УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ОПТСиС
.pdf
параллельной работы фильтров применяется развязывающий блок параллельной работы первичных групп (ПРПГ).
На рис. 10 показаны: 420, 468, 516, 564, 612 кГц – несущие частоты для основного спектра (Нб); (252), (300), (348), (396), (444) кГц – несущие частоты для инверсного спектра (Вб).
-- исходный сигнал
0,3 3,4
1
3 ----
5 ----
60…108 кГц
2
4 ----
312…360 кГц
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
420 (252) кГц |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
516 (348) кГц |
. |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
612 (444) кГц |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
360…408 кГц
2
4
468 (300) кГц |
. |
|
|
564 (396) кГц |
|
312…552 кГц
312 360 408 456 504 552 кГц
Рис.10. Формирование ВГ
Для СП с числом каналов больше 300 формируется третичная группа (ТГ)
в спектре частот 812…2044 кГц (рис.6). Эта группа формируется из 5 ВГ с помощью несущих (1364+(n-1) 248) кГц, где n – номер ВГ в спектре третичной группы /3/. Между ВГ устанавливается частотный промежуток 8 кГц, что облегчает построение фильтров и выделение ВГ из спектра ТГ.
Для СП более 900 каналов применяется четверичная группа (ЧГ) в спектре частот 8516…12388 кГц (на основе 3 ТГ) (рис.6) и 312…4028 (15 ВГ) /3/.
21
Стандартные спектры оборудования СП с ЧРК сформированы исходя из удобства разработки и удешевления канальных фильтров. В этих спектрах расположены групповые сигналы аппаратуры. На передаче групповой сигнал необходимо преобразовать из спектра оборудования СП в спектр, удобный для передачи по линии. Этот спектр называется линейный спектр системы
передачи fлин .
Для отечественного оборудования с ЧРК приняты следующие линейные спектры: К – 60 [fлин= 12…252 кГц] ; К – [fлин = … кГц] ; К – 120 [fлин =
812…1304 кГц] ; |
К – 1920 [fлин = 312…8524 кГц] ; К – 3600 [fлин = 812…17596 |
кГц] ; К – 10800 |
[fлин = 4,332…59,684 МГц]. |
Если линейный спектр СП перекрывается со спектрами стандартных групп (ПГ, ВГ и т.д.), то формирование линейного спектра осуществляется в два этапа или в две ступени.
Пример 1:
По заданным параметрам системы передачи сформировать линейный спектр СП и построить функциональную схему оконечной станции, включающую в себя только устройства, отвечающие за формирование линейного спектра: модуляторы, фильтры, развязывающие устройства.
Порядок выполнения:
1.Определить линейный спектр в обоих направлениях.
2.Обосновать выбор количества ступеней группового преобразования.
3.Определить несущие частоты индивидуального преобразования.
4.Определить спектр частот после первого группового преобразования.
5.Определить несущие частоты второго группового преобразования.
6.Построить функциональную схему оконечной станции (передача).
Исходные данные:
1.Схема построения канала - однополосная 4-х проводная.
2.Число каналов N=48.
3.Минимальная частота линейного спектра fН лин = 28 кГц.
4.Расстояние между вторичными группами – 0 кГц.
5.Расположение каналов в линейном спектре: 1-36 – инверсное, 37–48 - прямое
22
6. Ширина канала ТЧ ƒк = 4 кГц.
Решение:
1.Строим линейный спектр передачи. Для этого используем 48/12=4 стандартные первичные группы.
2.На линейном спектре отмечается fН лин = 28 кГц. Далее показывается расположение каналов в спектре в соответствии с исходными данными 1-36 – инверсное, 37–48 – прямое (относительно исходного сигнала).
На линейном спектре: 76кГц = 28кГц+48кГц; 124кГц= 76кГц+48кГц и т.д.
Здесь 48кГц = 108кГц-60кГц – ширина спектра стандартной первичной группы.
3.Далее определяется нижняя частота спектра первой ступени преобразования по формуле fН I ГП=(1,5÷2) fВлин. Затем показывается расположение каналов в спектре.
