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:
38
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.73 Mб
Скачать

Преимуществами временного способа являются:

малая чувствительность к нелинейным искажениям, так как требования к нелинейности тракта в многоканальной системе уп­ лотнения такие же, как в одноканальной;

сравнительная простота оборудования, связанная с отсут­

ствием необходимости генерирования различных несущих

частот

для каждого канала, изготовления

различных

канальных

фильт­

ров, и обусловленная идентичностью

канального

оборудования.

К недостаткам временного разделения каналов следует отнести необходимость применения для сопряжения синхронного канала с оконечной аппаратурой дополнительных устройств (в ряде слу­ чаев весьма сложных), а также сравнительную сложность выделе­ ния части каналов в промежуточных пунктах.

Стремление сохранить достоинства обоих методов и по возмож­ ности избежать их недостатков привело к разработке комбиниро­ ванного частотно-временного метода уплотнения.

Как уже указывалось в предыдущих разделах, для передачи дискретной информации используются, главным образом, каналы систем с частотным или временным уплотнением линий связи. Ис­ пользование этих каналов для уплотнения несколькими дискретны­ ми каналами называется вторичным, уплотнением. Вторичное уплот­ нение каналов тональной частоты применяют для образования не­ скольких каналов тонального телеграфирования, используемых для телеграфной передачи и низкоскоростной передачи данных.

С учетом вышеуказанных преимуществ и недостатков различ­ ных методов уплотнения для работы по проводным и радиорелей­ ным линиям связи наиболее целесообразно использовать частотный и частотно-временной методы, а для работы по KB радиоканалам — временной метод вторичного уплотнения. В последнее время вре­ менной /метод уплотнения '(в виде ИКМ) используется и на линиях проводной и радиорелейной связи.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ

Как уже неоднократно отмечалось, передача дискретной ин­ формации заключается в передаче конечного числа знаков — букв, цифр или условных знаков, причем каждый из этих знаков пере­ дается в виде определенной кодовой комбинации, состоящей из определенного числа разрядов (двоичных единиц).

Различают последовательный и параллельный способы передачи дискретной информации. При последовательном способе элементы (двоичные единицы) кодовой комбинации передаются последова,-

тельно один за другим, что позволяет

«-разрядную

комбинацию

передавать по одному каналу связи. При параллельном

способе

все разряды одной кодовой комбинации

передаются

параллельно,

т. е. одновременно, для чего требуется п каналов

связи.

 

При равенстве длин элементарных

посылок

время

передачи

при последовательном способе в п раз больше, чем при

параллель-

ном, но потребность в каналах связи в п раз меньше. іПри условии одинакового времени передачи длительность элементарных посы­

лок

при последовательном

методе должна быть в п

раз меньше,

чем

при параллельном, и, следовательно, полоса частот канала

при

последовательном способе—в п раз больше, чем у каждого

из п

параллельных каналов. Таким образом, оба способа передачи

теоретически обеспечивают

одинаковую пропускную

способность,

но области их целесообразного применения зависят от ряда об­ стоятельств, к рассмотрению которых мы переходим.

Как известно,

первые телеграфные связи были организованы

по параллельному

способу. Но в эпоху телеграфирования постоян­

ным током этот метод явно проигрывал по сравнению с последо­ вательным методом в экономическом отношении, поскольку тре­ бовал в п раз больше цепей связи.

Несколько по-иному обстоит дело в настоящее время, когда для передачи дискретной информации используют каналы пере­ менного тока. Если для передачи на большие расстояния по меж­ дугородным каналам связи с относительно хорошими характерис­ тиками и в настоящее время целесообразно использовать последо­ вательный метод, то для связи на небольшие расстояния (в пре­ делах городов или предприятий) в ряде случаев оказывается це­ лесообразным использовать параллельный метод. Преимуществами последнего являются: увеличение длительности элементарных по­ сылок, повышающее устойчивость передачи к искажениям и поме­ хам в канале, и удешевление оконечной аппаратуры.

8.6. СХЕМА И П Р И Н Ц И П ДЕЙСТВИЯ ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ

СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Системы передачи дискретной информации бывают одноканальные и многоканальные. К числу одноканальних относятся среднескоростные СПД, работающие по каналам тч, высокоскоростные СПД, работающие по групповым трактам, и низкоскоростные СПД

(в том числе телеграфные

системы), позволяющие организовать

в канале тч одну телеграфную связь вместо телефонного

разговора

или одновременно с ним.

