книги / Устройство, эксплуатационно-техническое обслуживание и ремонт станционного оборудования радиорелейных линий связи
..pdfленным. Вся лампа размещена в магнитно-экранирующем кожухе 5 и для охлаждения снабжена радиатором 8. Питается лампа от высоковольтного блока /, напряжение 24 В (общее для всей ап паратуры) поступает по соединителю 6. Коэффициент усиления та кого усилителя 30—36 дБ.
§ 40. Оконечная аппаратура передачи
Каждый ствол РРС имеет оконечную аппаратуру передачи. Она предназначена для объединения сигнала линейного тракта с дру гими сигналами в сигнал основной полосы и преобразования его
вчастотно-модулированный сигнал промежуточной частоты /пч. На рис. 156 дана функциональная схема оконечной аппарату
ры передачи телефонного ствола (ОАТФ Пд). На вход 1 по коак сиальному кабелю от АТС поступает сигнал линейного тракта /оп, который при использовании аппаратуры многоканальной телефо нии К-1920 (на* 1920 телефонных каналов) занимает полосу частот 312—8524 кГц. После прохождения установочного аттенюатора Атт и фильтра нижних частот ФНЧ он усиливается усилителем основной полосы УОП и поступает в предискажающий контур ПсКу в котором предварительно искажается так, чтобы последу ющие естественные искажения, получающиеся при передаче сиг нала по РРЛ, восстановили его до нормального вида. Предвари тельные искажения заключаются в том, что в определенных пре делах изменяются амплитуда и фаза некоторых составляющих спектра сигнала. Например, на низких частотах амплитуда сигна ла может быть преднамеренно уменьшена и т. п.
После предискажающего контура сигнал проходит фильтр высоких частот ДК-280у затем объединяется в УОП с другими сиг налами в сигнал основной полосы и после фильтра низких частот ФНЧ поступает на частотный модулятор ЧМд.
На вход 2 ОАТФ Пд (симметричный вход) подается сигнал дополнительной полосы частот 60—252 кГц, в котором может разместиться до 48 телефонных каналов (четыре 12-канальных групп аппаратуры К-60). Этот сигнал после согласующего транс-
Р ис. 156. ф ун к ц и онал ьная схем а оконечной аппаратуры передачи Т Ф -ствола
181
форматора Т усиливается в УОП и, пройдя два фильтра (Д/С-55
иRK-280 — высоких и низких частот), объединяется с сигналом линейного тракта.
На входы 3, 4, 5 ОАТФ Пд поступают вспомогательные сигна лы: сигналы служебных каналов с полосой частот 0,3—12,7 кГц
исигналы системы АРзС с полосой частот 17,5—34,5 кГц. Эти сигналы после усиления в усилителе и нормирования в аттенюа
торе Атт проходят фильтр низких частот в ДК-55 и объединяются с сигналом дополнительных частот, совместно с которым проходят фильтр низких частот в ДК-288, объединяясь затем с сигналом линейного тракта.
В некоторых системах сюда же подают пилот-сигнал, выраба тываемый генератором ГПС (частота 9,023 МГц).
Рассмотренные в этой схеме элементы (кроме частотного мо дулятора) уже известны.
Частотный модулятор (ЧМд) представляет собой автогенератор, выполнен ный по схеме индуктивной трехточки (рис. 157), когда колебательный контур Lo, L |, Со, V\ подключен к транзистору Т тремя точками I, 2, 3.
В контуре имеется варикап V\, на который подается напряже ние смещения —Есм от системы фзовой автоподстройки частоты, подключенной к модулятору через фильтр Сф2, L<t>2, Сф. Напряже ние на базу транзистора Т подается через резистор /?б, а на эмит тер — через R3.
Входной сигнал основной полосы частот поступает через фильтр £ф|, Сф1, /?ф на варикап, изменяя его емкость. Поэтому частота выходного сигнала /пч генератора, настроенного на 70 МГц, меняется по закону изменения входного модулирующего сигнала. Таким образом, на выходе ЧМд формируется частотномодулированный сигнал промежуточной частоты, который и по дается далее в тракт ПЧ-передатчика.
