ДвоСТОРОННі канали передачі.

Канали системи передачі, які ми розглянули раніше, є односторонніми, тобто передача здійснюється тільки в одному напрямку. Це пояснюється тим, що підсилювачі, які встановлюються на кінцевих станціях, підсилюють сигнал тільки в одному напрямку.

При передачі немовних сигналів можливо використовувати такі канали, оскільки на одному кінці каналу можна постійно підключити передавальний апарат, на іншому – приймальний. Для передачі даних у зворотному напрямку необхідно організувати інший односторонній канал.

При телефонному зв’язку один і той же апарат одночасно є приймачем та передавачем. З цієї причини телефонні канали повинні бути двосторонніми.

При організації телефонного зв’язку на місцевих мережах найчастіше використовують двосторонні фізичні кола, по яких сигнали передаються без перетворення у тональному спектрі частот. Невелика довжина цих кіл дозволяє обійтися без підсилювачів. У цьому випадку утворюється двосторонній телефонний канал, який пропускає мовні сигнали як у прямому, так і зворотному напрямку.

Для організації міжнародного телефонного зв’язку виникає потреба в каналі двосторонньої дії, який утворюється шляхом об’єднання двох зустрічних однобічних каналів ТЧ. При такому об’єднанні необхідно забезпечити двопроводове закінчення двостороннього каналу, оскільки абонентна лінія місцевої телефонної мережі є двопроводовою.

Об’єднання здійснюють через спеціальні перехідні (розв’язуючи) пристрої РП.

 

 

Рис. 2.12

Із схеми можна побачити, що при такому об’єднанні виникає коло зворотного зв’язку, при якому струми з виходу одного одностороннього каналу попадають на вхід іншого. В результаті може виникнути самозбудження двостороннього каналу, якщо підсилення в колі зворотного зв’язку буде більше загального затухання кола. Для усунення самозбудження РП повинен мати велике затухання між точками а та б. Разом з тим РП повинен мати мале затухання в напрямку від а і с та від с і б. РП окрім усунення самозбудження каналу забезпечує погодження опорів та рівнів передачі двопроводової і чотирипроводової частин каналу.

В односторонньому каналі кожного напрямку можна використовувати двопроводову лінію передачі з односторонніми підсилювачами. При цьому в кожному з напрямків передаються сигнали в одному й тому ж діапазоні частот. Така система передачі називається чотирипроводовою односмуговою.

Рис. 2.13

Переваги чотирипроводової односмугової системи - наявність однакового обладнання на обох кінцевих станціях, простота оснащення підсилювальних станцій.

Однак чотирьохпроводову односмугову систему двостороннього зв’язку не завжди можна реалізувати технічно. На повітряних лініях передача сигналів в обох напрямках в одному й тому ж спектрі частот може призвести до самозбудження із-за взаємодії між колами.

 

Рис. 2.14

Тут утворюється петля зворотного зв’язку, яка призводить до самозбудження підсилювачів при умові:

S ₁ + S ₂ ³ 2 A ₀ ,

де A ₀ - перехідне затухання між колами;

S ₁, S ₂ – підсилення.

Для повітряних ліній зв’язку ця нерівність виконується, тому в цьому випадку застосовувати односмугову систему не можна. Односмугову систему застосовують при передачі по симетричному кабелю, при цьому всі пари одного кабеля використовують для передачі в одному напрямку, а всі пари другого кабеля - для каналів зворотного напрямку.

На повітряних лініях та в інших колах, де застосування одноканальної системи неможливе чи невигідне, для двобічного зв’язку використовують двопроводову двосмугову систему (рис. 2.15).

На виходах канальних фільтрів КФ кінцевої станції А формується груповий сигнал у спектрі f _1A... f _2A. На кінцевій станції Б на виходах канальних фільтрів формується груповий сигнал в спектрі f _1Б... f _2Б.

Таким чином лінійні спектри частот протилежних напрямків різні. Розподіл спектрів різних направлень здійснюється фільтрами нижніх та верхніх частот НФ_А та НФ_Б, які називаються направляючими фільтрами.

