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

книги из ГПНТБ / Теория и техника передачи данных и телеграфия учебник

..pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.44 Mб
Скачать

формы амплитудно-частотных и фазочастотних характеристик канала и других факторов. Если электрические характеристики канала не соответствуют выбранной скорости телеграфирования,, то при передаче равномерно чередующихся посылок разной по­ лярности типа 1 : 1 («точек») искажения будут отсутствовать, а при передаче периодических несимметричных последовательно­ стей посылок типа 1:5, 1 :6 и т. п. появятся краевые искажения, величина которых будет постоянной.

С характеристическими искажениями приходится считаться при передаче посылок постоянного тока по соединительным ли­ ниям и кабельным жилам с большой сосредоточенной или рас­ пределенной емкостью. Для этого случая приведем расчет харак­

теристических

искажений,

предположив,

что передача осущест­

 

 

 

 

 

 

вляется двухполярными

 

по­

\~-t0

**~-tB

о

-4--

te-**-£o

-4

сылками,

а

нарастание

и

I

 

 

 

 

спадание

тока

в

цепи

теле­

 

 

 

 

 

 

графирования

 

происходит

 

 

 

 

 

 

по

экспоненциальному

 

за­

 

 

 

 

 

 

кону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип образования ха­

 

 

 

 

 

 

рактеристических

 

искаже­

 

 

 

 

 

 

ний

 

иллюстрируется

рис.

 

 

 

 

 

 

3.10.

 

Сплошными

 

линиями

 

 

 

 

 

 

показаны

переданные

(рис.

 

 

 

 

 

 

3.10а)

и

принятые

посылки

 

 

 

 

 

 

(рис.

З.Юг)

при

передаче

 

 

 

 

 

 

комбинации 1 : 1, а пунктир­

 

 

 

 

 

 

ными

линиями — комбина­

 

 

 

 

 

 

ции

 

3 : 1

(рис.

3.106,

 

д).

 

 

 

Рис.

3.10.

 

Как

 

следует

из

рис. ЗЛОв,

 

 

 

 

при

передаче

точек ток

не

 

 

 

 

 

 

успевает достичь установившегося значения /0 за время элемен­ тарной посылки t0, но благодаря одинаковому характеру кривых нарастания и спадания тока краевые искажения отсутствуют (рис. З.Юг). В то же время прием комбинации 3 : 1 произошел с искажениями: четвертая посылка укоротилась в начале на ве­ личину Qm а в конце — на 8гг.

Для расчета величины искажений определим законы спада­ ния тока в обоих рассматриваемых случаях. При установив­ шемся режиме ток спадания (рис. ЗЛОв) изменяется согласно уравнению

i2 =

2/0 е~ Т - /0 = /0 G e " Т - l ) ,

(3.4)

где т — постоянная

времени цепи телеграфирования.

 

Для определения характера изменения тока и используем

метод суперпозиции. Предположим, что в момент времени

t——to

'(рис. 3.1 l a ) происходит переключение батарей с напряжения

Е

на +Е.

В промежуток времени от t=—10 до / = 0 существует

ток

 

V = / 0 ( l - 2 e

7 ± ) .

 

 

 

В

момент времени i=0

включается

напряжение

'(рис. 3.116) и в цепи появляется

дополнительный ток

 

 

Таким образом, начиная с момента ^ = 0

в цепи будут

сущест­

вовать два тока, обусловленных переключением источников тока.

Результирующий

ток і

равен сумме

этих токов (рис. 3.1 I s ) :

 

і,

=

+

=

(ге

 

 

/ + to

 

 

 

т

т

1

 

(3.5)

 

Величина

характеристических

искажений

равна

§ir=h—i\.

Подставив время tx

и t2

в уравнения

(3.4)

и

(3.5),

получим:

 

"ср

'

o U

*

-

l )

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"cp — •'O

 

 

2e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

этих уравнений

найдем

 

 

 

 

 

 

 

t1 =

xln^s. / о -

 

; h

 

 

2/„

 

 

 

 

 

 

= *

in /о — *,

 

 

 

 

и

окончательно *-ср

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In-

 

 

-г-

(3.6)

 

Рис. 3.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительная

величина

характеристических

искажений равна

 

 

 

 

8. = -

 

'2г

100%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2ta

 

 

 

 

 

 

Предположив, что Ь

 

%п

 

определим

 

 

 

 

 

&r =

i ^ . l 0 0

= _ l l n

 

1

100%

 

(3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Из формулы

(3.7)

следует, что относительная

величина ха­

рактеристических искажений зависит только от постоянной вре­ мени цепи т и длительности элементарной посылки t0 и не зави­ сит от других параметров (/о, i C p ) .

