книги из ГПНТБ / Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник
.pdfЕсли в первом разряде кодовой комбинации в регистре памяти записана 1, то при поступлении импульса с выхода 1 распредели теля на выходе соответствующей схемы И появится сигнал. Через устройство объединения УО, являющееся схемой ИЛИ на шесть входов, этот сигнал поступает на выходное устройство ВУ, пред ставляющее электронное реле. ВУ формирует токовую посылку в линию. Если в первом разряде комбинации записан нуль, то им пульс на ВУ не поступает. Аналогичным образом происходит фор мирование второй кодовой посылки и т. д. После передачи пяти кодовых посылок распределитель формирует стоповую посылку, которая через УО поступает на ВУ и затем в линию, а также уста навливает СТУ в такое положение, что передача импульсов от ГТИ в распределитель прекращается. На этом заканчивается передача одного знака, все схемы передатчика возвращаются в исходное состояние, и возможна передача следующего знака. Во время пе редачи знака производится блокировка клавиатуры (схема блоки ровки на рис. 4.22 не показана). После окончания передачи знака блокировка снимается.
Структурная схема приемной части телеграфного аппарата по казана на рис. 4.23. Телеграфные посылки с линии поступают на
Рис. 4.23. Структурная схема приемной части электронно механического телеграфного аппарата
входное устройство, в качестве которого используется электронное реле. Входное устройство преобразует приходящие посылки в вид, удобный или принятый для обработки в схеме приемной части ап парата. С входного устройства сигналы поступают на стартстопное и регистрирующее устройства. Задачей стартстопното устройства является обеспечение синхронной и синфазной работы распреде лителей приемной и передающей частей аппарата. Оно включается
100
стартовым переходом, а выключается в начале стоповой посылки. В состав стартстопного устройства входит генератор импульсов, импульсы с которого подаются на распределитель. Регистрирую щее устройство служит для определения полярности приходящих посылок. Работой регистрирующего устройства управляет распре делитель, который также распределяет поступающие посылки по ячейкам (триггерам) первого накопителя. Тем самым последова тельный код знака преобразуется в параллельный. С приходом стоповой посылки информация из первого накопителя переписы вается во второй и первый накопитель освобождается для приема следующего знака. Во время приема следующего знака происхо дит дешифровка предыдущей комбинации, выполняемая дешифра тором информационных символов и дешифратором служебных команд. Дешифраторы преобразуют кодовые комбинации в сигна лы, служащие для управления механизмами печати и перфорации и выполняющие определенные служебные функции (перевод ре гистров, возврат каретки и т. и.).
Г Л А В А 5
ЧАСТОТНОЕ ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЕ
5.1. ПРИНЦИП ЧАСТОТНОГО ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЯ
Телеграфирование переменным током называется ч а с т о т н ы м т е л е г р а ф и р о в а н и е м . При частотном телеграфировании сиг налы постоянного тока, поступающие от телеграфного аппарата, преобразуются в сигналы переменного тока, которые и поступают далее в линию. Наиболее устойчивыми и экономически эффектив ными в настоящее время являются кабельные и радиорелейные ли нии связи, обеспечивающие высокое качество передачи информа ции. Высокая стоимость линейных сооружений проводной дальней связи обусловливает необходимость их наиболее эффективного ис пользования. Эта задача решается на основе применения способов одновременной передачи по одной цепи значительного количества различного рода информации путем уплотнения цепей.
Аппаратура уплотнения образует стандартные каналы тональ ной частоты 0,3—г—3,4 кГц, по которым могут передаваться различ ные виды информации: сигналы телефонирования, радиовещания, частотного телеграфирования и т. д. В настоящее время в нашей стране с помощью аппаратуры уплотнения по одной воздушной це пи из цветного металла получают 16 стандартных каналов, а по стальной цепи — 3 канала, по двум парам жил симметричного кабеля — 24 и 60 стандартных каналов, по двум парам коакси ального кабеля — до 1920 каналов. По каждому из таких каналов после его вторичного уплотнения с помощью аппаратуры частот ного телеграфирования можно получить 17, 24 или 44 двусторон них телеграфных канала.
Аппаратура частотного телеграфирования подразделяется на аппаратуру первичного уплотнения, которая образует телеграф ные каналы по неуплотненным цепям, и аппаратуру вторичного уплотнения, которая образует телеграфные каналы вторичным уп лотнением стандартных каналов.
