Многоканальные системы передачи с частотным разделением каналов, страница 4

Схема, реализующая этот метод, приведена на рис. 2.7. Она состоит из двух плеч, объединяемых на входе и выходе с помощью развязывающих устройств (РУ). На модулятор (М₂,) одного плеча исходный сигнал и несущая частота подаются сдвинутыми по фазе на π/2 относительно сигнала и несущей частоты, подаваемых на модулятор (М₁) другого плеча. В результате на выходе схемы будет колебание только одной боковой полосы.. Действительно, если для упрощения принять, что исходный сигнал представляет собой гармоническое колебание , то исходный сигнал и несущая частота, подаваемые на модулятор одного из плеч, будут соответственно  и ,а другого - и.

   Учитывая, что схемы модуляторов обычно выполняютсяпо двойной балансной схеме, напряжение несущей на выходе которой отсутствует, значения токов на выходе модуляторов будут

,

.

Если I₁=I₂=I, то на выходе схемы

                                                            (2.4)

т.е. в его составе будет ток только нижней боковой полосы.     На рис 2.7 фазовый сдвиг π/2 для несущей частоты создает фазовый контур ФК₁. Контуры ФК₂ и ФКз создают фазовый сдвиг π/2 для всех частот исходного сигнала в одном плече по отношению к другому. Необходимость применения двух фазовых контуров объясняется невозможностью реализации контура, вносящего постоянный, равный π/2 фазовый сдвиг на любой частоте исходного сигнала. Фазовые характеристики ФК₂ и ФКз рассчитывают так, чтобы для любой частоты исходного сигнала разность фаз между токами на входах модуляторов разных плеч составляла π/2.

    Векторная диаграмма (рис. 2.8), на которой показаны векторы боковых полос на выходе модуляторов М₁ и М₂ иллюстрирует получение одной (нижней) боковой полосы на выходе фазоразностной схемы. Из диаграммы видно, что направления векторов нижних боковых полос в обоих плечах схемы одинаковы и, следовательно, они складываются. Направления векторов верхних боковых полос противоположны, т.е. они взаимно компенсируются.

-

Рис. 2.8. Векторная диаграмма, иллюстрирующая    получение ОБП фазоразностным методом

Рис. 2.9. Зависимость затухания в полосе непропускания Ан от погрешности фазирования Δφ и коэффициента асимметрии К.

    При несоблюдении равенства токов в плечах схемы (I₁ ≠ I₂) и равенства разности фаз величине π/2 ток на выходе схемы будет содержать составляющие и нижней и верхней боковых полос.

Составляющая верхней (подавляемой) боковой полосы

                   

                  ,               (2.5)

составляющая нижней боковой полосы

                   

                                  (2.6)

В этих выражениях k=I₂/I₁=I₂/I ,коэффициент, определяющий асимметрию в плечах фазоразностной схемы; Δφ – погрешность фазирования. Из (2.5) видно, что амплитуда тока подавляемой боковой полосы на выходе фазоразностной схемы

      .

Сравнивая эту амплитуду с амплитудой тока полезной боковой полосы на выходе идеальной фазоразностной схемы [см. (2.4)], можно   определить   степень подавления фазоразностной схемой неиспользуемой боковой полосы. Степень подавления оценивается   величиной   затухания    , называемого затуханием в полосе непропускания.

   Зависимость затухания в полосе непропускания от погрешности фазирования Δφ при различном коэффициенте асимметрии k приведена на рис. 2.9. Из этой зависимости видно, что степень подавления неиспользуемой боковой полосы сильно зависит от k. Следовательно, необходимо прежде всего стремиться к уменьшению асимметрии токов в плечах схемы. Сделать это относительно нетрудно. Если k=1, то затухание в полосе непропускания .

   Одинаковое с полосовыми фильтрами затухание в полосе непропускания в фазоразностной cхеме можно получить при Δφ< 1^o.

Столь высокая точность фазирования на всех частотах исходного сигнала обеспечивается при использовании достаточно сложных фазовых контуров с весьма точными значениями элементов их схем. Контуры эти сравнительно дорогие. Более дешевые и менее сложные фазовые контуры, например содержащие не более двух звеньев второго порядка, имеют погрешность фазирования около 6°. Такие контуры широко применяются в фазоразностных схемах  СП на местных сетях.

   Простая и экономичная схема формирования ОБП позволила значительно упростить и удешевить оконечные станции этих систем и, следовательно, повысить эффективность системы в  целом. Однако из-за недостаточного значения А_н  номинальная полоса частот канала в этих системах расширена в 2 раза. При расширении полосы частот канала до 8 кГц неиспользуемая боковая полоса не будет совпадать с полезной боковой полосой последнего канала, поэтому требования к степени ее подавления могут быть значительно снижены. Затухание должно быть таким, чтобы на приеме не возникали биения при расхождении несущих частот на передающей и приемной станциях. Этим явлением можно пренебречь, если затухание в полосе непропускания будет не менее 26 дБ, что обеспечивается при Δφ =6°.

   Ассимметрия плеч фазоразностной схемы и погрешность фазирования приводят к некоторому дополнительному затуханию полезной боковой полосы, которое может быть оценено как  Амплитуда тока полезной боковой полосы на выходе фазоразностной схемы при k≠1 и Δφ ≠ 0, как видно из (2.6), будет .Отсюда

.  Если   k= 1,   то

.При Δφ =6°это затухание незначительно и им можно пренебречь.

   Фазоразностный метод формирования ОБП обладает рядом достоинств по сравнению с фильтровым методом. Канальное оборудование всех каналов МСП практически одинаковое, так как фазоразностные схемы будут отличаться только контурами, настроенными на несущую частоту. Идентичность канального оборудования упрощает и удешевляет аппаратуру оконечных станций. Фазоразностная схема позволяет формировать ОБП в  любом диапазоне частот, поскольку значение несущей частоты не влияет на сложность реализации схемы, а степень подавления неиспользуемой боковой полосы определяется точностью фазирования в полосе частот исходного сигнала.