С целью уменьшения величины характеристических искаже­ ний необходимо уменьшать постоянную времени цепи телеграфи­ рования или увеличивать длительность элементарной посылки (уменьшать скорость телеграфирования).

3.2.4.Краевые искажения типа преобладаний

Преобладания являются результатом нарушения симметрии параметров сигнала при его прохождении по элементам тракта передачи дискретной информации. Причинами появления преоб­ ладаний могут быть разные амплитуды частот при частотной модуляции, регулировка реле с преобладанием, разные амшлц-

туды

напряжения линейных батарей

при

двухпюлярной

работе

и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нарушение симметрии параметров сигнала, имеющее посто­

янный

характер,

приводит

к постоянным

преобладаниям.

 

При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этом посылки

одной

поляр-

в)

м ^ г ^ ^ м и .

to~±to~\

—j-*-t

н о

с т и

Удлиняются

или уко-

. j

 

|

|

|

 

j

рачиваются

на одну и ту Же

 

і

 

і

і

і

і

і

величину по

отношению

к

°)

\\

Ц

v\

Ui

V\

U - t

посылкам

другой

 

поляр-

 

"Ч|Ь- Ч| г-

 

*t|K

-Н|К Н,к-

ности.

 

 

 

 

 

 

 

91

 

$г

в3

е<,

в5

06

 

На

рис. 3.12

показано, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

принятых

 

посылках

все

 

 

 

 

Рис. з. 12.

 

 

положительные

посылки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

укорочены с начала и с кон­

ца на одну и ту же

величину 01 = ' ) 2 = в 3

= 94

= в 6 = : 6 6 = ' ) п р )

а все

от­

рицательные удлинены на эту же величину.

 

 

 

 

 

 

Относительная величина краевых искажений от преоблада­

ний равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 4

* - ? г - - 1 0 0 % =

~ -

100%.

 

 

 

(3.8)

 

• Нарушение симметрии некоторых параметров сигнала, имею­

щее

переменный

характер,

вызывает

так

называемые

перемен­

ные

преобладания.

 

Например, одной из причин

появления

пере­

менных преобладаний при работе по K B радиолиниям простран­ ственной волной являются избирательные замирания, т. е. зами­ рания амплитуды одной из частот при ЧМ. В этом случае вслед­ ствие устанавливающихся процессов в узкополосной части при­ емника радиолиний условия приема посылок, частота которых •подвергается замиранию, ухудшаются и посылки принимаются с искажениями.

На рис. 3.13 приведены графики, поясняющие причины появ­ ления краевых .искажений при избирательных замираниях ра­ диосигналов. При одинаковых амплитудах огибающей высоко­ частотного напряжения {UA=UB), изображенных на рис. 3.136*

где U

принимаемые посылки (рис, ЗЛЗв) будут смещены

во времени

по отношению к переданным посылкам (рис. 3.13а)

на одну и ту

же величину запаздывания /Ср и краевые искажения

отсутствуют.

Если амплитуда одной из частот, например частоты Б (рис. 3.13г), будет меньше амплитуды другой частоты, то вследствие различ­ ного характера устанавливающихся процессов частот Л и Б края принимаемых посылок (рис. 3.13(5) будут искажаться. При этом начало посылок, частота которых замирает, искажается в сто­

рону запаздывания

на величину 0 ) р ,

а конец посылок смещается

в сторону опережения на величину

02р., т. е. эти посылки полу­

чают двусторонние

искажения.

 

Так как процесс замирания одной из частот происходит плавно с той или иной скоростью, то величина искажений в тече­

ние одного цикла замираний изменяется также

плавно

(вначале

увеличивается,

достигает

макси­

 

 

 

мума, а затем

уменьшается). По­

а)

 

 

этому такой вид искажений

полу­

 

 

 

 

 

чил название

переменных

преоб­

 

 

 

ладаний.

 

 

 

 

 

 

 

Исследованиями [51] установ­

6)

 

 

лено, что число циклов

замираний

Ю

 

 

в минуту составляет в среднем

 

 

 

10—30, продолжительность

цикла

•ер

 

от 0,5 до 3 с, после чего

посылки

- Л *

Иг

 

принимаются без искажений. При

г)

 

 

этом

наибольшие краевые

иска­

 

 

 

жения

наблюдаются

в

сторону

-J

—<|U-

запаздывания

границ,

 

величина

 

ft

вгр

смещения которых достигает зна­

чения

6 3 п = 4 5 — 5 0 % , и значитель­

Рис. 3.13.

