Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТМ / Теория / TM_Lectures.pdf
Скачиваний:
107
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
6.53 Mб
Скачать

1.ЛИНИИ И КАНАЛЫ СВЯЗИ

1.1.Понятие о линии и канале связи

Линии связи являются основным, наиболее характерным и определяющим звеном системы передачи информации. От их состояния прежде всего зависит надежность действия систем телемеханики. Свойство, параметры и характеристики линий связи, а также их стабильность во времени и при изменении внешних условий определяют энергетические требования, предъявляемые к сигналу, оказывают влияние на его формирование и на используемые методы передачи, на принципы построения схемных решений приемопередающей аппаратуры.

Линия связи – это физическая среда, по которой передаются сигналы. Можно выделить два класса линий связи: проводные и беспроводные.

Проводные линии связи по использованию подразделяются на воздушные и кабельные. На воздушных линиях металлические провода подвешиваются к изоляторам, укрепленным на специальных опорах. Используемый провод может быть стальным, медным или биметаллическим. К числу проводных воздушных линий связи относятся и высоковольтные линии электропередач (ЛЭП), которые кроме своего основного назначения – транспортировки электрической энергии – используются в качестве линий связи.

Для сооружения кабельных линий связи применяют специальной конструкции систему металлических проводов – кабель, куда входят, кроме различного числа пар (чисел) проводов, дополнительные средства повышения механической и электрической прочности: специальная изоляция, свинцовые оболочки, битумные, резиновые, металлические покрытия. В зависимости от конкретного назначения и вида использования кабели укладывают либо в земляные траншеи, либо в специальную канализацию. К кабельным линиям могут быть отнесены и высоковольтные кабели распределительных силовых сетей на промышленных предприятиях. В отдельных случаях кабели применяются на воздушных линиях связи. Для проводных линий свойственен электрический процесс (движение свободных электронов), который и используется в качестве переносчика.

Беспроводные линии связи, как естественные физические среды, подразделяются на радио-, гидравлические, пневматические и акустические с воздушной средой линии.

Радиолинией, для которой характерен процесс распространения электромагнитных волн, принято называть околоземное и космическое пространство. Реально используемый диапазон частот для излучения электромагнитной энергии определяется частотами 3·10-4… 3·1012 Гц. В последние годы созданы генераторы оптического излучения – лазеры, возбуждающие электромагнитные колебания с частотами от 3·1012 до 3·1015 Гц. Существующая специфика излучения в этом диапазоне обусловила выделение его в так называемую оптическую линию связи. Что касается гидравлических линий, представленных водным

3

пространством морей и океанов, то переносчиком в них являются механические колебания самой среды – звуковые волны, возбуждаемые специальными вибраторами.

Сооружение линий связи требует больших капитальных затрат, в большинстве случаев значительно превосходящих затраты на аппаратуру телемеханики. Это обстоятельство является одной из основных причин, обусловливающих необходимость наиболее эффективного их использования. Пути решения такой задачи находят в создании многоканальных систем передачи информации и повышении пропускной способности каналов связи.

 

 

 

Таблица 1.1

Классификация линий связи по характеру используемых колебаний

 

 

 

 

Тип линии связи

Наименование линии связи

Диапазон частот, Гц

 

 

 

 

Механическая

Жесткая

< 10

 

Гидравлическая

< 10

 

Пневматическая

< 10

Акустическая

Акустическая с воздушной средой

10 K10 6

 

Гидроакустическая

10K107

Электрическая

Воздушная

0K2 105

(проводная)

 

 

 

Симметричный кабель

0K106

 

Коаксиальный кабель

0K15 106

Радио

Радиосвязь

3 104 K3 1012

(беспроводная)

 

 

 

В том числе волны:

длинные

3 104 K3 105

 

 

средние

3 105 K1,5 106

 

 

промежуточные

1,5 106 K3 106

 

 

короткие

3 106 K3 107

 

 

метровые

30 106 K300 106

 

 

дециметровые

300 106 K3 109

 