Частотное телеграфирование по занимаемому спектру частот можно подразделить на тональное телеграфирование (диапазон частот 0,3ч-3,4 кГц) и надтональное телеграфирование (3,2-f- -f-5,3 кГц). Аппаратура надтонального телеграфирования является аппаратурой первичного уплотнения, а аппаратура тонального телеграфирования может быть и аппаратурой вторичного уплот нения и аппаратурой первичного уплотнения.
102
Основные преимущества частотного телеграфирования заклю чаются в том, что оно позволяет организовать в одном стандарт ном канале связи более 40 телеграфных каналов, обеспечивая бо лее экономичное использование линий связи по сравнению с со держанием телеграфной линии постоянного тока. Кроме того, при частотном телеграфировании возможно осуществить надежную и устойчивую телеграфную связь практически на любое расстояние.
Частотное телеграфирование оказалось настолько надежным, удобным и экономичным, что почти полностью вытеснило не только с магистральной, но и с внутриобластной сети связи каналы по стоянного тока. В настоящее время частотное телеграфирование начинает широко внедряться и на внутригородских и на районных связях.
Создание многоканальной телеграфной связи с помощью оборудования частотного телеграфирования поясняется на рис. 5.1. Пусть в наше распоряже
ние дан |
канал тональной частоты, имеющий спектр 3004-3400 Гц. |
Возьмем на |
|||
ст. |
А 17 |
различных |
генераторов на частоты, например |
450, 630, 810,..., 3285 Гц. |
|
17 |
преобразователей |
передачи П пер и 47 фильтров на |
эти частоты |
и включаем |
в образованные таким образом каналы 17 передающих телеграфных аппаратов. Это даст нам возможность передавать по одному каналу тч одновременно ин формацию с 17 телеграфных аппаратов. На ст. Б соответственно необходимо включить 17 фильтров, 17 приемных устройств и столько же приемных аппара тов. Для связи в обратную сторону необходимо организовать аналогичную связь в тракте приема канала тональной частоты.
5.2 СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЧАСТОТНОМ ТЕЛЕГРАФИРОВАНИИ
Частотное телеграфирование по способам деления (уплотне ния) стандартного канала тональной частоты можно подразделить на три основных вида:
—с делением каналов по частоте (частотное уплотнение);
—с делением каналов по времени (временное уплотнение);
—с делением по частоте и по времени (частотно-временное уплотнение).
П ри ч а с т о т н о м у п л о т н е н и и (рис. 5.1) стандартный ка нал тональной частоты делится на ряд узкополосных телеграфных каналов частотного телеграфирования. Обычно число узкополос ных телеграфных каналов колеблется в пределах от 17 до 24.
При частотном способе разделения каналов передающее уст ройство частотного телеграфирования должно преобразовывать одинаковые по частоте сигналы, поступающие от телеграфного ап парата, в такие частотные полосы, которые отводятся в линейном спектре частот для данного узкополосного канала. Для этой дели передающее устройство содержит преобразователи частоты пере дачи Ппер и полосовые фильтры передачи ПФпер, имеющие такие полосы пропускания, которые соответствуют спектру частот дан ного канала.
В приемном устройстве содержатся полосовые фильтры приема ПФПр, имеющие такие же полосы пропускания, как у фильтров передающего устройства. Эти фильтры являются разделительны ми устройствами, так как пропускают на каждый преобразователь
103
приема Ппр только те частоты, для которых предназначен этот ка нал. Каждый Ппр преобразует спектр пришедшего по линии сигна ла в исходный спектр телеграфирования.