 

но меньшие — в сторону опереже­

 

 

 

 

ния границ по отношению

к границам неискаженных

посылок:

6 о п = 1 5 — 2 0 % .

Данное обстоятельство можно пояснить следую­

щим образом.

Пусть огибающая высокочастотного напряжения

изменяется по

закону:

иU

-напряжение, соответствующее установившемуся значе­

нию;

 

 

 

т—постоянная времени.

 

 

В этом случае, если

U\—установившееся

значение

напряже­

ния для частоты A, U2 — для частоты Б, то мгновенные

значения

амплитуды напряжения

при переходе от частоты А к частоте Б

равны соответственно:

 

 

 

t

Будем считать, что напряжение срабатывания выходного уст­ ройства равно нулю, т. е. переход от положительной посылки к отрицательной и наоборот происходит при равенстве и\ и и2« Определим значение времени запаздывания t3Ti для этого случая:

Обозначив] ^jj-

Д£/,

получим

 

 

 

 

 

* з п = т 1 п ( 1 + Д £ / ) .

 

Для

случая

рис. 3.136,

когда

уровни обеих частот

равны,

Д£/=1 и среднее время

запаздывания

 

 

 

 

/с р = х In 2.

(3.9)

Если

с 7 2 < / У ,

(рис. 3.13г),

то

Ш > 1 и

 

 

 

 

t3a'

=

x\n(\

+ Д 6 0 .

(3.10)

В соответствии с этим относительную величину краевых искаже­ ний в сторону запаздывания бзп запишем

=

в,-

^зп'-^ср

т1п(1 + Д £ / ) — ТІП2

 

~

• 100% =

3 " ,

С Р - 10 0

=

 

100 =

 

 

 

X

І 4- MJ

 

 

 

 

=

Т 0

Ы

2

1 Q Q Q / ° -

( З Л 1 )

Из

формулы (3.11) следует,

что при равенстве амплитуд Uy

и U2

Д с / = 1 и 8З П

= 0.

Если

ж е

уровень частоты Б

будет

уменьшаться, т. е. ДІ/-»- со, то 8з п -> со. С учетом конечных зна­ чений возможных краевых искажений пределы изменения отно­

сительной

величины

искажений

в сторону

запаздывания будут

равны 8З П

= 0 -г- 100%.

 

 

 

 

 

Аналогично рассмотрев случай перехода от частоты Б к ча­

стоте А (рис. 3.13г), получим

 

 

 

 

 

 

* 3 /

= * І п ( і

+ -д27 - ) .

 

 

(3.12)

Тогда относительная

величина

краевых искажений в

сторону

опережения 8 0 п равна

 

 

 

 

 

ft

/

t

"

т і п 2 x l n f l + т у т

 

К, =

юоо/0 =

 

100 =

Л

"JLl.

100 =

 

=

- J - l n ^ Ц — 1 0 0 % .

 

 

(3.13)

 

 

0

1 +

 

 

 

 

 

 

^ Д£/

 

 

 

Из

выражения

(3.13) следует, что при Ux — U2 8 0 П = 0, а в

случае

£ / 2 < £ / , , т.

е. когда Ш -> со,

Следовательно, относительная величина максимального краевого искажения в сторону опережения не может превы­ шать величину среднего времени запаздывания. Возможные пределы изменения величины краевых искажений на опережение

П = 0 - н - , - - 1 0 0 0 / о -

Таким образом, избирательные замирания вызывают двусто­ ронние краевые искажения со значительным превышением вели­ чины искажений в сторону запаздывания.

В отличие от переменных преобладаний постоянные преобла­ дания имеют длительный характер, т. е. остаются с постоянным знаком и величиной до тех пор, пока не изменятся условия пере­ дачи сигнала. Поэтому в процессе эксплуатации обычно каналообразующая аппаратура проверяется на наличие постоянных преобладаний и эти искажения устраняются путем регулировки соответствующих элементов аппаратуры.

3.2.5.Случайные искажения

Случайные

искажения вызываются,

в основном, внешними

воздействиями

на электрический сигнал

при его прохождении

по каналу связи.