исходный сигнал
0
стандартные первичные группы
I
4 кГц
|
НБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
fнес1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
108 кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
спектр первой ступени |
|
|
||||||
II |
|
|
fнес2 |
|
|
преобразования (индивидуальной) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
108 кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ВБ |
ВБ |
|
ВБ |
|
НБ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
III |
|
|
fнес3 |
|
|
I |
|
II |
|
|
III |
|
|
IV |
|
||
60 |
|
108 кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
440 кГц |
488 |
|
536 |
584 |
632 |
|||||
IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
fнес4 |
|
fН I ГП=(1,5÷2) fВлин |
= 2 220 = 440 кГц |
|||||||||
60 |
|
108 кГц |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fнес II ГП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
III |
|
IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейный спектр
28 |
76 |
124 |
172 |
220 |
fлин, кГц |
fН лин |
|
|
|
fВ лин |
|
Рис. 11
4. Так как линейный спектр перекрывается со спектром стандартной первичной группы (рис.11), то перенос осуществляется в две ступени. Несущие частоты
23
ступени индивидуального преобразования fнес1 … fнес4 определяются следующим образом:
fнес1 |
+ fc = fВБ |
fнес1+ 60 = 440 fнес1 = 380 кГц |
|||
fнес2 |
+ fc = fВБ |
fнес2 |
+ 60 = 488 |
fнес2 |
= 428 кГц |
fнес3 |
+ fc = fВБ |
fнес3 |
+ 60 = 536 |
fнес3 |
= 476 кГц |
fнес4 |
- fc = fНБ |
fнес4 |
– 60 = 632 fнес4 = 692 кГц |
||
|
|
|
|
|
|
5. Так как перенос спектра осуществляется в более низкочастотную область частот, то используется нижняя боковая, а так как она не инверсная (рис.11), то fнес II ГП fc , следовательно: fНБ = fc - fнес II ГП
28 = 440 - fнес II ГП fнес II ГП = 412 кГц.
6. С учетом произведенных вычислений построим функциональную схему оконечной станции (передача).
|
60÷64 кГц |
|
440÷488 кГц |
28÷220 кГц |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
КК |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
380 кГц |
|
412 кГц |
|
64 кГц |
. |
488÷536 кГц |
|||
|
|
||||
|
|
|
|||
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
|
|
|
|
|
108 кГц |
|
428 кГц |
|
|
|
|
|
536÷584 кГц |
|
||
|
|
|
|
12
104÷108 кГц
476 кГц
584÷632 кГц
692 кГц
Рис.12
24
Пример 2:
Исходные данные:
1.Схема построения канала – однополосная 4-х проводная.
2.Число каналов N=120.
3.Минимальная частота линейного спектра fН лин = 24 кГц.
4.Расстояние между вторичными группами – 8 кГц.
5.Расположение каналов в линейном спектре: 1-60 – прямое, 61–120 - инверсное
6. Ширина канала ТЧ ƒк = 4 кГц.
Решение:
1. Строим линейный спектр передачи. Для этого используем 120/60=2 стандартные вторичные группы:
исходный сигнал
0 4 кГц
I |
|
fнес1 |
стандартные вторичные группы |
|
|
||
312 |
552 кГц |
|
|
II |
|
fнес2 |
|
|
|
|
|
312 |
552 кГц |
|
|
I |
8кГц |
|
|
II |
линейный спектр |
|
|
|
||
24 |
264 |
272 |
512 |
|
|
fлин, кГц |
|
спектр первой ступени |
||
fН лин |
|
|
|
fВ лин |
|
|
|
|
преобразования |
|
|
= 24+(552-312) |
|
|
|
|
|
|
(индивидуальной) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НБ |
8кГц |
|
ВБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fнес II ГП |
1024 |
1264 |
1272 |
1512 |
f, кГц |
||
|
|
|
|
|
|
= 512 2 |
|
|
|
|
Рис.13
25
2. Так как линейный спектр перекрывается со спектром стандартной вторичной группы (рис.13), то перенос осуществляется в две ступени. Несущие частоты ступени индивидуального преобразования fнес1 , fнес2 определяются следующим образом:
fнес1 |
- fc = fНБ |
fнес1 |
- 312 = 1264 fнес1 = 1576 кГц |
fнес2 |
+ fc = fВБ |
fнес2 |
+ 312 = 1272 fнес2 = 960 кГц |
|
|
|
|
3. Так как перенос спектра осуществляется в более низкочастотную область частот, то используется нижняя боковая, а так как она не инверсная (рис.13), то fнес II ГП fc , следовательно: fНБ = fc - fнес II ГП
24 = 1024 - fнес II ГП fнес II ГП = 1000 кГц.
4. С учетом произведенных вычислений построим функциональную схему оконечной станции (передача).