Cm. А |
Cm.Б w |
Рис. 5.1. Структурная схема многоканальной телеграфной связи
П ри в р е м е н н о м у п л о т н е н и и передача в линию (в стандартный канал тональной частоты) телеграфных сигналов от подключенных к аппаратуре временного уплотнения телеграф ных аппаратов производится поочередно, т. е. последовательно по времени. Для этой цели передающие и приемные устройства со держат электронные распределители, с помощью которых перио дически создается электрическая цепь между соответствующими передающими и приемными телеграфными аппаратами. Необходи мо, чтобы передающий и приемный распределители работали син
хронно и синфазно. |
каждого |
сообщения |
происходит один раз |
|||||||||
Передача |
сигналов |
|||||||||||
за каждый |
цикл |
работы распределителя. |
Следовательно, вместо |
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
непрерывных сигналов, в при |
||||||
|
|
|
|
|
емные аппараты будут посту |
|||||||
|
|
|
|
.1 |
Гщ |
|
пать |
соответствующие |
каждо |
|||
|
|
|
|
1 |
|
му сообщению последователь |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ности импульсов. |
На |
рис. 5.2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
поясняется принцип |
построе |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ния аппаратуры частотного те |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
леграфирования |
с временным |
||||
|
Аппаратура |
Аппарат ура |
|
разделением каналов. Для при |
||||||||
|
временного |
|
временного |
|
мера |
показано |
образование |
|||||
|
уплотнения |
|
уплотнения |
|
12 телеграфных каналов. Пере |
|||||||
Рис. |
5.2. Принцип |
построения |
аппара |
дающие и приемные аппараты |
||||||||
подключаются к соответствую |
||||||||||||
туры |
частотного телеграфирования |
с |
||||||||||
|
временным |
уплотнением |
|
|
щим |
контактам |
электронных |
104
распределителей передачи и приема Рпер и Рпр. За время первого цикла работы распределителя в линию последовательно передает ся первый сигнал с первого телеграфного аппарата 7пер, первый сигнал с Т„ej)2 'и т. д. до последнего, в нашем примере двенадцатого телеграфного аппарата ГПеР1 2 - За время второго цикла будут пере
даваться |
вторые сигналы, за время третьего цикла — третьи сиг |
налы и т. |
д. |
Так как распределители передачи и приема работают синхрон но и еинфазно, то на приемном конце эти сигналы в такой же последовательности будут попадать на соответствующие приемные аппараты.
П ри ч а с т о т н о - в р е м е н н о м у п л о т и е н и и использует ся комбинированный метод: стандартный канал тональной часто ты разбивается на четыре частотных канала, в каждом из которых
с помощью временного уплотнения |
образуется 11 |
телеграфных |
||
каналов. |
п р е и м у щ е с т в а |
и |
н е д о с т а т к и |
р а з л и ч |
Рассмотрим |
||||
ных м е т о д о в |
у п л о т н е н и я . |
На |
рис. 5.3 графически сравни- |
Рис. 5.3. Графическое сравнение различных методов уплот нения:
а) частотное уплотнение; 6) временное уплотнение; в) час тотно-временное уплотнение
ваются все три метода деления стандартного канала тональной частоты на узкополосные телеграфные каналы.
Метод частотного уплотнения позволяет использовать любую оконечную телеграфную аппаратуру — стартстопную и синхрон ную, что является основным его преимуществом по сравнению с методом частотно-временного уплотнения. Однако этот метод имеет и существенные недостатки:
105
— значительный диапазон частот используется на 'расфильтровку, т. е. непроизводительно (например, для 17 телеграфных ка налов на расфильтровку требуется 16X40 = 640 Гц, что составляет более 20% всего спектра частот канала тональной частоты);
— необходимо иметь малый уровень передачи в каждом узко полосном канале ввиду того, что общий уровень всех телеграфных каналов не должен значительно превышать уровня токов телефо нирования, в противном случае телефонный канал, уплотняемый телеграфными связями, будет влиять на работу соседних телефон ных каналов;
— вследствие узости телеграфных каналов получается малая крутизна нарастания токов, что понижает помехозащищенность телеграфного сигнала.
При временном делении каналов потери спектра частот уплот няемого диапазона значительно уменьшаются, что позволяет соз дать большее число каналов.
При использовании частотно-временного метода уплотнения по лучается наиболее гибкая система, обеспечивающая возможность создания большого числа телеграфных каналов при устойчивой их работе. Однако частотно-временной метод уплотнения позволяет использовать лишь етартстопные аппараты, что и является недос татком этой системы.
В аппаратуре частотного телеграфирования в настоящее время находят практическое применение все три метода уплотнения.
5.3. МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИИ ПРИ ЧАСТОТНОМ ТЕЛЕГРАФИРОВАНИИ
Возможность создания большого числа одновременно действую щих каналов обеспечивается преобразованием сигналов, поступаю щих от телеграфных аппаратов, в сигналы переменного тока раз личной частоты. Такое преобразование называется модуляцией, сущность которой заключается в том, что сигналы постоянного тока, поступающие от телеграфного аппарата, воздействуют на пе ременный синусоидальный ток, модулируя его.
