7.2. Преобразователи частоты

В системах передачи с частотным разделением каналов применяется преимущественно модуляция с ис­пользованием для передачи только одной боковой полосы частот. Для этого служат преобразователи часто-

ты — модуляторы и демодуляторы. По характеру применяемых в пре­образователях нелинейных элементов преобразователи подразделяются на пассивные и активные. Пассивными называются преобразователи, кото­рые содержат пассивные нелинейные элементы — обычно полупроводнико­вые диоды. Активными называются преобразователи, в которых применя­ются активные элементы, главным образом транзисторы.

Двойная двухтактная кольцевая схема пассивного преобразовате­ля приведена на рис. 7.2, а. Напряже­ние несущей частоты F_v попеременно закрывает и открывает пары диодов 1—2 и 3—4, вследствие чего ток сигнала с частотой F_H меняет свое направление (рис. 7.2, б). На выходе преобразователя ток несущей часто­ты и ток сигнала будут отсутствовать.

Балансный пассивный преобразо­ватель мостового типа (рис. 7.3) дей­ствует как ключ, шунтирующий цепь между входом и выходом в течение положительных полупериодов несу­щей частоты и размыкающий этот шунт в течение отрицательных полупериодов. Достоинством пре­образователей мостового типа явля­ется уменьшение количества транс­форматоров. В аппаратуре систем передачи с частотным разделением каналов индивидуальные преобра-

зователи строятся по мостовой схеме, а групповые — по кольцевой.

В связи с созданием высококаче­ственных транзисторов и интеграль­ных микросхем в аппаратуре систем передачи стали применяться актив­ные преобразователи частоты. Прин­цип устройства акт и вного одно-тактного преобразователя пояснен рис. 7.4, а. Возможность преобразо­вания частоты объясняется тем, что входная вольт-амперная характери­стика транзистора (рис. 7.4, б) по­добна такой же характеристике полупроводникового диода. Ток в на­грузке Ян коллекторной цепи при воздействии синусоидального сигна­ла преобразуемой частоты f и тока несущей частоты F содержит состав­ляющие с частотой несущего тока и токов боковых частот и, кроме того, ряд комбинационных составляющих.

7.3. Автоматическая регулировка усиления

Затухание канала связи зави­сит от частоты и погодных условий. Особенно подвержены влиянию мете­орологических условий воздушные линии передачи (рис. 7.5, а). В кабельных линиях передачи на изменение затухания (рис. 7.5, б) оказывают влияние частота

81

и температура грунта, причем с повы­шением температуры грунта затуха­ние цепи "£вязи возрастает. Колеба­ния затухания цепи могут привести к значительным изменениям уровней сигналов на входах усилителей. Увеличение затухания тракта переда­чи вызывает уменьшение слышимо­сти сигнала и увеличение мешающего действия помехи. Уменьшение^ зату­хания линии приводит к увеличению уровней на входах промежуточных и оконечных усилителей, что в свою очередь ведет к появлению нелиней­ных искажений и переходных влия­ний между каналами. Для устране­ния этих явлений оконечную и проме­жуточную аппаратуру систем переда­чи снабжают устройствами для автоматической регулировки усиле­ния АРУ. Принцип действия АРУ пояснен на рис. 7.6.

Для управления работой прибо­ров АРУ используют специальный управляющий ток, называемый током контрольной частоты. Этот ток посылается с каждой оконечной станции и передается по цепи вплоть до второй оконечной станции. Ампли­туда и частота этого тока поддержи­ваются строго постоянными во Бремени. Если амплитуда тока посто­янна во времени на выходе передаю-

щей станции, то значение тока контрольной частоты, принимаемого в промежуточных усилительных пун­ктах и на второй оконечной станции, будет зависеть только от затухания цепи. Токи контрольных частот получают от общего генераторного оборудования оконечной станции. Частоту контрольного тока выбирают или в свободном промежутке между рабочими частотными полосами, или на краях частотной полосы группы каналов.

На промежуточной и оконечной станциях ток контрольной частоты проходит через регулятор РАРУ, управляемый устройством АРУ, уси­литель У и ответвляется в приемник контрольного канала ПКК, где проходит через узкополосный фильтр ФКЧ, усиливается усилителем У и выпрямляется выпрямителем В. Да­лее ток контрольной частоты поступа­ет в управляющее устройство УУ и при его помощи воздействует на РАРУ. В результате затухание РАРУ меняется таким образом, что если затухание цепи возрастает, то зату­хание РАРУ соответственно умень­шается, и наоборот. Сумма же затуханий цепи и регулятора РАРУ при этом остается неизменной.

В аппаратуре многоканальной связи различают следующие виды АРУ (см. рис. 7.5, б): плоскую, при которой усиление изменяется одина­ково на всех частотах рабочего диапазона; наклонную, при которой усиление в диапазоне рабочих частот изменяется тем больше, чем выше частота тока, т. е. при этом виде АРУ изменяется наклон частотной кривой усиления; криволинейную, обеспечи­вающую регулировку выпуклости кривой усиления.

