lecsist1_1

22

вують при передачі по симетричному кабелю, при цьому всі пари одного кабеля використовують для передачі в одному напрямку, а всі пари другого кабеля - для каналів зворотного напрямку.

На повітряних лініях та в інших колах, де застосування одноканальної системи неможливе чи невигідне, для двобічного зв‟язку використовують двопрово-

дову двосмугову систему (рис. 2.15).

На виходах канальних фільтрів КФ кінцевої станції А формується груповий сигнал у спектрі f1A ... f2A. На кінцевій станції Б на виходах канальних фільтрів формується груповий сигнал в спектрі f1Б ... f2Б.

Таким чином лінійні спектри частот протилежних напрямків різні. Розподіл спектрів різних направлень здійснюється фільтрами нижніх та верхніх частот НФА та НФБ, які називаються направляючими фільтрами.

Рис 2.15

На кінцевих станціях вони запобігають попадання сигналу з виходу підсилювача передавання на вхід підсилювача приймання, запобігаючи його перенавантаженню. На підсилювальних станціях ці фільтри ліквідують можливість самозбудження.

Рис. 2.16

Недоліки двопроводової двоканальної системи - необхідність включення в тракт великої кількості направляючих фільтрів, що здорожує апаратуру і погіршує якість зв‟язку, оскільки фільтри вносять перекручення.

В якості розв’язуючих пристроїв (РП) звичайно використовують диференційну систему. (рис 2.17)

23

4 3

4

Рис. 2.17

Диференційна система містить диференційний трансформатор з трьома обмотками, число витків яких дорівнює відповідно W1, W2, W3 та опір Zб.к., який має назву балансний контур. Якщо W1 = W3, диференційна схема є симетричною. До клем 1 – 1 під„єднується двопроводова лінія, до клем 2 – 2 – вхід каналу одного напрямку, до клем 4 – 4 – вихід каналу протилежного напрямку. Затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 повинно бути дуже великим, в ідеальному випадку – нескінченим. Розглянемо, в якому випадку виконується ця умова.

Будемо вважати підсилювач зустрічного напрямку джерелом напруги із внутрішнім опором Z4, який підключений до клем 4 – 4. Вхідний опір підсилювача прямого напрямку Z2 підключений до клем 2 – 2, вхідний опір двопроводової лінії Z1 – до клем 1 – 1. ( рис. 2.18)

Z2

W2

Рис. 2.18

Струми I1 та I2 проходячи по обмотках W1 та W3 створюють в трансформаторі магнітні потоки, які направлені в протилежні сторони. Якщо ці потоки рівні, то ЕРС, яка наводиться в обмотці W2 дорівнює нулю, та струм через опір Z2 проходити не буде. Тобто затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 буде нескінченно великим. Так як W1 = W2 , необхідно, щоб I1 = I3. Ця умова буде виконана, якщо

Z1 = Zб.к.

24

Таким чином необхідно підібрати опір балансного контуру рівним вхідному опору лінії. Відповідна диференційна система має назву урівноваженої або збалансованої.

На практиці виконання цієї умови неможливе, так як вхідний опір лінії Z1 складним чином залежить від частоти. Тому в реальній диференційній системі затухання в напрямку 4 –2 завжди скінчене.

Існують РП з використанням активних приладів, які мають переваги перед пасивними схемами.

2.7. КІНЦЕВІ СТАНЦІЇ АНАЛОГОВИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ. 2.7.1. Перетворення частоти в аналогових системах передачі (АСП).

В сучасних АСП використовується метод ОБС, при якому вихідний сигнал

Це перетворення частоти може здійснюватись без інверсії спектру та з інверсією спектру. У першому випадку із АМ сигналу виділяється верхня бокова смуга частот, а в другому - нижня.

Рис. 2.20

При перетворенні також можливе перенесення спектру сигналу зверху донизу. Якщо при цьому частота несучого коливання більша максимальної частоти вихідного сигналу, здійснюється перетворення з інверсією. В протилежному випадку - перетворення без інверсії.

Метод ОБС потребує пригнічення бокової смуги частот, яка не використовується. Це частіше за все здійснюється смуговими фільтрами. На місці невикористованої бокової смуги передається бокова смуга частот сусіднього каналу.

25

fн1

Асз

fp

fн1-Fmin fн1+Fmin fн2

Асз

fp

fн2- fн2+Fmin

Рис. 2.22

Перехідні завади між каналами не виявляють значного впливу, якщо їх рівень на 60...70 дБ нижче рівня корисного сигналу, тобто затухання фільтру в смузі стримування повинно бути на 60...70 дБ вище затухання цього фільтру в смузі пропускання.

Перехідна область fp не повинна змінюватись з підвищенням частоти fн. Для каналу ТЧ fp= 2 0,3 кГц = 0,6 кГц.

Складність фільтру збільшується з підвищенням відносної ширини смуги розфільтрування fp/ fн, яке зменшується при підвищенні fн.

