
книги из ГПНТБ / Емельянов Г.А. Передача дискретной информации и основы телеграфии учеб. для вузов
.pdfПреимуществами 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 'И 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 |
/н |
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. |
|