы).

Поскольку передача на постоянном токе получила наибольшее практическое распространение в телеграфии, рассмотрим основные

принципы П Д И по физическим

цепям на примере телеграфной пе­

редачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Телеграфирование на постоянном токе может производиться то­

ками одного или двух направлений. В первом случае

 

(однополюс­

ное телеграфирование)

посылки

тока чередуются

с

бестоковыми

интервалами

(рис. 8.2а),

во втором случае (двухполюсное

телегра­

фирование)

в линию

посылаются

положительные и

отрицательные

 

 

 

 

 

 

 

 

посылки (рис. 8.26). Двухполюс-

 

 

 

 

 

 

 

 

ное телеграфирование

имеет по

 

 

 

1

 

1

 

 

сравнению с однополюсным

боль-

 

>

I

I

I

 

шую помехозащищенность

вслед­

# 4

 

 

 

 

 

 

 

ствие большой крутизны

нараста-

 

 

 

 

 

 

 

ния тока сигнала

 

и

удвоенной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

I

 

 

1

I

 

амплитуды

действующего

тока.

в,,,,

 

I

I

I

 

 

Преимущества

двухполюсных

я о

Телеграфныт „г>г.„„л,

~

 

 

схем обеспечивают

значительнуюJ

Р и с .

8 . S .

 

 

 

е сигналы:

 

Дальность

 

 

и

 

а — однополюсные;

б — двухпо-

 

действия

 

устоичи-

 

 

 

люсные

 

 

 

вость связей, что

весьма

сущест-

*У В

1812

г. П. Л. Ш и л л и н г передал сигналы

постоянного

тока

по под­

водному кабелю для управления подрывом мин.

 

 

 

 

 

 

венно при телеграфировании постоянным током по междугород­ ным линиям связи. Однако при однополюсном телеграфировании конструкции и схемы аппаратуры получаются проще. В связи с тем, что телеграфная связь на большие расстояния в настоящее время осуществляется по каналам тонального телеграфа, а приме­ нение постоянного тока ограничивается короткими расстояниями, большинство современных стартстопных телеграфных аппаратов работает по системе однополюсного телеграфирования, которая и рассматривается ниже.

Схемы телеграфной работы разделяют на симплексные и дуп­ лексные. Симплексным называют такой способ передачи, при ко­ тором телеграфирование в каждый момент времени ведется в од­ ном направлении. Это не исключает возможности попеременной работы в обоих направлениях, но предполагает наличие на каж­ дом конце одного телеграфного аппарата.

Дуплексным называется способ одновременного телеграфиро­ вания по одной цепи в двух направлениях. Способ поочередной передачи телеграфных сигналов по цепи в противоположных на­ правлениях при наличии на каждом конце двух аппаратов (пере­ дающей) и приемного) получил название полудуплексного.

Симплексные схемы телеграфирования по принципу включения передатчика делят на схемы рабочего тока, в которых при отсут­ ствии передачи тока в линии нет (контакты передатчика разомк­ нуты), и схемы постоянного тока, в которых при отсутствии пере­ дачи в линии протекает ток (контакты передатчика замкнуты).

Стартстопные аппараты работают по схеме постоянного тока, обеспечивающей фиксированный момент пуска приемника. Прин­ ципиальная схема телеграфирования этим методом показана на рис. 8.3. При отсутствии передачи старстопные кон-

Ля л

 

Ст. 6

Стопстартн

 

Стопстпрт^*

•О 4- конт пер.

 

конт. пер.

4*-

 

 

Передатчик

 

Передатчик

телегр

Электромагнит

телегр

апп

апп

 

приемника

 

Рис. 8.3. Схема

телеграфирования

на постоянном токе

такты передатчиков замкнуты и в цепи

протекает ток от батареи

Б. Дальность телеграфирования по такой схеме при использовании стальных проводов воздушных линий связи составляет 150—250 км при напряжении линейной батареи 100—160 В. Для повышения ус­ тойчивости работы аппаратов и увеличения дальности действия связей включают батареи на обеих станциях.

Связь с городскими отделениями связи и отдельными абонен­ тами в городах осуществляется по двум жилам кабеля (рис. 8.4), что уменьшает влияние телеграфной передачи на соседние цепи кабеля. Необходимость заземления жилы на станции вызвана ис-

4т з

э

го

Двухпроводная

цепь

 

Рис. 8.4. Схема связи Центрального телеграфа с город­ ским отделением связи

пользованием заземленных источников тока. Напряжение батареи не должно превышать 80 В.

Если при телеграфировании по проводам воздушных линий свя­ зи с напряжением батареи 160 В или по цепям кабелей с напряже­ нием 80 В не удается получить устойчивой работы, то аппараты включают через поляризованные реле (рис. 8.5). Обычно исполь-

Мния

Столстартн

конт. пер.

МБ~=?

Рис. 8.5. Схема телеграфирования на постоянном токе с применением реле

зуются двухобмоточные реле типа ТРМ, через линейные обмотки ЛО которого пропускают токи порядка 30 мА, а через компенса­ ционные обмотки КО •— около 15 мА. В стоповом положении яко­ ря реле находятся у левых контактов и замыкают цепи питания приемных электромагнитов (Э) аппаратов. При разрыве контактов передатчиков на одной из станций якоря реле под действием ком­ пенсационных обмоток перебрасываются к правым контактам и обесточивают электромагниты.

Дуплексные схемы были разработаны для лучшего использова­ ния физических цепей1 ). Схема включения телеграфных аппара-

') Первая разработка

дуплекса принадлежит русскому изобретателю

3. Я. С л о н и м с к о м у (1859

г.).