 

 

Многоканальные

системы

позволяют в одном канале

тч орга­

низовать большое

число (несколько десятков) каналов

тонально­

го телеграфирования или низкоскоростной СПД. В последнее вре­ мя разработаны многоканальные системы, предназначенные для уплотнения физических цепей городских и зоновых кабелей связи. Эти системы работают на принципах временного или частотного разделения каналов и обеспечивают создание многих каналов то­ нального телеграфирования или каналов НСПД.

Рассмотрение

систем передачи дискретной информации начнем

с одноканальных

систем.

Среднескоростные системы передачи данных (ССПД)

исполь­

зуют в качестве каналов связи четырехп-роводные прямые

(арен­

дованные) или двухпроводные коммутируемые каналы тч.

 

Прямым называется канал тч, не проходящий через коммута­ ционные устройства станций и на некоторый срок закрепляемый (арендуемый) за определенными абонентами. Коммутируемым на­ зывается канал тч, проходящий через одну или несколько станций (коммутаторов).

Коммутируемые каналы бывают двухпроводными, а арендован­ ные — как двух-, так и четырехпроводными. При работе по двух­ проводным коммутируемым каналам МККТТ рекомендует приме­ нять метод частотной модуляции (ЧМ). Хотя находят применение и другие методы модуляции (AM, ФМ), но метод ЧМ, обеспечивая такую же достоверность, как и ФМ, проще в реализации и позво- -* ляет работать не только в синхронном, но и асинхронном режимах.

Передача по двухпроводному каналу может производиться дуплексом (одновременно в обоих направлениях) либо полудуп­ лексом (поочередно в одном или другом направлении). При дуп­ лексной передаче МККТТ рекомендует делить канал тч с помощью полосовых фильтров на два подканала (рис. 8.40а) и работать в

0,3

0,98 1.18

1,651,85 3,*

0,3

0,330,*5

1,i

1,7 2,33,*

Рис. 8.40.

Распределение спектров

по двухпроводному

каналу тч

 

 

при передачах:

 

 

 

 

а — дуплексной; б

— полудуплексной

 

 

каждом направлении со скоростью 200 бод. Передача с вызываю­

щей станции (канал

№ 1) осуществляется

характеристическими

частотами /н і = 980іГц

(передача единицы) и f B i = H 8 0

Гц (передача

нуля), а прием на вызывающей станции (канал №

2 ) — х а р а к т е ­

ристическими частотами і/н2=1650 Гц («1»)

и /в г=1850 Гц («0»).

При симплексной работе МККТТ рекомендует делить с помощью фильтров канал тч на широкий канал, служащий для передачи

данных, и узкий канал

для передачи контрольной или

служеб­

ной1 ) информации (рис.

8.406). В качестве скоростей

передачи

') В частности, в системах с решающей обратной связью (см. гл. 11) этот канал используется для передачи сигналов автозапроса.

рекомендуется 600 или 1200 бод. Характеристические частоты при этом соответственно равны: / н і = 1300 Гц, / в і = 1700 Гц, /н2=1300 Гц, /в2 = 2100 Гц. В обоих случаях верхняя характеристическая частота

служит для

передачи

«нулей», а нижняя — «единиц». Узкополос­

ный сигнал

рассчитан

на скорость передачи 75 бод с характеристи­

ческими частотами ifH =390 Гц, fB = 450 r n .

Такие сравнительно низкие скорости, рекомендуемые для пе­ редачи по коммутируемым каналам (до 1200 бод), обусловлены нелинейными фазо-частотными характеристиками и относительно

большими шумами,

вызываемыми

коммутационным

оборудова­

нием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для прямых каналов тч МК.КТТ рекомендует применение двой­

ной относительной фазовой

модуляции

(ДОФМ)

и скорости пе­

редачи 2400 бод. Исследования

показали возможность

работы по

каналам тч с более высокими

скоростями — до

4800

и

даже до

7200—9600 бод. Передача

данных

со столь

высокими

скоростями

требует применения более сложных методов модуляции

(например,

тройной относительной

фазовой

модуляции

(ТОФМ)

или комби­

нированной фазовой

и

амплитудной

с передачей

одной

боковой

полосы частот (ФМ-АМОБП)) и весьма тщательной коррекции час­ тотных характеристик каналов.