Плоская и наклонная регули­ровки применяются в аппаратуре для воздушных линий, а все три вида АРУ — в аппаратуре для кабельных цепей, так как затухание в них меняется с изменением температуры грунта.

Для управления приборами каж­дого вида АРУ используются токи контрольных частот. Так, в системе передачи К-60П применяются три контрольные частоты 16, 112 и 248 кГц для управления наклонной криволинейной и плоской АРУ. В системе К-24Т контрольная частота 112 кГц.

Включение РАРУ возможно на входе усилителей или в их цепи отрицательной обратной связи. Схе­ма включения АРУ (см. рис. 7.6) ха­рактерна для систем передачи на воздушных линиях связи, где пара­метры изменяются в широком диапа­зоне и поэтому требуется регули­ровка затухания РАРУ в значитель­ных пределах. Для построения РАРУ используются несколько последова­тельно соединенных звеньев четы­рехполюсников, которые включаются или выключаются управляющим устройством УУ. В таких типах АРУ (рис. 7.7) в качестве управляющего устройства применяется двигатель Д, который передвигает движок РАРУ под действием тока контрольной частоты. Системы АРУ с двигателями называются электромеханиче­скими.

Устройства АРУ включаются в цепь отрицательной обратной связи ООС усилителя У (рис. 7.8). Затухание регулятора. РАРУ изменя­ется терморезистором, который полу­чает ток подогрева из приемника контрольного канала ПКК- Значение этого тока изменяется пропорцио­нально изменению уровня контроль­ной частоты. При этом рост уровня контрольной частоты вызывает уме­ньшение затухания РАРУ в цепи ООС и вследствие этого уменьшение усиления усилителя и наоборот. Такие системы АРУ называются термоэлектрическими. Вклю­чение РАРУ в цепь ООС усилителя

используется в системах передачи на кабельных линиях, так как в них колебания затухания цепей при изменении температуры грунта про­исходят в небольших пределах. Так, например, при изменении температу­ры грунта от —2 до +18 °С за­тухание кабеля изменяется на 1,4 дБ при длине линии 20 км.

При необходимости одновремен­ного осуществления нескольких ви­дов регулировки (рис. 7.9) в цепь ООС усилителя включают каскадно регулируемые четырехполюсники Р1, Р2, РЗ, которые управляются со­ответствующими ПКК- Пределы ре­гулировки, достижимые при включе­нии регуляторов в цепь ОСС, примерно 7—12 дБ, что бывает недостаточным, и тогда часть эле­ментов регулировки включают на входе усилительного элемента (си­стемы К-60, К-300).

Помимо рассмотренных устройств АРУ, работающих от токов контроль­ных частот, в системах передачи на кабельных линиях широко применя-, ется грунтовая АРУ, для работы которой не требуются токи контроль­ных частот. Принцип устройства такой АРУ пояснен на рис. 7.10. В цепь отрицательной обратной связи ООС усилителя У включен терморезистор R, закопанный в грунт на глубине прокладки кабеля. С уве­личением, температуры грунта сопро­тивление^ R возрастает, ток в цепи ООС уменьшается, что вызывает рост усиления У, и, наоборот, уменьшение температуры грунта снижает сопро­тивление R и соответственно усиле­ние У. Такая АРУ применяется в необслуживаемых усилительных пунктах. Так как действие грунтовой АРУ определяется изменениями тем­пературы в месте закопки терморези­стора, а изменение затухания кабель­ной пары жил — изменениями темпе­ратуры грунта по всей длине усилительного участка, то грунтовая АРУ обеспечивает относительно гру­бую регулировку усиления.

Погрешность регулировки усиле­ния, накопившаяся за счет действия грунтовой АРУ в нескольких НУПах, компенсируется в ближайшем обслу­живаемом усилительном или око­нечном грунте.

стабилитроны VD1 и VD2, сопро­тивления которых изменяются от большего значения к меньшему в зависимости от увеличения ампли­туды сигнала (рис. 7.11). Вследствие этого с увеличением уровня сигнала на входе ОА растет шунтирующее действие VD1 и VD2 на цепь передачи и на выходе ОА поддержи­вается постоянный уровень. Порог ограничения подбирается переключе­нием выводов входного трансформа­тора Т.

Сжиматели и расширители дина­мического диапазона речи. Устрой­ства для сжатия и расширения динамического диапазона речи слу­жат для повышения помехозащи­щенности телефонных каналов. Ди­намический диапазон речи D опреде­ляется десятичным логарифмом отношения наибольшего, значения звукового давления р_т„ к наимень­шему его значению p_min, наблюдаю­щемуся во время передачи речи, или отношения наибольшего ^_тах.и наи­меньшего U_min значений напряжения разговорного тока, т. е.

Динамический диапазон составляет 35—45 дБ.

Шумы, существующие в теле­фонных каналах, маскируют слабые составляющие разговорного тока. Поэтому предельный динамический диапазон, пропускаемый телефонным каналом,