Мгновенное значение немодулированного переменного тока мо жет быть выражено формулой
i = I sin (о t + ф), |
(5.1) |
где / — амплитуда тока; м — угловая частота и <р — фазовый угол. Если по какому-либо закону изменять каждый из компонентов
ф-лы (5.1), то |
получится |
соответственно а м п л и т у д н а я , ч а с |
т о т н а я или |
ф а з о в а я |
м о д у л я ц и я . |
Графическое сравнение различных методов модуляции, приме няемой в частотном телеграфировании, показано на рис. 5.4.
Работой любой схемы модулятора (преобразователя) можно управлять только сигналами двухполюсного тока, поэтому между телеграфным аппаратом и каналообразующей аппаратурой вклю чается переходное устройство ПТУ, с помощью которого на пере даче однополюсные сигналы, поступающие в канал е телеграфного
106
аппарата, 'превращаются в двухполюсные, а на приеме — двухпо люсные в 'однополюсные.
При амплитудной модуляции AM на выходе модулятора М ка нала образуются сигналы переменного тока, соответствующие по ступлению токового сигнала от передатчика телеграфного аппара
та, включенного |
в данный канал, а при |
поступлении |
на вход мо- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
дулятора |
бестокового |
сигнала |
||||||
|-- 1 |
|---1 |
|
Сигналы ле- |
на его выходе сигнал отсутст |
||||||||||
|---уедатино |
вует. Такой способ модуляции |
|||||||||||||
I |
1 |
|
|
|
\ногв ал-ти |
называется |
телеграфировани- |
|||||||
I |
I |
I |
IСигналы на |
|
|
|
|
|
|
|
|
После |
||
|
г н |
|
+ 1 |
+ |
|
Г+ Ц П |
||||||||
^ L |
T |
L |
T |
U |
ВыходеПТУ |
' |
|
|
- |
t |
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
1Генератор |
|
|
|
|
|
|
IСигналына |
/ |
\ |
А л |
А А |
/ |
|
1несущ ей |
||
|
|
|
|
|
Выходе М |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
*при AM |
|
|
/ |
у / |
v/i V |
|
V / f 11 |
||
|
|
|
|
|
Сигналына |
|
|
Г |
1 |
1 |
|
|
1 |
Сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
на Выходе |
||||
|
|
|
|
|
ЛЛАа л!л а!Л |
|
||||||||
й Ш |
л м ' м |
т |
|
Выходе М |
|
,л \ |
, Т т |
|||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
luull1/1IV* при ЧМ |
|
jl/jV/ |
1/ VV |
|
|
||||||
QA/kfVl/l/Winт |
|
Сигналы |
|
1 |
1 |
1 |
! |
|
|
\сигнал на |
||||
т |
|
|
|
|
|
|
|
\ Выходе М |
||||||
*■на Выходе |
алИМ/1ш |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
'Мпри ПМ |
т |
||||||||
Рис. 5.4. Графическое сравнение |
Рис. |
5.5. Изменение фазы сигна |
||||||||||||
различных методов модуляции |
|
|
ла при |
ФМ и ОФМ |
ем с пассивной паузой, преимущества и недостатки этого способа во многом аналогичны однополюсному телеграфированию на по стоянном токе, которое тоже является телеграфированием с пассив ной паузой.
Частотная модуляция ЧМ характеризуется образованием на вы ходе модулятора канала двухчастотных сигналов: минусу на вы ходе М соответствует сигнал переменного тока с частотой /в, а плюсу — /н. Такой способ модуляции соответствует телеграфиро ванию с активной паузой, т. е. двухполюсному телеграфированию на постоянном токе.
При фазовой модуляции ФМ моменты смены полярности сиг нала постоянного тока на выходе модулятора соответствуют из менению фазового угла колебания на 180° (рис. 5.5). Фазовая мо дуляция, так же как и ЧМ, аналогична телеграфированию с актив ной паузой.
В нашей стране широко применяется аппаратура с ЧМ, так как этот метод обладает целым рядом существенных преимуществ по сравнению с методом AM, а именно:
1) при частотной модуляции действие приемных устройств в меньшей степени зависит от изменения входного сигнала, так как рабочий (токовый) сигнал и сигнал покоя (бестоковый) будут
407
изменяться в одинаковой степени, тогда как при AM будут изме няться только рабочие сигналы;
2) действие помехи при двухполюсной работе сказывается меньше, вследствие большей крутизны нарастания тока сигнала при его установлении в линии.
Фазовая модуляция ФМ тоже обеспечивает получение двухпо люсных сигналов и, следовательно, тоже относится к телеграфи рованию с активной паузой. В технике частотного телеграфирова ния принципиально возможны два способа передачи фазомодулированных сигналов: 1) абсолютная фазовая модуляция и 2) отно сительная фазовая модуляция.