Высокоскоростные системы передачи данных (ВСПД) согласно

рекомендации МККТТ базируются на использовании первичных групповых трактов (12-канальных групп) многоканальных систем уплотнения. При этом в тракте с полосой частот 604-108 кГц ока­ зывается возможным работать со скоростями до 40 кбод при ЧМ и до 60^90 кбод при ДОФМ 1 ) .

Многоканальные системы передачи дискретной информации применяют для телеграфии и низкоскоростной передачи данных (НСПД) . В соответствии с рекомендациями МККТТ для телегра­ фии и Н С П Д используют скорости передачи 50, 100 и 200 бод. При работе со скоростью 50 бод допускается применение AM , ра­ бота на скоростях 100 и 200 бод производится методом ЧМ.

Существуют три способа использования каналов тч и физиче­ ских цепей для многоканального телеграфирования или НСПД:

полное заполнение спектра канала тч телеграфными (тлг) каналами (рис. 8.41а),

совместное телефонирование и телеграфирование по каналу тч (рис. 8.416),

организация телеграфных каналов в диапазоне частот, ле­

жащем выше канала тч (3400-4-6000 Гц), — надтональное

телегра­

фирование (рис. 8.41 в).

 

 

 

*) Государственный стандарт

(ГОСТ 17 422—72)

устанавливает с

1 января

1973 г. следующие скорости передачи данных:

скорость 75 бод;

 

— для каналов тлг 50, 100, 200 бод; допускается

 

— для каналов тч 200, 600,

1200, 2400, 3600, 4800, 7200, 9600 бод;

— для широкополосных трактов 24, 48, 72 и 96 кбод/с.

 

7-45

— 193 —

 

 

 

Четырехпроводный

канал

ТЦ

 

НапраВл. пер.

 

НапраВл. пер.

 

 

Тлз кан.

300

3000Гц

300

зчоогц

 

Двухпроводной

канал

74

 

НапраВл пер. \ /

НапраВл. пер.

300

гиоощ

зооогц

300

ЗчОО 3800 46005000 5800Гц

 

 

 

Канал ти

 

 

 

 

Телеграфные

 

 

 

 

кан. нт

Рис. 8.41. Распределение спектров канала тч для многоканального теле­ графирования:

а—полное заполнение тлг каналами; б—совместная телефонная и те­ леграфная передача; в — надтональное телеграфирование

СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ С AM

Структурная схема дискретного канала одного

направления

передачи с амплитудной модуляцией представлена

на рис.

8.42,

там же показан вид сигнала в характерных точках.

Сигналы

дис­

кретной информации в виде импульсов постоянного тока от ис­ точника информации ИИ поступают на модулятор М, который про­ пускает ток генератора несущей частоты Г в канал связи при од­ ной полярности импульсов и не пропускает его при другой поляр­

ности. Фильтр передачи

ФПер

служит для ограничения

спектра

сигнала, передаваемого

в канал связи. Совокупность указанных

элементов

носит название устройства преобразования

сигналов пе­

редатчика

(УПСаер).

 

 

 

 

Пройдя

через

канал

связи,

модулированный сигнал

попадает

в фильтр

приема

ФПр,

назначением которого является

уменьше­

ние помех, приходящих из канала связи. В случае

многоканальных

систем эти фильтры служат для выделения сигнала данного час­ тотного канала из группового сигнала, а при ВСПД — для фор­ мирования частотной полосы дискретного канала, поскольку по­ добные фильтры в аппаратуре вч уплотнения отсутствуют. Усили­ тель Ус служит для усиления и поддержания постоянного уровня

 

УПС,

 

 

 

УПС,

 

 

 

пер

 

 

 

пр

 

 

М

ФПер

 

ФПр

Ус

ДМ

я>нч

ИПрИ

От ИИ

п и

НОНПП Г.ЙЯЧИ U-m

п и

О

 

ftv

 

п и

n t

 

 

 

 

— ЦіЛПи-Н vUflQlM 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

1

ОЛ/

ЙРУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.42. Структурная схема дискретного канала

с AM

 

сигнала на входе демодулятора ДМ, для

чего служат специаль-'

ные схемы

автоматического регулирования

уровня

(АРУ). В демо­

дуляторе ДМ, который обычно представляет собой выпрямитель, амплитудноманипулированные сигналы превращаются в импульсы постоянного тока. Фильтр нижних частот ФНЧ подавляет в вы­

прямленном сигнале высшие гармоники и остатки несущей. Вы­

ходное устройство ВУ обеспечивает форму и амплитуду сигналов

на выходе, необходимые для нормального

функционирования при­

емника информации Пр И.