Оконечная аппаратура передачи телевизионного ствола
(ОАТВ Пд) отличается от ОАТФ Пд незначительно. Телевизион ный сигнал по каналу линей
|
|
|
ного тракта поступает на вход 1 |
||||
|
|
|
(см. рис. 156) от телецентра. На |
||||
|
|
|
вход 2 поступает сигнал звуко |
||||
|
|
|
вого сопровождения, |
который |
|||
|
|
|
после |
усиления |
модулируется |
||
|
|
|
по частоте с поднесущей 7 МГц, |
||||
|
|
|
а на входы 3, 4, 5 поступают си |
||||
|
|
|
гналы |
радиовещания, |
которые |
||
|
|
|
после усиления также |
модули |
|||
|
|
|
руются по частоте с поднесу |
||||
|
|
|
щими |
частотами |
7,36; |
7,765; |
|
|
|
|
8,215 МГц соответственно. |
||||
Р и с. 157. |
П ринципиальная |
схем а ч а с |
Эти, так называемые ЧМ-си- |
||||
тотного |
м одулятора Р Р С |
«К У Р С -4» |
гналы, |
складываются |
в |
уст |
ройстве сложения (на рисунке не показано), а затем после усиле ния и фильтрации объединяются с пилот-сигналом и сигналом ТВ, образуя сигнал основной полосы ОП, который усиливается далее и подвергается частотной модуляции в ЧМд на промежуточной частоте /пч = 70 МГц.
§41. Оконечная аппаратура приема
Каждый ствол РРС имеет также оконечную аппаратуру приема. Она предназначена для демодуляции частотно-модулированного сигнала основной полосы и разделения его на сигнал линейного тракта (или сигнал ТВ) и на другие сигналы, с которыми был объе динен сигнал линейного тракта при передаче.
Функциональная схема оконечной аппаратуры приема анало гична функциональной схеме оконечной аппаратуры передачи, но построенной в обратном порядке (рис. 158). Сигнал /пч из тракта промежуточной частоты приемника поступает на частот ный демодулятор ЧДм, где из частотно-модулированного сигнала выделяется полезный сигнал основной полосы (ОП). С выхода ЧДм этот сигнал поступает на усилитель УОЯ, после которого из сигнала ОП выделяется пилот-сигнал (для этого в приемнике пи лот-сигнала ПмПс имеется фильтр, пропускающий только частоту 9,023 МГц). В устройстве разделения РП сигналы телевизионный и звукового сопровождения разделяются.
Последние еще раз разделяются в устройстве разделения вспомогательной полосы РВЯ, и после демодуляции и усиления поступают соответственно на выходы: сигнал звукового сопро вождения на выход 2, сигналы радиовещания на 3, 4, 5. Телеви зионный сигнал проходит корректор группового времени запаз дывания КГВЗ (аналогичный корректор был и в ОАТВ Пд), вос станавливающий контур ВсК и после фильтра нижних частот ФНЧ усиливается в выходном усилителе ВУ, выход 1 которого соединен с коаксиальным кабелем, идущим к телецентру.
Рассмотрим частотный демодулятор (рис. 159), так как усили тель основной полосы УОП мало отличается от ГУПЧ.
Р ис. 158. Ф ункциональная схем а оконечной аппаратуры прием а Т В -ствола
Р ис. 159. Ф ункциональная схем а ч астного дем од ул я тор а
Он состоит из амплитудного ограничителя АО, который необ ходим для подавления паразитной амплитудной модуляции, воз никающей в трактах передачи частотно-модулированного сигнала
/ п ч , частотного дискриминатора ЧДУпреобразующего сигнал /пч в сигнал, модулированный по амплитуде, и амплитудного детек тора АДУ преобразующего амплитудно-модулированный сигнал /пч в сигнал основной полосы, в котором содержатся пилот-сигнал, видеосигнал (телевизионного изображения), а также сигналы звукового сопровождения и радиовещания.
