Лабораторная работа № 1 Избирательная связь

Цель работы – знакомство с организацией технологической связи на примере аппаратуры избирательной связи, получение практических навыков измерений электрических сигналов избирательной связи.

1. Основные понятия

С середины XX столетия на железнодорожном транспорте используется система тонального избирательного вызова. Учитывая линейное расположение станций вдоль железной дороги, оперативно-технологическая связь проектируется по групповому принципу (рис. 1). Групповой канал является наиболее экономичным с точки зрения использования линии при линейном расположении промежуточных пунктов (ПП). Он организовывается по воздушным и кабельным линиям связи [2, 3].

Рис. 1. Групповой принцип организации оперативно-технологической связи

Промежуточные пункты включаются параллельно в общий групповой канал. В этой системе связи от диспетчера, у которого установлена распорядительная станция, к исполнителю передаются вызывные комбинации импульсами переменного тока в диапазоне тональных частот от 316 Гц до 2000 Гц. Выбор именно этого частотного диапазона обусловлен средой передачи, т.е. возможностью эксплуатации аппаратуры как на воздушных, так и на кабельных линиях связи.

Для образования вызывных комбинаций используется многочастотный код. Значения частот должны быть выбраны так, чтобы обеспечить вызов необходимого числа промежуточных пунктов. Более того, вызывные частоты выбираются таким образом, чтобы их третьи гармоники не совпадали с вызывными частотами высокой частоты. Число кодовых комбинаций N, которое можно образовать из n частот по m частот в каждой комбинации, определяется следующим образом:

N = n (n – 1)^m-1 . (1)

При организации оперативно-технологической связи m = 2, тогда выражение (1) принимает следующий вид:

N = n (n – 1). (2)

На железной дороге используется двухпозиционный код СК 2/7, значения вызывных частот которого приведены в таблице № 1.

Таблица 1

Порядковый номер частоты	1	2	3	4	5	6	7
Значение вызывной частоты, Гц	316	430	585	795	1080	1470	2000

Общее число кодовых комбинаций, согласно выражению (2), равно 42. Вызывной сигнал состоит из двух частот, отличающихся друг от друга. Каждая вызывная комбинация обозначается двумя цифрами, которые соответствуют номерам вызывных частот первого и второго импульса. Сочетания одинаковых частот типа 11, 22, … 77 в качестве вызывных комбинаций не используются.

Для индивидуального вызова ПП используются 35 вызывных частот. Для вызова группы абонентов применяются комбинации 21, 12, 34, 45, 56, 67. Для последовательного вызова всех абонентов используется циркулярный вызов из восьми частот: 2-1-2-3-4-5-6-7.

Общая продолжительность избирательного вызова составляет 2,4 с. Продолжительность первого импульса составляет 0,8 с, а второго 1,6 с (рис. 2).

Рис. 2. Структура вызывного импульса

Выбор длительности посылки первого импульса определяется условиями уверенного его приема при наличии линейных шумов и передаваемых в канале речевых сигналов, а также несрабатывания приемника от действия помех в паузах между передачей кодированных сигналов. Так как амплитуда вызывных сигналов соизмерима по значению с амплитудой речевых сигналов, возникает необходимость использования временной защиты дешифратора от ложного срабатывания при наличии разговорных токов. Такая защита реализуется путем введения замедления на срабатывание его исполнительных элементов. Это достигается при длительности импульса 0,8 с.

В состав аппаратуры распорядительной станции РС (рис. 3) входят переговорное устройство ПУ, кнопочный пульт и датчик тонального избирательного вызова (ДТВ). Вызов посылается нажатием вызывной кнопки Кн на кнопочном пульте. Начинает работать генератор ДТВ, реле Р7, и в канал поступает вызывной сигнал. Аппаратура промежуточного пункта содержит телефонный аппарат ТА, усилитель передачи У1, усилитель приема У2 и приемник тонального избирательного вызова ПТИВ. На выходе ПТИВ срабатывает реле Р, которое включает звонок. Импульсы контроля работы звонка передаются через трансформатор в линию.

Рис. 3 Структурная схема избирательной связи с тональным вызовом

ПТИВ состоит из усилителя У3 и дешифратора. В состав дешифратора входят фильтры Ф1, Ф2 и Ф3, фиксатор первого импульса ФК1, фиксатор второго импульса ФК2, реле Р и звонок постоянного тока. Фильтры ПТИВ настраиваются следующим образом:

- Ф1 – на частоту первого импульса индивидуальной вызывной комбинации;

- Ф2 – на частоту второго импульса индивидуальной и групповой вызывной комбинации;

- Ф3 – на частоту первого импульса групповой вызывной комбинации.

Вызывной сигнал, приходящий из линии, усиливается усилителями У1, У2 и поступает на входы фильтров Ф1, Ф2 и Ф3. Первый импульс выделяется фильтром Ф1 (или Ф3 при групповом вызове) и воздействует на усилитель-фиксатор ФК1, который подготавливает цепь работы фиксатора ФК2. Второй импульс выделяется фильтром Ф2 и воздействует на фиксатор ФК2, создавая цепь для работы реле Р. Последнее включает звонок Зв. Импульсы контроля работы звонка передаются через трансформатор Т в линию.

В качестве датчика избирательного вызова используется распорядительная станция диспетчерского типа РСДТ-1М (рис. 4). Она предназначена для организации связи поездного диспетчера с дежурными по станции и рассчитана на обслуживание одного диспетчерского круга. РСДТ может использоваться и для других видов связи, например для организации линейно-путевой связи. Пульт станции РСДТ устанавливают в студии диспетчера. Также станция дает возможность организации диспетчерской связи с помощью обходных каналов высокой частоты проводных и радиорелейных линий связи.