 

В качестве генераторов используются

электронные генераторы,

а в качестве модуляторов — полупроводниковые выпрямители, изу­ чаемые в курсе «Теория нелинейных цепей». К генераторам предъ­ являются высокие требования в отношении стабильности частоты и уровня выходного сигнала, модулятор должен обеспечивать раз­ ность уровней на выходе не менее 40—50 дБ при подаче на его вход положительных и отрицательных импульсов. Усилители и де­ модуляторы УЯСпр по схемам ничем не отличаются от рассмат­ риваемых в специальных курсах.

При использовании A M в многоканальных системах тонального телеграфирования (рис. 8.43) в качестве ИИ и ПрИ используются телеграфные аппараты Т с переходными телеграфными устройст­ вами (ПТУ), преобразовывающими однополюсные телеграфные по­ сылки в двухполюсные на передаче и обратно на приеме, роль ВУ выполняет приемное реле РПр, а ФНЧ — конденсатор, шунтирую­ щий выход демодулятора Д.

Достоинством систем передачи дискретной информации с A M является сравнительная простота реализации. Однако из-за низ­ кой помехоустойчивости и чувствительности к кратковременным колебаниям уровня (см. рис. 8.26), действие которых не может

7*

1.95 —

Рис. 8.43. Структурная схема многоканальной системы ТТ-АМ

быть скомпенсировано из-за инерционности системы

АРУ, системы

с A M для ПД

и ТТ в последнее время применяются

весьма редко,

хотя находят

широкое применение в автоматике и

телемеханике.

СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛОВ С ЧМ

Структурная схема дискретного канала с ЧМ представлена на рис. 8.44. Как видно, в состав У Я С п е р входит генератор несущей частоты Г, величина которой определяется резонансным контуром,

 

 

 

 

УПС,

 

 

 

 

г

 

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

ФПер\

I ФПр

Ус

ОЙ

 

,МПрИ

7ШШ

\Кйнап Шзил

Ы

>

- х - > ^

ccVA

 

 

 

 

 

 

 

 

I

1

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

Рис. 8.44. Структурная схема дискретного канала с ЧМ

 

состоящим из

индуктивности L i и

емкости Ct (рис. 8.45). Частот­

ная модуляция несущей осуществляется изменением одного из ре­ активных параметров контура (L или С) в соответствии с законом изменения модулирующего напряжения. При частотной манипу­

ляции управление

реактивными

элементами осуществляется

так,

что при отсутствии

сигналов от

ИИ частота Г определяется

вели­

чинами Li и Сі и Г вырабатывает среднюю частоту ifc p . При по­ ступлении на вход частотного модулятора от ИИ напряжения по-

ложительной полярности открывается мост М2 и к обмотке / / / Тр подключается индуктивность L 2 , в результате чего общая индук­ тивность колебательного контура уменьшается и частота генера­ тора увеличивается до значения /в . В случае поступления на вход

частотного

модулятора

напряжения отрицательной

полярности

мост М2 закрывается, а открывается

мост Mi. Через обмотку // / Тр

в колебательный контур параллельно с емкостью

С\ вводится

емкость С2 ,

и частота

генератора

уменьшается до

значения fu.

Рис.

8.45. Принципиальная схема частотного мо­

 

 

 

дулятора

 

 

Такой способ манипуляции получил название ЧМ без

разрыва

фазы. Он характеризуется большей

сосредоточенностью

энергии

в относительно

узкой

полосе спектра

по сравнению со

способом

ЧМ с разрывом

фазы,

при котором манипуляция реализуется пу­

тем переключения двух генераторов с разными частотами. В по­

следнем случае разрыв

фазы

приводит

к большим

искажениям

[см. ф-лу (8.73)], и поэтому способ с разрывом фазы

практически

не используется.

ФПер

и приема ФПр имеют

 

Фильтры передачи

то же назна­

чение, что и при AM . Генератор несущей

частоты и частотный мо­

дулятор преобразуют сигналы источника информации ИИ (рис. 8.46а) в частотноманипулированное напряжение (рис. 8.466). Не­ стационарные процессы, возникающие при передаче сигналов в ФПер ФПр, приводят к искажению формы сигналов (рис. 8.46в). Усилитель Ус усиливает приходящий сигнал для обеспечения пра­ вильной работы ограничителя амплитуд OA (рис. 8.46г). Ограни­ чение амплитуды частотноманипулированного сигнала позволяет, во-первых, почти полностью устранить влияние изменений ампли­ туды сигнала в канале связи на длительность принимаемых сигна­ лов и, во-вторых, значительно уменьшить искажения посылок в

результате нестационарных процессов

(рис.