 

При телеграфировании по проводам источниками посторон­ них напряжений могут являться переходные напряжения от со­ седних проводов, влияние высоковольтных линий, всякого рода атмосферные воздействия (грозовые разряды, северные сияния, •магнитные бури и т. п.).

В проводных и радиоканалах посторонние напряжения возни­ кают от воздействия помех, особенно импульсных, и других при­ чин. Кроме того, случайные искажения появляются при измене­ нии некоторых параметров канала: скачкообразные изменения уровня принимаемого сигнала, кратковременные прерывания в канале и т. п.

Все вышеуказанные воздействия, именуемые помехами, слу­ чайным образом суммируются, накладываются на сигнал и при­ водят к случайным краевым искажениям, если амплитуда помех не превышает уровень сигнала, или к дроблениям принимаемых посылок в случае превышения амплитуды помех над уровнем сигнала.

Для уяснения физики процесса наложения помех на основной сигнал рассмотрим случай непосредственной передачи посылок

постоянного тока (рис. 3.14а) по соединительным линиям или кабельным жилам при двухполярной работе. Поскольку входное устройство обычно срабатывает под воздействием тока, то по­ мехи можно характеризовать током помех h (рис. 3.146). Харак­ тер изменения тока помех случаен, и поэтому мгновенные значе­ ния его неизвестны, но амплитуду тока помех можно определить. Обозначим амплитуду положительных значений токов помех че­

рез

+ /.S-, а отрицательных — через —/,,. При этом

будем считать,

что

/«</о,

где

установившееся значение

тока в цепи

теле­

графирования. Для простоты

изображения графиков предпола­

 

 

 

 

 

 

 

гается,

что

запаздывание

сиг­

 

 

 

 

 

 

 

налов в рассматриваемом

слу­

 

 

 

to

 

 

чае

оавно

нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Совместное

воздействие сиг­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нала и токов помех молено

Б)

 

 

 

 

 

представить

путем

наложения

 

 

 

 

 

амплитуды

 

тока

помех на кри-

 

 

 

 

 

 

 

вую

входящего тока

(пункти о-

 

 

 

 

 

 

 

ные

кривые

на

рис. 3.14в).

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

предельные

изменения

 

 

 

 

 

 

 

токов в цепи входного устрой­

 

 

 

 

 

 

 

ства

запишем

в

виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

/'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

o

Л

 

+

/s ;

(3.14)

 

 

 

 

 

 

 

/, = / n U

- 2 e

 

- / , . (3.15)

 

 

 

 

 

 

 

При

воздействии

помех

 

 

 

 

 

 

 

входное устройство

может

сра­

 

 

 

 

 

 

 

ботать в худшем случае либо в

МОМеНТЫ ti, ti,

И T'огда принимаемая посылка удлинится до вели­

чины t0", либо

в моменты

ti, t3, и при этом

посылка

укоротится

до

t0'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абсолютная

величина

случайных

искажений

будет равна

Qs =

t2

tj

— tt

1 3 .

Для

определения

tl

и f 2

 

подставим эти

значения

в

формулы

(3.14) и

(3.15):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ о ( і -

+

4 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решив

данные уравнения

относительно tt

и t2,

получим:

 

 

 

 

W

i n

,

, 2

,

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" С р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/,

— х In

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" с р

Тогда

 

 

 

 

*-— ^Cp

 

 

 

 

 

IQ ~\~

 

 

bs

= t2 — tt = x In

 

 

Приняв 5 =

.

— ,

получим

 

 

 

 

*0

^Cp

 

 

 

 

 

 

б * = т 1 п Т з | " '

 

( З Л 6 )

Относительная

величина

случайных

краевых

искажений

равна

 

 

 

 

 

 

Ь * =

Іій

* 1 0 0 0 / 0 =

ifu 1 п " П = У '1 0 ° П / ° -

( З Л 7 )

Из формулы

(3.17) видно, что случайные искажения увеличи­

ваются с увеличением постоянной времени, тока помех и тока срабатывания и с уменьшением установившегося значения вхо­

дящего тока. Поэтому с целью уменьшения

величины

случайных

искажений

повышают

чувствитель­

 

 

ность входного устройства и выби­

 

 

рают значение /о= (3-h4)Is.

I — * ~ t

Формула

(3.17) справедлива при

 

 

S < 1 , т. е. при уровне

помех, мень- 6)

\ Ы

1 —t

шем уровня сигнала.

 

^-вл

При воздействии помех, ампли-

 

?