Амплитудный ограничитель имеет нелинейную амплитудную характеристику (рис. 160, а). При малых амплитудах входного сигнала UBX (участок Î) ограничения нет, но когда входное напря жение достигает значения Uorp или превосходит его, то ограничи тель работает на участке 2 характеристики. В этом режиме ампли туда напряжения на выходе ограничителя UBЫх остается почти постоянной, равной f/m, независимо от значения UBX. Полезная информация при этом не теряется, так как в частотно-модулиро- ванном сигнале она заключена не в изменениях амплитуды, а в изменениях частоты.
Принцип работы амплитудного ограничителя основан на шун тирующем действии двух диодов, включенных встречно по парал лельной схеме (рис. 160, б). Когда мгновенное значение напряже ния сигнала /пч в точке В превышает порог, определяемый вольтамперной характеристикой и напряжением обратного смещения
—Е 0у диод открывается. Возникающий прямой ток диода препят ствует линейному нарастанию напряжения на нагрузке (в точке Б), и если ограничитель считать идеальным, то напряжение не изменяется (нарастание равно нулю).
Р ис. 160. А м плитудная характеристика (а ) и принципиальная схем а (б) ам п л и
туд н ого ограничителя
В реальных ограничителях небольшое возрастание выходного напряжения все же имеет место, поэтому для лучшего пода
вления паразитной амплитудной модуляции ставят |
два каска |
да АО. |
ЧД — имеет |
Частотный дискриминатор (частотный детектор) |
линейную амплитудно-частотную характеристику в диапазоне из менения частоты модулированного сигнала (от до f2 на рис. 161, а). Такую характеристику обеспечивает схема на двух рас строенных LC-контурах (рис. 161,6). Частотно-модулированный сигнал с выхода амплитудного ограничителя АО поступает на устройство разветвления, из которого подается на два усилителя.
Усилители здесь необходимы, так как после ограничения амплитуда сигнала недостаточна для нормальной работы дискри минатора, и после разветвления она уменьшилась еще в два раза. Колебательные контуры LiCi и L2C2 расстроены относительно несущей частоты /0 одинаково, но с противоположными знаками. Так, в радиорелейных станциях с f0 = fn4 = 70 МГц, один контур настроен на частоту / 1 = 60 МГц, второй — /2 = 80 МГц.
Возможны и другие варианты настройки колебательных кон туров дискриминатора. Например, /i= 5 0 МГц и /2 = 90 МГц. Это зависит от того, какая девиация частоты принята в данной радио релейной системе передачи. Благодаря расстройке колебательных контуров относительно несущей частоты /о ( / пч) участок ампли тудно-частотной характеристики в пределах частот / 1—/2 имеет линейный характер, так как он формируется половинами ветвей двух колебательных контуров, включенных встречно.
Каждый колебательный контур нагружен на амплитудный де тектор, сигнал с выхода которого поступает на общую нагрузку R. Нагрузка выполнена в виде переменного резистора, по отноше нию к которому амплитудные детекторы подключены встречно. Переменный резистор позволяет обеспечить симметрию работы схемы. Устройство и принцип действия амплитудного детектора подробно рассматривается в общем курсе радиотехники.
Конструктивно оконечная аппаратура как приема, так и пере- дачи объединена в один блок и называется ОАТФ или ОАТВ.
Р ис. 161. А м плитудн о-частотн ая характеристика (а) и упрощ ен ная ф ункциональ
ная схем а (б ) ч астотного дискрим инатора
§ 42. Оконечная аппаратура PPC
с временным разделением каналов
При разделении каналов во времени оконечная аппаратура работает в импульс ном режиме.
