Глава 2. Цифровые развязывающие устройства

Для разделения направлений передачи и приема существуют дифференциальные системы. Они могут быть реализованы либо на резисторах (рис.2.1.б), либо на трансформаторах (рис.2.1а). В этих дифференциальных системах используется принцип моста. Когда мост сбалансирован (продольные плечи моста подобны), сигналы передатчика не проникают в приемник и в идеальном случае происходит развязка направлений передачи и приема.

В трансформаторной дифференциальной системе используется тот же принцип моста:

W₁ и Z_Л – одно плечо моста;

W₂ и Z_Б – другое продольное плечо моста;

Впервые дифференциальная система на трансформаторах была предложена в 1908 г. русским ученым Коваленковым. В случае, если

Рисунок 2.1.а Рисунок 2.1.б

а_1-4=а_1-2=3 дБ

Условие баланса моста:

ПД –передатчик;

ПРМ – приемник;

Z_Л – сопротивление линии связи.

балансное сопротивление (Z_Б) точно совпадает с параметрами линии связи, то в этом случае наблюдается максимальное затухание в направлении а_4-2. Однако реально линия – распределенная система, поэтому изначально нельзя точно сбалансировать дифференциальную систему. В результате этого наблюдается появление эхо-сигналов.

Если эхо-сигналы приходят с небольшой задержкой (менее 10 мс), то такие помехи ухом не воспринимаются. Однако, если сигналы передаются по спутниковым каналам, то задержка может быть до 500 мс и более, что приводит к срыву передаваемого сообщения. Из-за конечного значения переходного затухания а_{4 – 2} появляется дополнительная неравномерность амплитудно-частотных искажений как в тракте передачи, так и в тракте приема, даже если АЧХ каждого направления идеальна. В среднем величина затухания а_4-2=10 дБ.

Развитие микроэлектроники и методов адаптивной фильтрации привели к поиску новых алгоритмов разделения направлений передачи и приема.

2.1. Абсолютный компенсационый метод (акм)

ФФ – формирующий фильтр;

g₄₂(nT) – импульсная реакция эхо-тракта;

S_ЭХО­(nT)=x(nT)*g₄₂(nT) – отсчеты эхо-сигнала.

Принцип работы.

Сигнал x(nT) поступает одновременно на передатчик и на формирующий фильтр. Задача формирующего фильтра – сформировать паразитный сигнал (оценку выходного сигнала), который являлся бы точной копией эхо-сигнала: . Формирующий фильтр производит операцию свертки передаваемого сигнала x(nT) с заранее снятой импульсной реакцией .

либо снимается заранее, либо с помощью градиентных методов сводится к минимуму среднеквадратической ошибки.

Эхо-сигнал компенсируется в вычитателе. На выходе вычитателя будет:

L_ПРИН.(nT)= x(nT)*g₄₂(nT)+y(nT) - y(nT).

Таким образом для борьбы с помехой была использована искусственно выработанная помеха, которая в идеальном случае точно повторяет реальную помеху и компенсирует ее с большой точностью.

Преимущества системы разделения направлений передачи и приема на основе АКМ:

1. Адаптивность (происходит адаптация системы под параметры канала связи).

2. Возможна микроминиатюризация устройства в связи с развитием цифровой техники.

3. Величина переходного затухания между трактами передачи и приема достигает 40 дБ, а значит данную систему можно использовать в спутниковых системах связи.

Недостатки:

1. Сложность реализации операции свертки формирующим фильтром в реальном масштабе времени из-за большого количества операций умножения.

2. Достаточно большой уровень собственного шума. Это приводит к невозможности подстройки алгоритма при соизмеримости уровня шума канала связи с собственным шумом формирующего фильтра.

3. Невозможность подстройки параметров формирующего фильтра при наличии принимаемого сигнала.