0 |
4 кГц |
60÷64 кГц |
60÷108 кГц |
312÷360 кГц |
312÷552 кГц |
1024÷1264 кГц |
24÷512кГц |
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
КК |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
252 кГц |
|
|
|
|
64 кГц |
. |
|
|
1576 кГц |
1000 кГц |
|
348 кГц |
5 |
|
||||
. |
|
|||||
. |
444 кГц |
|
|
|
1272÷1512 кГц |
|
|
|
|
|
|||
. |
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
108 кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
360÷408 кГц |
|
|
|
|
12 |
|
|
2 |
960 кГц |
|
|
|
|
|
|
||
|
104÷108 кГц |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 кГц |
|
|
|
|
|
|
396 кГц |
|
|
|
|
Рис.14
26
ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. По заданным параметрам системы передачи сформировать линейный спектр СП и построить функциональную схему оконечной станции, включающую в себя только устройства, отвечающие за формирование линейного спектра:
модуляторы, фильтры, развязывающие устройства.
Примечание: аппаратура с числом каналов кратных двенадцати строится на основе стандартной первичной группы с кратностью шестьдесят.
Исходные данные:
№ |
Схема построения |
N (число |
fН лин, |
∆fинд (∆f), |
Расположение |
ƒк, |
|
в-та |
канала |
каналов) |
кГц |
кГц |
каналов в линейном |
кГц |
|
|
|
|
|
спектре |
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
однополосная, 4-х пр. |
36 |
24 |
- |
1-12 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
13-36 |
– инв. |
|
2 |
однополосная, 4-х пр. |
48 |
24 |
- |
1-36 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
37-48 |
– инв. |
|
3 |
однополосная, 4-х пр. |
60 |
24 |
- |
1-24 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
25-60 |
– инв. |
|
4 |
однополосная, 4-х пр. |
72 |
24 |
- |
1-12, 61-72 – пр. |
4 |
|
|
|
|
|
|
13-60 |
– инв. |
|
5 |
однополосная, 4-х пр. |
120 |
28 |
8 |
прямое |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
однополосная, 4-х пр. |
180 |
24 |
8 |
1-60, 121-180 – пр. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-120 |
– инв. |
|
7 |
однополосная, 4-х пр. |
240 |
24 |
8 |
1-60 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
61-240 |
– инв. |
|
8 |
однополосная, 4-х пр. |
36 |
36 |
- |
1-24 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
25-36 |
– пр. |
|
9 |
однополосная, 4-х пр. |
48 |
36 |
- |
1-24 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
37-48 |
– пр. |
|
10 |
однополосная, 4-х пр. |
60 |
36 |
- |
1-12, 37-60 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
13-36 |
– пр. |
|
11 |
однополосная, 4-х пр. |
72 |
36 |
- |
1-60 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-72 |
– пр. |
|
12 |
однополосная, 4-х пр. |
120 |
36 |
8 |
инверсное |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
однополосная, 4-х пр. |
180 |
36 |
8 |
1-120 |
– инв. |
4 |
|
|
|
|
|
121-180 – пр. |
|
|
14 |
однополосная, 4-х пр. |
240 |
36 |
8 |
1-60, 181-240 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-180 – пр. |
|
|
15 |
однополосная, 4-х пр. |
36 |
28 |
- |
1-12 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
13-36 |
– пр. |
|
16 |
однополосная, 4-х пр. |
48 |
32 |
- |
1-12, 37-48 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
13-36 |
– пр. |
|
17 |
однополосная, 4-х пр. |
72 |
48 |
- |
1-24 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
25-72 |
– пр. |
|
18 |
однополосная, 4-х пр. |
120 |
48 |
8 |
1-60 – инв. |
4 |
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61-120 – пр. |
|
|
19 |
однополосная, 4-х пр. |
180 |
48 |
8 |
1-120 – пр. |
4 |
|
|
|
|
|
|
121-180 – инв. |
|
|
20 |
однополосная, 4-х пр. |
240 |
48 |
8 |
1-60, 181-240 – пр. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-180 – инв. |
|
|
21 |
однополосная, 4-х пр. |
36 |
48 |
- |
1-24 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
25-36 |
– инв. |
|
22 |
однополосная, 4-х пр. |
48 |
48 |
- |
1-36 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
37-48 – пр. |
|
|
23 |
однополосная, 4-х пр. |
60 |
48 |
- |
1-24 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
25-60 – пр. |
|
|
25 |
однополосная, 4-х пр. |
120 |
36 |
8 |
1-60 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-120 – пр. |
|
|
26 |
однополосная, 4-х пр. |
180 |
48 |
8 |
1-60 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
61-180 – инв. |
|
|
27 |
однополосная, 4-х пр. |
240 |
24 |
8 |
1-60 – инв. |
4 |
|
|
|
|
|
|
61-240 – пр. |
|
|
28 |
однополосная, 4-х пр. |
36 |
36 |
- |
прямое |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
однополосная, 4-х пр. |
48 |
48 |
- |
1-12, 37-48 – пр. |
4 |
|
|
|
|
|
|
13-36 |
– инв. |
|
30 |
однополосная, 4-х пр. |
60 |
28 |
- |
1-12 |
– пр. |
4 |
|
|
|
|
|
13-60 |
– инв. |
|
4.АМПЛИТУДНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Воснове построения цифровых систем передачи (ЦСП) с временным разделением каналов (ВРК) лежит теорема Найквиста-Котельникова, которая гласит: непрерывный во времени сигнал c(t), спектр которого ограничен
полосой частот от 0 до fв , полностью определяется последовательностью своих мгновенных значений, которые берутся в точках, отсчитываемых
через интервалы времени, Tд ≤ 1/2fв или с частотой fд > 2 fв .