Советский ученый, академик В. А. Котельников доказал, что любой непрерывный сигнал (и телефонный, и телевизионный) можно передавать дискретно — импульсами, однако эти импуль сы должны следовать друг за другом довольно часто. Так, для те лефонного сигнала (человеческая речь) частота следования им пульсов должна быть порядка 8 кГц, т. е. импульс за импульсом должен следовать через 125 мкс и не больше. Тогда на приемном пункте эти импульсы можно преобразовать в нормальный теле фонный сигнал практически без заметных искажений.
Длительность каждого импульса может составлять 1 мкс и менее, поэтому в промежутке между соседними импульсами одного и того же телефонного сигна ла (125 мкс) можно размещать импульсы других телефонных сигналов (других каналов).
В этом и заключается принцип разделения каналов во времени. На рис. 162 представлена структурная схема трехканальной радио релейной линии, работающей по этому принципу (на станции А показан только передающий комплект, на станции Б — прием ный). Пунктиром обведены блоки, относящиеся к оконечной ап паратуре. Генератор импульсов ГИ вырабатывает импульсы с час тотой 8 кГц, которые поступают в распределитель каналов РК, представляющий собой четырехзвенную линию задержки. Каждое звено задерживает импульс на 30 мкс, и таким образом через 30 мкс после появления на выходе ГИ очередного импульса появ ляется импульс на выходе С, через 60 мкс — на выходе 1 и т.д.
Рис. 162. С труктурная схем а трехкан альной ради ор ел ей н ой линии с временны м р аздел ени ем каналов
С выхода С РК импульс поступает в датчик импульсов синхро низации ИС, в котором вырабатывается специальный импульс, отличающийся от других (например, двойной или более широкий). Импульсы с выходов 1, 2, 3 РК поступают в канальные модулято ры КМд. На второй вход каждого КМд поступает сигнал соответ ствующего телефонного канала. Модулятор работает таким об разом, что в момент поступления импульса из РК напряжение те лефонного сигнала преобразуется в импульс, положение которого во времени зависит от значения этого напряжения и может отли чаться от положения импульса РК на то или иное значение (до 5 мкс). Такая модуляция телефонного сигнала называется фазоимпульсной (ФИМ).
Все импульсы с выходов канальных модуляторов и импульс синхронизации поступают (каждый в свой момент времени) на вход передатчика Пд и излучаются антенной уже на высокой час тоте. При этом передатчик может работать либо в импульсном ре жиме, излучая высокочастотные импульсы, либо в режиме непре рывного излучения высокочастотного синусоидального сигнала строго определенной частоты. В последнем случае вместо излу чения импульса изменяется фаза колебания. Такой режим работы передатчика достигается применением относительной фазовой манипуляции (ОФМ).
При приеме сигнал преобразуется так, что на входе оконечной аппаратуры будут обычные импульсы, которые и поступают в ка нальные демодуляторы КДм, а также в синхронизатор С, который выделяет только «свой» импульс, передавая его в распределитель каналов приемника РК' Распределитель каналов РК' устроен так же, как и РК, и с его выходов 1, 2, 3 в соответствующие моменты времени подаются импульсы на вторые входы КДм. Благодаря этому каждый КДм срабатывает в те моменты времени, когда на втором его входе действует импульс соответствующего канала. При этом определяется время отставания канального (информа ционного) импульса от импульса, поступившего из РК' В зави симости от этого времени выбирают значение выходного напря жения канального модулятора, которое затем преобразуется в напряжение телефонного сигнала и подается в линию.
Достоинством РРЛ с временным разделением каналов явля ется их лучшая помехозащищенность, так как при приеме иска женные помехами импульсы можно восстановить (регенериро вать). Недостатком же таких РРЛ является весьма ограниченное число каналов, которое определяется расстоянием между сосед ними импульсами одного и того же канала (125 мкс), длительно стью каждого импульса и интервалом между ними.
При длительности импульсов и интервале, равных 1 мкс, мож но разместить не более 60 каналов. Однако если применять импуль сы длительностью 0,01 мкс, соответственно сократив интервалы между ними и уменьшив отклонение каждого импульса от «нуле-
вого» положения при максимальных значениях сигнала, то коли чество каналов можно увеличить не менее чем до 3000. Правда, разработка аппаратуры, генерирующей импульсы такой длитель ности и такие малые интервалы между ними, пока еще затруднена.
