Многоканальные системы передачи с частотным разделением каналов

ГЛАВА 2. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С

ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

2.1. ПОСТРОЕНИЕ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ С ЧРК

Современные МСП с ЧРК состоят из трех основных частей:

каналообразующей аппаратуры, аппаратуры сопряжения и аппаратуры линейного тракта (рис. 2.1).

    Каналообразующая аппаратура (КА) является стандартной для различных систем. Она предназначена для создания каналов с характеристиками, соответствующими определенным нормам. Эта аппаратура устанавливается на оконечных и переприемных станциях.           

   Аппаратура сопряжения (АС) преобразует спектр частот на выходе каналообразующей аппаратуры (типовой преобразовательной аппаратуры) в определенный для СП линейный спектр частот. Для разных СП аппаратура сопряжения различна, так как различаются их линейные спектры частот. Она может содержать одну или две ступени преобразования. Две ступени применяются   тогда, когда спектр частот на выходе КА и линейный спектр частично или полностью совпадут. Располагается АС на оконечных и переприемных станциях.

    Аппаратура линейного тракта (АЛТ) состоит из аппаратуры, устанавливаемой на оконечных и промежуточных станциях, и среды распространения. Оконечная аппаратура линейного тракта создает наиболее благоприятные условия для передачи по направляюшей среде полученного на выходе АС линейного спектра  частот. Она обычно состоит из усилителей, устройств автоматической регулировки уровней, направляющих фильтров и т. д. В качестве направляющей среды могут быть использованы кабели,

радиорелейные линии, воздушные линии и др.    Аппаратура линейного тракта промежуточных станций содержит усилительные и корректирующие устройства и устройства автоматической регулировки уровней (АРУ) т.е. она предназначается для усиления многоканального сигнала, поддержания постоянства его уровня и  корректирования амплитудно-частотных (АЧИ) и фазочаст отных (ФЧИ) искажений.

Рис. 2.1. Основные составные части МСП: КА-каналообразующая аппаратура; АС-аппаратура сопряжения; АЛТ-аппаратура линейного тракта

2.2. ФОРМИРОВАНИЕ КАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В МНОГОКАНАЛНЫХ  СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ С ЧРК

Методы передачи АМ сигналов

     В МСП с ЧРК за каждым каналом в линии закрепляется определенный спектр частот, поэтому чем более узкую полосу    частот занимают канальные сигналы, тем большее число каналов    можно организовать в полосе частот, отведенной для передачи в   линии. Это положение легло в основу выбора метода формирования канального сигнала. Кроме того, выбранный метод должен   обеспечивать необходимую помехозащищенность.

     Формирование канальных сигналов в СП с ЧРК можно осуществить, используя амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) или  фазовую (ФМ) модуляции. Если принять, что в качестве несущей частоты (переносчика) используется гармоническое колебание

,а исходного (модулирующего)сигнала – гармоническое колебание ,то выражения для модулированных колебаний будут иметь следующий вид:

при АМ

                              ,                            (2.1)

где т -коэффициент глубины модуляции;             

при ЧМ

 

                             }                            (2.2)

где т_f- индекс частотной модуляции;

при ФМ

 

               }  ,                    (2.3)

где т_φ- индекс фазовой модуляции; I_k(m_f) и I_k(т_φ) функ-

цйи Бесселя k-го порядка первого рода.

   Как видно из (2.1), при АМ модулированное колебание имеет дискретный спектр, состоящий из колебания несущей частоты  и двух боковых частот (ω±Ω). Из (2.2) и (2.3) видно, что модулированные колебания при ЧМ и ФМ отличаются только начальными фазами и индексами модуляции. На основании этого можно сказать, что для выбранного вида модулирующего сигнала их спектры практически одинаковы. В отличие от АМ при ЧМ и ФМ модулированное колебание имеет бесконечное число дискретных составляющих, образующих верхнюю и нижнюю боковые полосы спектра, симметричные относительно несущей частоты. Амплитуды этих составляющих зависят от индекса модуляции.

   Следует отметить, что если модулирующий сигнал представляет собой сложное колебание, например ,то спектры модулированных колебаний будут состоять из несущей частоты и боковых полос (ω±kΩ_i). Кроме того, спектр ФМ колебания будет несколько шире спектра ЧМ колебания. Объясняется это тем, что при ЧМ индекс модуляции обратно пропорционален частоте модулирующего сигнала (Ω_i), а при ФМ он не зависит от Ω_i

     Как видно из (2.2) и (2.3), уменьшение индекса модуляции сужает полосу частот, необходимую для передачи модулированного колебания. При малом индексе модуляции (значительно меньше 1) спектры ЧМ и ФМ колебаний, так же как и спектры АМ колебания, состоят из несущей частоты и двух боковых частот. Следовательно, с точки зрения получения наименьшей ширины полосы частот канального сигнала можно  использовать АМ или с малыми индексами модуляции ЧМ и ФМ.

    Однако необходимо отметить, что выигрыш в помехозащищенности при ЧМ и ФМ по сравнению с АМ имеет место лишь при индексе модуляции, превышающем единицу, т.е. тогда, когда спектр модулированного колебания при ЧМ и ФМ становится значительно шире спектра при АМ. Поэтому в проводных СП с ЧРК для формирования канальных сигналов применяется АМ, которая позволяет осуществить передачу одной боковой по-

лосы (ОБП). Амплитудная модуляция с передачей ОБП обладает большей помехоустойчивостью, чем ЧМ и ФМ с малыми индексами модуляции, и дает озможность сформировать канальные сигналы наименьшей ширины.

    В радиорелейных и спутниковых СП, у которых уровень помех в линии весьма значителен, применяются ЧМ или ФМ с индексами модуляции больше единицы, как наиболее помехоустойчивые виды модуляции. В СП дискретных и телеграфных

сигналов применяются ЧМ и ФМ. Использование ограничителей амплитуд на приемной станции позволяет при этих видах модуляции уменьшить влияние колебаний уровня сигнала, помех и искажений в каналах и тем самым снизить вероятность ошибок.

Кроме того, ЧМ применяется в некоторых СП факсимильных сигналов по каналам ТЧ.

     Из (2.1) видно, что исходный сигнал содержится только в боковых полосах частот, поэтому для его восстановления на приеме не обязательно наличие всего спектра АМ колебаний. Учитывая это, формирование канальных сигналов можно осуществлять путем передачи: двух боковых полос частот и несущей; одной боковой полосы частот и несущей; двух боковых полос частот без несущей; одной боковой полосы частот без несущей; одной боковой полосы частот, несущей и части второй боковой полосы

частот.

     Выше отмечалось, что основным методом формирования канальных сигналов в МСП с ЧРК является метод АМ с ОБП. Однако иногда оказывается более целесообразным использовать другие методы передачи АМ сигналов при формировании канальных сигналов. Рассмотрим эти методы с целью определения особенностей организации связи при использовании каждого из них.