Процесс преобразования непрерывного во времени и ограниченного по спектру сигнала c(t) в сигнал c(N·Tд), определенный в точках отсчета Tд, 2Tд, …
NTд – называется дискретизацией.
Значения сигнала c(NTд) в точках отсчета называются дискретами или
отсчетами. При этом отсчеты N канальных сигналов передаются по общей линии связи не одновременно, а поочередно, так, чтобы каждому канальному сигналу на
28
интервале времени Tд предоставлялся свой временной интервал
|
|
= |
Т |
д |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
к |
|
N |
|
|
|
|
||
,
называемый канальным интервалом.
Длительность канального интервала (рис.15) равна τк= τи+ τз (где τи –
длительность импульса, τз – защитный интервал).
Интервал времени между двумя соседними отсчетами в одном сигнале (или канале) называется периодом дискретизации Tд=τк·N. Например, если fд = 8 кГц,
то в течение 1 секунды в каждом канале формируется 8000 отсчетов.
Суть теоремы отсчетов состоит в том, что если необходимо передать непрерывный и ограниченный по спектру сигнал c(t), то необязательно передавать его непрерывно, а достаточно передать его отдельные мгновенные значения, взятые через интервалы времени Tд. Между отсчетами сигнала одного канала можно передавать отсчеты сигналов других каналов с теми же параметрами дискретизации (рис.15). Таким образом, реализуется временное разделение каналов.
Для правильного разделения канальных сигналов на приеме (рис.15)
добавляется синхросигнал (СС), который чем-то (амплитудой, длительностью и т.д.) отличается от импульсов канальных сигналов.
Операция дискретизации осуществляется с помощью канального электронного ключа (ЭК) (рис.16), на один вход которого поступает первичный сигнал с(t), ограниченный по спектру частотой fв, а на управляющий -
периодическая последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ) f(t) с
периодом Тд, представляющая собой переносчик. Каждый импульс переносчика открывает ключ на время своей длительности и Тд. Длительность и зависит от количества каналов.
29
S1(t) |
|
c1(t) |
|
|
|
|
|
t |
|
Тд |
с2(t) |
|
|
|
S2(t) |
|
|
|
|
t |
S3(t) |
|
с3(t) |
|
|
|
τи |
τз |
|
|
|
|
|
Sгр(t) |
з |
|
|
|
|
|
|
τк |
|
1 |
2 3 |
Тд |
N CC 1 2 3 |
N CC 1 2 3 |
|
|
t
t
N CC 1 2 3
Рис.15. К пояснению метода временного разделения каналов
Операцию дискретизации рассматривают как амплитудно-импульсную
модуляцию. Поэтому дискретизированный сигнал называют АИМ – сигналом, а
ключ - АИМ – модулятором (рис.16).
|
|
|
|
|
|
|
f(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c(t) |
|
|
SАИМ(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SАИМ(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tд |
|
|
|
|
|
|
|
|
c(t)- огибающая |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
fН |
fВ |
|
|
f(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
τ |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.16. Преобразование аналогового сигнала в АИМ-сигнал.
С математической точки зрения операция дискретизации соответствует умножению дискретизируемого сигнала с(t) на импульсный переносчик f(t). В
общем виде АИМ-сигнал можно описать следующим аналитическим выражением:
30