§ 43. Оконечная аппаратура цифровых РРС
Цифровые РРС являются дальнейшим развитием РРС с вре менным разделением каналов. В них импульс не сдвигается во времени в зависимости от амплитуды исходного сигнала, а пре образуется в цифру. Чем больше амплитуда сигнала, тем больше цифра.
Цифры в двоичной системе счисления передаются в виде импульсов по ка налам связи. Преобразование непрерывного (аналогового) сигнала в цифровой код называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).
Такая модуляция (демодуляция) осуществляется аналогоцифровым оборудованием (АЦО), которое в состав РРС не вхо дит, поэтому в книге не/рассматривается. Оконечная аппаратура цифровых РРС предназначена лишь для преобразования цифро вого сигнала, получаемого от телефонной станции (или из теле центра), в сигнал, необходимый для выбраного метода передачи, а также для обратного его преобразования при приеме.
Структурная схема передающей части такого оборудования представлена на рис. 163. Входной сигнал поступает по соедини тельному кабелю на регенератор Р, где восстанавливается форма сигнала (так как в кабеле неизбежны его искажения). Затем в преобразователе сигнал преобразуется из квазитроичного кода, в котором обычно информация передается по кабельным ли ниям связи, в двоичный (бинарный). Затем сигнал подвергается операции скремблирования. При этом в специальном блоке — скремблере Скр — сигнал разделяется на два канала, затем в первом канале он задерживается линиями задержки на несколько тактов, после чего он складывается по модулю 2 с незадержанным сигналом второго канала. При приеме надо выполнить обратную операцию — дескремблирование — вычитание по модулю 2 (эк вивалентно сложению).
Скремблирование производят для улучшения помехоустойчи вости кода, придания цифровому сигналу свойства случайной последовательности. Это необходимо для исключения искажений. Например, если в некоторый момент времени сигнал содержит
Вход в л
н
III
ВТЧ
Р ис. 163. С труктурная схем а оконечного обор уд ов ан и я передачи циф ровой Р Р С
188
много единиц (много импульсов) и мало нулей, то увеличивается постоянная составляющая сигнала, что вызывает искажения в работе аппаратуры. Распределение единиц и нулей в виде случай ной последовательности (почти равномерное) приводит к тому, что постоянная составляющая сигнала практически не изменяет ся (близка к нулю).
К выходу скремблера подключен блок, выдающий сигнал ин дикации аварийного состояния СИАС. При пропадании входного сигнала или при большом количестве ошибок (более одной на 1000 импульсов) из этого блока в направлении передачи выдается сигнал, содержащий одни единицы (сигнал аварии).
Из скремблера импульсы поступают в преобразователь кода ПК, в котором обычный цифровой код преобразуется в относи тельный, что необходимо для относительной фазовой манипуля ции (ОФМ). С выхода ПК сигнал попадает в фазовый модулятор ФМд, где и осуществляется ОФМ на поднесущей частоте / ПОд = = 7,5 МГц, поступающей от генератора ГПн. Далее, после про хождения фильтра, сигнал на частоте 7,5 МГц поступает в устрой ство сложения УС, где объединяется с сигналами других стволов (например, с сигналом ОАТФ), и идет дальше на частотный мо дулятор передатчика РРС.
При приеме все происходит аналогично, но только в обратном порядке, поэтому структурную схему приемной части оконечного оборудования цифрового ствола не рассматриваем. Эта схема отличается от схемы рис. 163 только тем, что вместо фазового мо дулятора имеется фазовый демодулятор, вместо скремблера — дескремблер, кроме того, отсутствует регенератор и выделитель тактовой частоты.
Рассмотренная оконечная аппаратура цифрового ствола по зволяет использовать для цифровой радиорелейной связи обычную РРС с частотным разделением каналов, работающую в аналого вом режиме. Существуют также специально цифровые РРС (на пример, «РАДАН-2» и др.).