Первый способ (см. рис. 5.4) заключается в том, что каждой полярности телеграфного сигнала (положительной или отрица тельной) соответствует передача в линию сигнала, сдвинутого по фазе относительно несущей частоты генератора передатчика на определенный угол <р. Как показано на последнем графике рис. 5.4, во время передачи положительного сигнала напряжение сигнала, передаваемое в линию, совпадает по фазе с напряжением генера тора: это значит, что при передаче положительных посылок фазо вый угол ф = 0. При передаче отрицательных сигналов фаза коле бания сигнала скачком изменяется на 180°, т. е. отрицательному сигналу соответствует фазовый угол ф=180°. В рассмотренном при мере изменение фазового угла составляет 180°, но фазовый угол можно изменять на любую величину. Способ абсолютной фазовой модуляции пока не нашел практического применения в аппаратуре частотного телеграфирования, так как при кратковременном про падании канала или наличии помех происходит ложное изменение фазы, которое и будет поступать до тех пор в приемник, пока на вход передатчика не поступит сигнал обратной полярности.
Способ фазовой модуляции ОФМ в значительной степени свобо ден от этого недостатка, поэтому сейчас разрабатывается аппара
тура |
частотного телеграфирования с ОФМ. Способ ОФМ заклю- |
|||||||
л |
л |
Пердая |
чается |
в том> что фазовый угол сигнала |
||||
л л лл ппеР^ача изменяется только при передаче каждого |
||||||||
Л А лЛ А / Л Л у^ |
единичного элемента одного и того же |
|||||||
|
|
передача знака, |
например |
положительного |
||||
fW W V W |
(ем. рис. 5.5). |
ценных |
свойств частотного |
|||||
|
|
|
Одним из |
|||||
Рис. |
5.6. |
Принцип органи |
телеграфирования с фазовой модуляцией |
|||||
является возможность создания в одном |
||||||||
зации |
двух одновременных |
|||||||
связей в |
одном канале при |
частотном канале двух телеграфных ка |
||||||
|
|
ОФМ |
налов. Сущность способа заключается в |
|||||
|
|
|
том, что для первого телеграфного кана |
|||||
ла используются фазовые положения |
0° и 180°, а для |
второго — |
||||||
90° и 270° (рис. 5.6). |
|
|
местных линий |
(городских |
||||
В настоящее время для уплотнения |
телефонных кабелей) применяется аппаратура частотного телегра фирования с временным делением каналов и с использованием
108
амплитудно-импульсной модуляции АИМ. Сущность этого способа модуляции поясняется на рис. 5.7. Двухполюсные сигналы постоян ного тока с выхода ПТУ поступают на вход модулятора М, в ко тором они воздействуют на непрерывный ряд импульсов, посту-
Рис. 5.7. Принцип модуляции при АИМ
пающих в модулятор от генератора. На выходе М получаются пор ции, т. е. серии импульсов, по которым в приемнике происходит процесс восстановления первоначального сигнала. В многоканаль ной аппаратуре, построенной на применении АИМ, в паузе между передачей импульсов одного канала передаются последовательно импульсы других каналов, т. е. импульсы каждого канала пере даются с периодичностью (скважностью), равной числу каналов.
Преимуществом способа АИМ является возможность создания большого числа каналов при сравнительно простом построении многоканального оборудования.
На телеграфной сети страны в настоящее время широко исполь зуются аппаратура частотного телеграфирования с частотной мо дуляцией типа ТТ-17П (17 каналов), ТНТ-6 (4—б каналов), ТТ-48 (24 канала при скорости телеграфирования 50 Бод), ЧВТ — аппа ратура частотно-временного уплотнения о частотной модуляцией (11—44 канала при скорости телеграфирования 50 Бод), аппара тура с временным уплотнением ТВУ-12 (12 каналов при скорости 200 Бод) и «ДАТА» (6 каналов при скорости телеграфирования
50Бод).
5.4.ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ
КАНАЛООБРАЗУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ
Модуляторы частоты
Рассмотрим основные схемы модуляторов частоты, применяемые в каналообразующей аппаратуре частотного телеграфирования.
Для канала с амплитудной модуляцией назначение модулято ра заключается в том, чтобы пропускать от генератора в линию ток несущей частоты при получении рабочего (токового) сигнала
109