Найбільш прості й дешеві – це фільтри, які вміщують тільки конденсатори і котушки індуктивності (LC-фільтри). При вказаних вимогах до величини Ас.з. ці фільтри можна використовувати при fp/fн 0,02...0,025. Якщо перетворенню піддається канал ТЧ, у випадку застосування LC-фільтру fн повинно бути ≤30 кГц.

Спектри сучасних СП займають значно більш широку смугу частот. Тому для зменшення вимог до канальних фільтрів широко використовують багатора-

зове перетворення частоти.

Наприклад, необхідно перетворити вихідний сигнал 0,3...3,4 кГц у сигнал з діапазоном частот 104,6...107,7 кГц з інверсією бокової смуги. Застосовуючи несучу 108 кГц, можна вирішити задачу за допомогою одноразового перетворення частоти:

Уцьому випадку fp/fн=0,0056, що вимагає застосування складних і дорогих кварцових чи подібних до них фільтрів.

Увипадку дворазового перетворення частоти:

26

Рис. 2.24

На першому кроці перетворення:

fн1 =12кГц,

виділяється бокова смуга частот 12,3...15,4 кГц

fp/fн1=0,6/12=0,05, що дозволяє використовувати канальний LC-фільтр. На другому кроці:

fн2 = 120 кГц,

мінімальна частота сигналу, який перетворюється = 12,3 кГцfp/fн2=2 12,3/120=0,205, що також дозволяє використати нескладний LC-

фільтр.

Використання багаторазового перетворення призводить до зростання загального числа модуляторів і фільтрів, а також числа різнотипових фільтрів. Розглянемо це на прикладі утворення лінійного спектру 92,6...139,7 кГц 12-канальної СП, інвертованого відносно вихідного спектру.

Одноразове перетворення

140 кГц

Рис. 2.25

fp/fн < 2*0,3/96=0,00625

Необхідно застосувати 12 різнотипних і складних фільтрів.

При використанні в кожному каналі дворазового перетворення частоти можна спростити застосовуємі фільтри, що застосовуються. Однак, загальна кількість їх подвоюється, а число типів збільшується на 1.

27

Мінімальна відносна смуга розфільтрування на другому кроці:

fp/fн2=2х8,3/148=0,11

Для зменшення загальної кількості перетворень і числа типів фільтрів індивідуальне перетворення частоти поєднують з груповим, при якому перетворюється спектр групи каналів, тобто використовуються групові модулятори.

28

Рис. 2.27

В кожній групі здійснюють індивідуальне перетворення і утворюють трьохканальний сигнал 12,3... 23,4 кГц. На другому кроці здійснюється групове перетворення з несучими 116, 128, 140 і 152 кГц. Фільтрам виділяється нижня бокова смуга, яка вміщує спектри трьох каналів кожної групи. Порівняно з попередньою схемою загальна кількість перетворювачів зменшилась з 24 до 16, а кількість типів фільтрів з 13 до 7. Також зменшується число різних несучих частот, тобто спрощується генераторне обладнання. Таким чином застосування групового перетворення частоти підвищує ступінь уніфікації обладнання.

2.7.2 Перетворювачі частоти

Перетворювач частоти містить амплітудний модулятор, в якому здійснюється процес перетворення частот, і фільтр, який виділяє із перетвореного сигналу бокову смугу частот, яка використовується. На вході і виході модулятора звичайно включають підсилювачі, які забезпечують сталість опорів навантаження джерела сигналу та навантаження модулятора.

fн

Рис. 2.28

В модуляторах застосовують нелінійні елементи (діоди чи транзистори), в яких залежність між струмом і напругою має нелінійний характер. Розглянемо на прикладі діоду.

29

Рис. 2.29

Якщо на діод подати суму двох напруг – несучого коливання з частотою fн і сигналу, який перетворюється, з частотою Fc, струм через діод буде мати несинусоїдальну форму. Цей струм, окрім складових з частотами fн і fн Fc, містить складові Fc, 2fн, 2Fc, і т.д., які є побічними продуктами перетворення.

У функцію фільтру входить також задача пригнічення цих побічних продуктів. Але деякі побічні продукти можуть співпадати по спектру з корисною боковою смугою. Тоді пригнітити їх за допомогою фільтру буде неможливо. Тому необхідно прямувати до зменшення амплітуд цих продуктів. Це може бути досягнуто ускладненням схеми модулятора.

Із великої кількості модуляторів найбільш поширене застосування в СП з частотним розділенням каналів знаходять балансні модулятори, в яких здійснюється пригнічення несучого коливання.

U

Рис. 2.30

Це забезпечується тим, що струми від джерела сигналу з частотою протікають через верхню і нижню напівобмотки вихідного трансформатора в протилежних напрямках, і величини цих струмів однакові. Вихідний струм містить складові вигляду:

m n (2k+1) , де m, k – будь – які цілі невід„ємні числа. Поліпшена схема модулятора - подвоєний балансний модулятор.

Спектр частот на виході даного модулятора має вигляд

(2m+1) n +(2k+1) .