§ 44. Перспективы развития цифровых РРС
Цировая связь находит все более широкое применение при пе редаче как телефонных, так и телевизионных сигналов. Важней шим достоинством цифровой связи является высокая помехоустой чивость, так как помехи здесь возникают только при пропадании «рабочего» или появлении ложного импульса. Вероятность такого события при использовании кодов, обнаруживающих и исправ ляющих ошибки, очень мала, ~ 1 0 “ 7 (одна ошибка на 10 млн. имп.).
Всевозможные шумовые помехи при ис/и п> 2 исключают путем простого ограничения снизу, что возможно только при передаче информации импульсами. В аналоговой связи для обеспечения
нормальной работы приемной аппаратуры соотношение ас/ц п» 2 . Кроме того, шумовая помеха «накладывается» на сам сигнал изменяя его форму, что при амплитудной модуляции исключает возможность ограничения и снизу, и сверху.
Другим не менее важным достоинством цифровой связи явля ется возможность восстановления (регенерации) импульсов, кото рые по различным причинам исказились в канале связи. Регене рация позволяет заметно снизить накопление помех и ошибок прц ретрансляции сигнала от станции к станции и получить линии с большим числом пролетов, не уменьшая размера самого пролета.
Основных недостатков цифровой связи два. Во-первых, слож- ность оконечной аппаратуры, определяемая устройствами кодирования и декодирования информации, генерирования очень ко ротких импульсов (меньше 1 мкс) и относительной фазовой мани пуляции. Во-вторых, при цифровой связи сигнал имеет более ши-
рокий спектр частот, чем при аналоговой, поэтому цифровые РРС работают, как правило, на более высоких частотах. Так, РРС «РАДАН-2» и «ЭЛЕКТРОНИКА-СВЯЗЬ-11-Ц» работают в дна-* пазоне 10,7—11,7 ГГц, что и определяет сложность приемопередающей аппаратуры. Однако с развитием науки и техники эти недостатки успешно преодолеваются и все более ощутимо прояВ' ляются достоинства цифровой связи.
В цифровых системах передачи (ЦСП) введены стандартные для всех видов линейных трактов (кабельных, оптоволоконных, радио) длительность импульсов и скорость их передачи. Таких стандартов четыре — их называют уровни иерар* хии ЦСП (табл. 5).
|
|
T а б л и ц а 5 |
На линиях магистраль |
|||||
|
Скорость |
Длитель |
ной связи, где передается |
|||||
Уровень иерар |
большое |
количество ин |
||||||
передачи, |
ность им |
|||||||
хии, ЦСП |
Мбит/с |
пульса, нс |
формации |
и нужны |
боль |
|||
|
|
|
шие скорости |
передачи, |
||||
П ервичн ая |
2,048 |
244 |
будут внедряться (парал |
|||||
В торичная |
8,448 |
59 |
лельно с дальнейшим раз |
|||||
Третичная |
34,368 |
14,55 |
витием |
аналоговых |
РРС) |
|||
Ч етвертичная |
139,264 |
7,18; 3,59 |
системы, |
имеющие |
ско |
|||
|
|
|
рость |
передачи |
139,264 |
|||
|
|
|
Мбит/с. |
|
|
|
|
На линиях внутризоновой и местной связей достаточны скоро сти передачи 34,368—2,048 Мбит/с, т. е. возможен постепенный полный переход к цифровым радиорелейным системам передачи. Так, система «ЭЛЕКТРОНИКА-СВЯЗЬ-11-Ц» позволяет образо вать внутриобластные линии телефонной связи с числом пролетов до 10. Система «РАДАН-2» позволяет организовать местную связь (один пролет) по 15 каналам тональной частоты. Тракты с про пускной способностью 2,048 и 8,448 Мбит/с организуются на базе действующих аналоговых РРЛ путем дополнительной установки оконечной цифровой аппаратуры ОЦФ-2 или ОЦФ-8. Цифровой
190