 

сантиметровые

3 109 K30 109

 

 

миллиметровые

30 109 K300 109

 

 

децимиллиметровые

300 109 K3 1012

 

Радиорелейная

 

30 106 K3 1010

 

Космическая

30 106 K3 1010

Оптическая

Оптическая с открытой средой

0,3 1015 K1 1015

 

Волоконно-оптическая

0,3 1015 K0,8 1015

Канал связи – это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщений по линии связи с заданной степенью верности от источника приемнику. Может быть организовано много каналов связи для передачи сообщений многим приемникам (ТУ) или от многих источников (ТИ, ТС) по одной линии связи.

4

Втехнике передачи информации находят применение механические, акустические, оптические, электрические и радиоканалы, различаемые по используемым линиям связи и по физической природе сигналов.

Втелемеханике наибольшее применение нашли три типа каналов: электрические, радио- и оптические. Основным, но не единственным признаком в пределах каждого вида каналов обычно служит диапазон рабочих частот

(табл. 1.1).

Если проводные линии связи используются только для передачи телемеханической информации, то они называются физическими проводными линиями, которые можно многократно использовать для передачи многих сообщений, применяя при этом методы частотного или временного разделения сигналов. Несмотря на то, что физическая цепь является лучшим вариантом для организации каналов связи, вариант этот дорог и прокладка такой цепи на большие расстояния производится в исключительных случаях. Как правило, по проводным линиям связи передается информация связи (телеграфные и фототелеграфные сообщения, телефонная связь, передача данных и т.д.), а для целей телемеханики предназначается телефонный или телеграфный канал, т.е. выделяется определенная полоса частот.

При скоростях передачи информации 50…75 бод применяются телеграфные каналы, а при скорости передачи до 4800 бод – телефонный канал. При более высоких используются телевизионные каналы. Если необходимо передать всего одно или два телемеханических сообщения, то это можно осуществить по занятому телефонному каналу не прерывая разговор, т.е. без выделения специальной полосы частот.

Каналы связи для передачи телемеханической информации можно организовать не только по проводным линиям связи, но и по линиям электроснабжения и по радиотракту.

Независимо от числа линий связи каналы должны быть, во-первых, надежны и, во-вторых, уровень помех в линии связи не должен превышать допустимый во избежание нарушения достоверности передачи.

Каналы передачи информации состоят из линии связи, модулятора и демодулятора (кроме случая, когда для передачи используется простая модуляция, при которой сигнал в линии связи совпадает с сигналом датчика), кодирующего

идекодирующего, а также решающих устройств, позволяющих с высокой степенью достоверности принять и передать сообщение. Для увеличения надежности передачи применяются также каналы обратной связи. Варианты структур каналов приведены на рис. 1.1.

Решающее устройство Р служит для классификации сомнительных сигналов, отождествляя их с достаточно высокой степенью достоверности с состоянием источника информации или с определенным кодом.

Канал связи начинается со входа передатчика и оканчивается выходом приёмника.

5

6

1

ИИ

 

2

ИИ

 

3

ИИ

 

4

ИИ

 

5

ИИ

 

6

ИИ

 

7

ИИ

 

М

К

М

К

М

Р

К

М

Р

К

М

Р

К

М

ЛС

ЛС

ЛС

ЛС

ЛС

ПК

ЛС

ОК

ПК

ЛС

ОК

 

 

 

ПИ

 

ДМ

 

ПИ

 

ДМ

ДКУ

ПИ

ДМ

ДКУ

Р

ПИ

ДМ

ДКУ

Р

РИ

ДМ

ДКУ

Р

РИ

ДМ

ДКУ

Р

РИ

Рис. 1.1. Варианты структур каналов передачи информации:

1 – элементарная; 2 – с модуляцией; 3 – с модуляцией и кодированием; 4 – с решающим устройством на приёме; 5 – с решающим устройством на приёме и передаче; 6 – с информационной обратной связью; 7 – с решающей обратной связью

6