Рис. 4. Схема датчика тонального избирательного вызова (ДТИВ)

Станция рассчитана на обслуживание 39 промежуточных пунктов на участке протяженностью 120 км и позволяет организовать подключение аппаратуры к групповым физическим цепям по 2- и 4-проводным схемам. Станция обеспечивает двухстороннее усиление разговорных токов и громкоговорящий прием речи диспетчером со стороны промежуточных пунктов, а также посылку в линию диспетчером индивидуального, группового и циркулярного вызовов. Питание аппаратуры осуществляется источником постоянного тока напряжением (242,4) В. Максимальный расчет тока при вызове – 1,6 А.

Генератор ДТИВ собран на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. В его коллекторную цепь включен колебательный контур. Он состоит из секционированной обмотки II трансформатора Т1, которая имеет семь выводов в соответствии с числом вызывных частот, и конденсатора С2. Контур настраивается на нужные вызывные частоты подключением параллельно конденсатору С2 отводов обмотки II трансформатора Т1 контактами реле Р1–Р6 при формировании индивидуальных и групповых комбинаций и щетками шагового искателя ШИ-11 при посылке циркулярного вызова.

Усилитель генератора буферный двухкаскадный собран на транзисторах VT2–VT4. Он обеспечивает стабильность частоты генератора при изменении нагрузки на его входе. Контур на нужную частоту при формировании первого импульса настраивается контактами первой группы фиксирующих реле Р1–Р3. Вызывная частота второго импульса образуется настройкой контура контактами фиксирующих реле Р4–Р6 второй группы.

В схеме кодирующего устройства используются три замедленных на отпускание реле РМ1, РМ2 и РМ3, каждое по 0,8 с. При нажатии кнопки Кн1 срабатывают фиксирующие реле Р1–Р3 в первой группе и реле Р5 во второй. Контактами этих реле создаются цепи подключения обмоток трансформатора Т1 для образования седьмой частоты в первом импульсе и второй частоты во втором импульсе по следующим цепям: отвод f₇Т1, контакты реле Р1, Р2, Р3, РМ1, конденсатор С2; f₂Т1, контакты реле Р1, Р5, Р6, РМ1, конденсатор С2.

При замыкании контактов реле Р1–Р5 через контакт Р7 создается цепь питания блокировочного реле Б, которое срабатывает и блокируется через контакт Б1–2. Этим же контактом подается плюс на шину блокировки реле Р1–Р6, что обеспечивает их работу после прекращения нажатия вызывной кнопки. Одновременно с реле Б срабатывает реле РМ1. Своими контактами реле РМ1 подключает конденсатор С2 к отводу f₇Т1, а также подает плюс на обмотку реле РМ2, которое срабатывает и своим контактом замыкает цепь питания РМ3. Контактом реле РМ3 1–2 создается цепь работы реле Р7, а контактом РМ3 3–4 – цепь удержания реле Б. Контактами реле Р7 выход усилителя подключается к линии, и с этого момента начинается посылка первого вызывного импульса. Реле РМ1–РМ3 имеют замедление на отпускание якоря 0,8 с. Таким образом, длительность первого импульса будет определяться временем замедления на отпускание якоря реле РМ1. После отпускания якоря реле РМ1 его контактом генератор перестраивается на частоту второго вызывного импульса, который поступает в линию.

ПТИВ с LC-фильтрами (рис. 5).

Ограничитель приемника выполнен на диодах VD1 и VD2. Порог ограничения устанавливается резисторами R1–R4, которыми задаются одинаковые токи смещения этих диодов в проводящем направлении. Резонансный усилитель собран на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Его усиление регулируется резистором R6. В коллекторную цепь транзистора включены колебательные LC-контуры (Ф1–Ф3). Каждый из контуров настраивается на частоту первого или второго импульса вызывного сигнала изменением емкости конденсаторов С_к и индуктивности обмотки II контурного трансформатора ТК. Контур Ф1 настраивается на частоту первого импульса, Ф3 – на частоту второго импульса, Ф2 – на частоту первого импульса группового и циркулярного вызова. Диоды VD4 и VD5 являются детекторами первого импульса сигнала. Каскад на транзисторе VT3 представляет собой электронное реле ЭР1, а трансформатор Т – схему выделения, которая совместно с транзистором VT2 называется электронным реле ЭР2. Транзистор VT2 выполняет роли детектора Д3 и электронного ключа ЭК.

Более подробно работу принципиальных схем ДТИВ и ПТИВ необходимо изучить в учебнике [2].

В последнее время на смену РСДТ-1М приходит цифровая распорядительная станция РСДТ-Ц, у которой используется более надежная элементная база. Эта станция имеет меньшие габариты и эргономична.

В настоящее время все большее распространение получил цифровой пункт промежуточной связи ППСЦ, который используется в качестве приемника тонального избирательного вызова. Он применяется в отделенческих телефонных сетях избирательной связи в качестве абонентской аппаратуры промежуточных станций. Его преимущества в сравнении с существующими вариантами ПТИВ, промпунктами ППС заключаются в использовании цифровых алгоритмов обнаружения тональных посылок на основе динамического спектрального анализа, что обеспечивает высокую помехозащищенность и устойчивость к ложному срабатыванию приемника от речевых сигналов. Использование микросхем и отсутствие электролитических конденсаторов во времязадающих цепях обеспечивают высокую надежность приемника.