тов обеспечивает срабатывание приемного аппарата от посылок, приходящих с другой станции, и несрабатывание от посылок свое­ го передатчика. Это осуществляется путем использования реле с дифференциальным включением обмоток.

Дифференциальная дуплексная схема двухполюсного телегра­ фирования показана на рис. 8.6. В схеме используются два теле-

Пр. апп.

Рис. 8.6. Дифференциальная дуплексная схема телеграфирования

графных

аппарата: передающий и приемный, передающее ПДР и

приемное

ПРР

реле. Рассмотрим работу станции при передаче и

приеме.

Перед

передачей (в стоповом положении) стопстартный

контакт К передающего аппарата замкнут. Резисторы в цепях об­

моток

ПДР

подобраны

таким

образом, чтобы / к =0, 5 / р ,

где / р

ток в

рабочей обмотке

реле, / к

— ток в компенсационной

обмотке,

При

этом

якорь ПДР

 

находится, у правого контакта и

в

линию

идет

 

положительная

посылка.

Сопротивление

балансной

линии

БЛ,

представляющей

собой дву.хзвенный контур

из резисторов и

конденсаторов (рис. 8.7), подбирают равным входному сопротив­

лению линии.'В этом случае токи, теку­

 

щие по полуобмоткам

дифференциально­

 

го реле ПРР,

равны

и

противоположны

 

по направлению

а

=

ібп),

в результате

 

чего приемное

реле ПРР не реагирует на

 

работу собственного

передающего

аппа­

 

рата.

 

 

 

 

 

 

 

В начале передачи кодовой комбина­

 

ции стопстартный

контакт К передающе­

Схема балансной

го аппарата

размыкается,

якорь

ПДР

линии

под действием

тока

/ к

перебрасывается к

стартовая посыл­

левому контакту

к в линию

идет отрицательная

ка. Затем по мере замыканий и размыканий рабочих контактов передатчика (см. рис. 8.6) с якоря ПДР в линию поступают по­ сылки обеих полярностей.

На приеме при отсутствии передачи с противоположной стан­ ции от нее поступает в линию положительная (стоповая) поляр­ ность.

Якорь ПРР находится у правого контакта, на приемный аппа­ рат подается напряжение от местной батареи МБ, и он находится в стоповом положении. При получении с линии отрицательной (стартовой) полярности якорь ПРР перебросится в левое положе­ ние, в результате чего начнет вращаться распределитель приемно­ го аппарата и последний будет готов к приему рабочих посылок

СПЕКТРЫ СИГНАЛОВ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

При передаче дискретной информации особенно важно обеспе­ чить высокую верность передачи. Это стремление неразрывно свя­ зано с необходимостью сохранения формы передаваемых посылок в процессе их прохождения по цепям линий связи. Известно, что в результате действия различных искажающих факторов посылка на выходе цепи может отличаться от переданной на ее вход как по форме, так и по полярности.

Для обеспечения прохождения посылок по цепям связи с ми­ нимальными искажениями необходимо согласовать характеристи­ ки посылок и цепей. Характеристики цепей линий связи изучаются в курсе «Линейно-кабельные сооружения связи», а характеристи­ ки различных сигналов — в курсах «Линейные электрические це­ пи» и «Теория передачи сигналов». Поэтому в данной главе рас­ смотрим только те особенности этих вопросов, которые необходи­

мы для понимания процессов

передачи дискретной информации

по физическим цепям и каналам

связи.

Наиболее часто при передаче дискретной информации исполь­ зуют посылки (видеоимпульсы) прямоугольной или близкой к ней формы. Это обусловлено тем, что посылки такой формы сравни­ тельно легко генерировать на передаче и, что более существенно, наиболее удобно правильно регистрировать на приеме.

а)

f

Рис. 8.8. Прямоугольный импульс (а) и его спект­ ральная плотность амплитуд (б)

Спектр одиночной прямоугольной посылки (рис. 8.8а) характе­ ризует спектральная плотность, которую можно определить с по­ мощью интеграла Фурье

 

S(co)

=

jf(t)e-i,utdt,

(8.1>

где

 

U9

при —

< t < То

 

 

 

 

/(0 =

 

 

2

2

(8.2)

О при —

^->t> to

 

 

 

a = 2nf — текущая круговая

 

2

2

 

частота.

 

 

Подставляя условия

(8.2) в (8.1), получим

 

 

 

Т».

 

 

 

 

S((o) =

U0

J2

e-lwidt

=

U 0 x 0 ^ ^ -

(8.3)

 

 

. її.

 

nf т0

 

 

 

2

 

 

 

 

Наибольший практический интерес представляет спектральная

плотность амплитуд

5 (со) = [ 5 (со) |,

показанная

на рис. 8.86.

Поскольку при передаче дискретной информации, кроме прямо­ угольных посылок, используют посылки другой формы, на рис. 8.9а показан один из типов одиночной посылки закругленной фор-

f

Рис. 8.9. Колоколообразный импульс (а) и его спектральная плотность амплитуд (б)

мы,

так называемая

косинусквадратичная f/fO =

cos2 со/], а на

рис.

8.96 представлена ее спектральная плотность

амплитуд.

Если импульсы

периодически повторять (период повторения

Т—ахо), то для определения спектра удобно применить ряд Фурье. Поскольку последовательность посылок является четной функцией времени, то ее спектр имеет следующий вид:

я k

C k = ^ + 2

J ±

Y -

^ J L ,

(8.4)

а

а

^

я k

 

 

 

*=1

 

 

 

 

а

 

где а — скважность последовательности посылок, k — номер гар­ моники (k=\, 2, 3 . . . ) .

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