туда которых соизмерима или пре-

р и с 3 !

5

восходит уровень сигнала, могут воз­

 

 

никать дробления. Дробления появляются в любой части посыл­ ки (рис. 3.15а), в том числе и на краях, увеличивая величину краевых искажений. На рис. 3.156 показана принятая посылка с одним дроблением, абсолютная величина которого равна 8 Д Р . Относительная величина дробления определяется по отношению

к длительности

элементарной

посылки, т. е.

 

 

5д р

=

-^_-ЮСУ/О-

(3.18)

3.2.6.

Понятие

об

изохронных

искажениях

Оценку степени искажения принимаемых посылок можнопроизводить не только по величине смещения краев от среднего времени запаздывания, но и по величине отклонения длительно­ сти принимаемых посылок от номинального значения t0.

При синхронной передаче дискретной информации в передан­ ной последовательности посылок их длительность равна или кратна t0. В принятой последовательности из-за искажений это

условие нарушается. Степень нарушения (несоответствия) дли­ тельностей принятых посылок по отношению к переданным полу­ чила условное название изохронных искажений.

По рекомендации М К К Т Т под степенью изохронных искаже­ ний понимается отношение разности между поступившими и но­ минальными интервалами, разделяющими любые две границы,

к длительности

элементарной

посылки.

 

а)

и - 4 — ь

Ztn

to-

S)

Ъ1

 

 

 

Ж

 

 

 

и

 

 

\вг

S). .777Л-

е3г

Рис. 3.16.

Обозначив через Ґ — интервал времени, разделяющий дв е границы, а через п — число элементарных посылок, находящихся между этими границами, степень изохронного искажения запи­ шем в виде

Ью= f 7^° - 100% .

(3.19)

Величина биа может быть как положительной, так и отрица­ тельной. Обычно пользуются абсолютным значением этой вели­ чины.

В качестве примера на рис. 3.16 изображена последователь­ ность посылок, состоящая из трех интервалов длительностью to, 2to и t0, границы которых имеют индивидуальные краевые иска­ жения 8 ь 6 2 и 03 . Изохронные искажения для указанных интер­ валов соответственно равны:

ЗІз =

t o

-

9 l

~ * * - J : 1007o = -

• 1 OOo/ = - ft

+ 8

2

);

 

 

 

0

 

 

8" = 2 i o + ». ~ Л ~ *o .] 0 0 o / o e

_ ^ L = A . .1 0 0 0 / o

=

 

 

 

 

 

 

'o

' 0

 

 

 

=- - ( 8 . - 8 2 ) ;

8™ = *о + Є з - * , . 1 0 0 o / o = % .1 0 0 o / o = 8з >

f0

f0

Следовательно, величина изохронных искажений для отдель­ ных интервалов равна алгебраической сумме относительных ве­ личин индивидуальных искажений бг-. При этом берут величину бі положительной, если она соответствует удлинению интервала, и отрицательной — при укорочении интервала.

3.2.7. Понятие о стартстопных

искажениях

При определении стартстопных искажений учитывается осо­ бенность стартстопного способа передачи, заключающаяся в большой зависимости правильного приема отдельных посылок стартстопного цикла от величины искажения начала пусковой

4 К to

С/лартс/попныи

цикл

 

£в ~г*

 

з

to -•+» i0^r~f,5to

—(

1\Пуск. '

г

1

 

 

 

1

 

j* $| C/non

j fc

m • •% 1

LteJ Ы-

Cmon~\ ^ ^-

I

Я З і

 

 

H

Рис. 3.17.

посылки. Поэтому искажения начала и конца каждой кодовой посылки определяются с учетом величины искажения начала пусковой посылки.

Степенью стартстопного искажения называется величина

t» „t

(3.20)

где t" — интервал времени, разделяющий начало пусковой по­ сылки и любую границу кодовых посылок; п — число посылок, разделяющих эти границы.

На рис. 3.17а, б приведен пример стартстопного цикла, для пяти возможных интервалов которого стартстопные искажения

равны соответственно:

 

 

8>*

-

~ 9 " +

~ *о 1 0 0 % =

- ( & „ - * . ) ;

й и

_

2t0 — Ьа

^ — ^ • 1 0 0 0 / 0

= - ( 8 п + 82 );

° с т —

 

8Ш = 3 ^ - 6 п - 9 3 - 3 / 0 _ ш о о / о = _ ( 8 п + § з ) .