Системы с частотным разделением каналов

СИСТЕМЫ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

4.1. Принцип построения систем

Построение систем передачи, ра­ботающих на принципе ЧРК, опре­деляется рядом факторов и в том числе свойствами линий передачи, которые используются для органи­зации связи.

Если связь будет организована по двухпроводным воздушным или ка­бельным линиям и в обоих направ­лениях будет использован один и тот же спектр (одна и та же полоса) частот с применением двусторонних усилителей (см. п. 3.3), то такой спо­соб организации связи называется двухпроводным однополосным. При­менение этого способа возможно и целесообразно только на низких частотах (менее 4000 Гц). На более высоких частотах, где затухание ли­ний связи растет и, следовательно, должно увеличиваться и усиление усилителей, возникают трудности в обеспечении больших значений пере­ходных затуханий дифференциаль­ных систем и, следовательно, услож­нения балансного оборудования их.

Поэтому для организации двусто­ронних связей по двухпроводным воздушным и кабельным линиям связи применяются принцип частот­ного разделения не только каналов, но и направлений передачи. При этом одна полоса частот использу­ется для размещения каналов, ра­ботающих в одном направлении, а другая в обратном. Этот способ но­сит название двухпроводного однопо­лосного. Так организуется связь по воздушным, реже кабельным двух­проводным линиям связи.

Разделение полос частот, исполь­зуемых в разных направлениях пере­дачи, осуществляется направляющи­ми фильтрами Z1 и Z2, включаемы­ми на оконечных и промежуточных усилительных станциях (рис. 4.1).

Чем большее число каналов орга­низуется, тем более высокие частоты занимаются в линии связи и тем большее затухание она имеет. Это значит, должно увеличиваться и уси­ление промежуточных усилителей, а следовательно, и затухание направ­ляющих фильтров, так как в про­тивном случае имеющая место цепь обратной связи может привести  к неустойчивости организуемых свя­зей (на рис. 4.1 цепь обратной связи показана штриховой линией). Для предотвращения этого можно более часто расставлять промежуточные усилительные станции, чтобы огра­ничить значение требуемых усиле­ний и обеспечить реализуемое за­тухание применяемых фильтров. При этом двухпроводный двухполосный способ организации связи становится нерациональным. Боль­шое число промежуточных усили­тельных пунктов и сложность на­правляющих фильтров определяют стоимость всей магистрали. Следо­вательно, возникает необходимость в возможно большем упрощении промежуточных усилительных пунк­тов для уменьшения их стоимости.

Становится более целесообраз­ным использование четырехпроводных линий, где одна пара проводов используется в одном, а вторая - в обратном направлениях. Если при этом будет исключено влияние меж­ду используемыми парами, напри­мер, они будут расположены в раз­ных кабелях, то можно занимать в обоих направлениях одну и ту же полосу частот, т.е. использовать четырехпроводный однополосный спо­соб организации связи (рис. 4.2). Тогда промежуточные усилительные пункты не будут содержать сложных направляющих фильтров. Но при этом необходимо иметь двухкабельную линию связи, что, конечно, свя­зано со значительными экономичес­кими затратами.

Применение однополосного четырехпроводного способа на воздуш­ных линиях связи нецелесообразно вследствие малых величин переход­ных затуханий между парами проводов одной и той же столбовой линии.

Создание требуемой переходной защищенности в однокабельных сис­темах заставляет либо применять очень сильное и трудно осуществи­мое экранирование пар, работаю­щих в разных направлениях пере­дачи, либо переходить на коаксиаль­ные пары, при которых требуемые величины защищенности возможны. Из этих соображений в настоящее время для работы многоканальных систем передачи с числом каналов до 100 используются пары симмет­ричных кабелей в двухкабельных ли­ниях связи. Для систем, имеющих большее число каналов (до десяти и более тысяч каналов), используются коаксиальные пары.

На волоконно-оптических кабелях наиболее целесообразно использова­ние цифровых систем передачи, од­нако не исключено и использова­ние частотного способа разделения трактов и направлений передачи.

На основании изложенного мож­но представить себе принципы по­строения и в общих чертах структу­ру систем передачи при частотном разделении каналов.

Система передачи в своем составе должна иметь так называемое кана-лообразующее оборудование, назначе­нием которого является распределе­ние каналов по спектру частот. При этом спектр частот, в котором рас­полагаются каналы, выбирается ис­ходя из числа требуемых каналов, возможности и целесообразности из­готовления фильтрующих устройств, экономических соображений, сооб­ражений минимизации массы и раз­меров аппаратуры.

Системы передач должны рабо­тать по соответствующим линиям связи, каждая из которых может быть целесообразно использована в определенном диапазоне частот, на­пример, воздушные линии связи мо­гут быть использованы в диапазоне частот до 150 кГц, так как на более высоких частотах наблюдаются силь­ные мешающие влияния длинноволновых радиостанций. Линии связи симметричного кабеля целесообраз­но использовать, начиная с 12 кГц и примерно до 250 кГц, так как на более низких частотах зависимость километрического затухания цепей имеет сильно изменяющийся харак­тер, требующий очень сложных кор­ректирующих устройств. На более высоких (превышающих 250 кГц) частотах значительно снижаются пе­реходное затухание и защищенность, что затрудняет использование этих частот. На коаксиальных парах час­тоты ниже 60 кГц использовать не­целесообразно из-за низких значе­ний защищенностей. В многоканаль­ных системах при этом нижний пре­дел поднимается до 312 кГц и выше. Кроме этого, учитывая, что с увели­чением частоты затухание любых линейных трактов увеличивается, в каждом случае целесообразно зани­мать в линии наиболее низкие часто­ты из возможных.

Таким образом, при конструиро­вании любой системы передачи, ра­ботающей на принципе частотного разделения каналов, определяются как спектр, частот, появляющийся на выходе каналообразующей части ап­паратуры, так и спектр частот, ко­торый целесообразно занимать в ли­нейном тракте. Эти спектры в боль­шинстве случаев не совпадают, по­этому при разработке системы пере­дач необходимо согласовывать или, как говорят, «сопрягать» эти спект­ры с помощью особой аппаратуры сопряжения, являющейся неотъем­лемой частью каждой системы.