8.46(3). Кроме того,

OA уменьшает действие импульсных

помех.

Усилители и ампли-

тудные ограничители не отличаются, в принципе, от рассматри­ ваемых в специальных курсах.

Частотный демодулятор (детектор) ЧД (см. рис. 8.44), назы­ ваемый обычно частотным дискриминатором, преобразует частот-

а)

б)

В)

г)

в)

1

1fg

ЙШ Ж І Ш Ш Ґ

+

t

 

 

 

fx

t

r v / t V

1*

 

 

I 1

I I

II

l |

! i !

i l l

i l i

l !

HJi1TUL

 

 

 

l

l

l

l !

 

I

M

ж)

 

 

l

!

l

U H J j l '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^tfm-t-nprf*]

 

 

1 /

 

 

I I

 

 

!

l

 

!

 

_

I

!

 

I

 

u )

"

 

 

j

 

 

 

 

 

 

і

!

 

і

і

I

 

I

4

 

 

 

 

 

— — i -

 

 

 

Рис. 8.46. Временные диаграммы сигна­ лов при ЧМ

номанипулированныи сигнал в совокупность двух амплитудноманипулированных сигналов (рис. 8.46е,ж). Указанное преобразо­ вание осуществляется либо с помощью двух последовательно сое»

диненных

резонансных

контуров1 ) (рис. 8.47а),

либо двух парал­

лельно

включенных

фильтров

(8.476),

один из

которых настроен

на верхнюю fB,

а другой — на

нижнюю

/ н характеристические ча­

стоты.

При

резонансе

а

\

 

 

 

токов

контур,

изобра­

 

 

 

 

 

женный на

рис. 8.47а,

0

т

°£

 

 

имеет

большее сопро­

 

 

 

 

 

тивление

на

частоте

 

 

 

 

 

резонанса

 

и

на

нем

 

 

 

 

 

создается

большее

па­

 

 

 

 

 

дение напряжения этой

 

 

 

 

 

частоты.

Поэтому

при

 

 

 

 

 

поступлении

 

от

OA

 

 

 

 

 

сигнала

с

 

частотой

 

 

 

 

 

fв =

1 /2я У LiCi

 

боль­

шое

падение

напряже­

ния

создается

 

на

об­

мотке

/

в то

время,

как

падение

напряже­

ния

на

обмотке

/ /

бу­

дет

 

незначительным,

поскольку

контур

L 2 C 2

настроен

на

 

частоту

6) АД,

от ОЙ

7L

Си1

9>,

1

Ы=\/2пУ~Ц&.

При

 

 

 

 

 

ЯД*

 

 

 

 

 

поступлении от OA

ча­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стоты

большее

нап­

Рис.

8.47. Схема частотного детектора с:

ряжение

будет на

об­

а — резонансными контурами;

б

полосны­

мотке / /

трансформато­

 

 

 

ми фильтрами

 

 

 

 

ра (рис. 8.48).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжения на обмотках I

и II выпрямляются двумя амплиту­

дными

детекторами АД

(рис. 8.46

з, и)

и подаются

на схему срав­

нения

СС,

,в качестве которой

на

ірис. 8.47а

используется

диффе­

 

 

 

 

 

 

ренциальное

двухобмоточное

ре­

 

 

 

 

 

 

ле. В зависимости от того, по ка­

 

 

 

 

 

 

кой из обмоток этого реле прой­

 

 

 

 

 

 

дет больший ток, реле перебросит

 

 

 

 

 

 

свой

якорь

к тому

или

другому

 

 

 

 

 

 

 

контакту

и

ПрИ

получит

сигнал

 

 

 

 

 

 

соответствующей

 

полярности

 

 

 

 

 

 

(рис.

8.46

к).

 

 

 

 

 

 

о /іо

 

 

 

 

В случае применения полосных

п

тт

 

 

 

фильтров,

изображенных

на

рис.

Рис. 8.48. Частотные характеоис-

 

а АП с

 

 

которых

Ф4

наст-

тики

 

детектора

по

схеме

 

8.47 б, ОДИН

ИЗ

 

 

 

рис. 8.47а

 

 

роен

на

частоту

fB,

а

другой

*)

ЧД такого типа широко применяются в многоканальных системах ТТ

с ЧМ.

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