Рис 2.15

На кінцевих станціях вони запобігають попадання сигналу з виходу підсилювача передавання на вхід підсилювача приймання, запобігаючи його перенавантаженню. На підсилювальних станціях ці фільтри ліквідують можливість самозбудження.

 

 

 

Рис. 2.16

 

Недоліки двопроводової двоканальної системи - необхідність включення в тракт великої кількості направляючих фільтрів, що здорожує апаратуру і погіршує якість зв’язку, оскільки фільтри вносять перекручення.

В якості розв’язуючих пристроїв (РП) звичайно використовують диференційну систему. (рис 2.17)

 

 

 

Рис. 2.17

 

Диференційна система містить диференційний трансформатор з трьома обмотками, число витків яких дорівнює відповідно W ₁, W ₂, W ₃ та опір Z _б.к., який має назву балансний контур. Якщо W ₁ = W ₃, диференційна схема є симетричною. До клем 1 – 1 під‘єднується двопроводова лінія, до клем 2 – 2 – вхід каналу одного напрямку, до клем 4 – 4 – вихід каналу протилежного напрямку. Затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 повинно бути дуже великим, в ідеальному випадку – нескінченим. Розглянемо, в якому випадку виконується ця умова.

Будемо вважати підсилювач зустрічного напрямку джерелом напруги із внутрішнім опором Z ₄, який підключений до клем 4 – 4. Вхідний опір підсилювача прямого напрямку Z ₂ підключений до клем 2 – 2, вхідний опір двопроводової лінії Z ₁ – до клем 1 – 1. (рис. 2.18)

 

 

 

Рис. 2.18

 

Струми I ₁ та I ₂ проходячи по обмотках W ₁ та W₃ створюють в трансформаторі магнітні потоки, які направлені в протилежні сторони. Якщо ці потоки рівні, то ЕРС, яка наводиться в обмотці W ₂ дорівнює нулю, та струм через опір Z ₂ проходити не буде. Тобто затухання диференційної системи в напрямку 4 – 2 буде нескінченно великим. Так як W ₁ = W ₂, необхідно, щоб I ₁ = I ₃. Ця умова буде виконана, якщо

Z ₁ = Z _б.к.

Таким чином необхідно підібрати опір балансного контуру рівним вхідному опору лінії. Відповідна диференційна система має назву урівноваженої або збалансованої.

На практиці виконання цієї умови неможливе, так як вхідний опір лінії Z ₁ складним чином залежить від частоти. Тому в реальній диференційній системі затухання в напрямку 4 –2 завжди скінчене.

Існують РП з використанням активних приладів, які мають переваги перед пасивними схемами.

Генераторне обладнання АСП.

Використання в сучасних АСП багаторазового та групового перетворення частоти потребує отримання великої кількості синусоїдних сигналів різних частот, які використовуються в якості несучих частот. Усі необхідні частоти виробляються генераторним обладнанням, яке є складовою частиною АСП. Основні вимоги до генераторів несучих частот - сталість їх частоти. Це зумовлено тим, що при використанні методу ОБП на перетворювач приймальної станції слід подавати несуче коливання, частота якого точно співпадає з частотою несучого коливання на передавальній станції. Припустимо, що на перетворювач приймальної станції подається несуче коливання з частотою w_н + Dw, де Dw - відхилення частоти від номінального значення. На виході демодулятора замість сигналу з частотою W з’явиться сигнал з частотою W + Dw, тобто виникає зсув частот. Це викликає спотворення сигналу, яке погіршує чіткість мови, а при передаванні нетелефонних сигналів (телеграф, передавання даних) підвищує кількість помилок. Максимально допустиме розходження частот = ±0,5Гц.

Відносна нестабільність частоти за таких умовах:

Dw₀/w₀£ 10^-6...10^-8, де w₀ - номінальне значення частоти.

Застосування великої кількості високостабільних генераторів несучих частот зробило би генераторне обладнання дорогим і малонадійним (із-за складності). Тому в сучасних АСП використовують принцип гармонійної генерації несучих частот. Усі несучі частоти вибираються як гармоніки деякої основної частоти w₀, яка виробляється високостабільним задавальним (опорним) генератором (ЗГ). У задавальному генераторі застосовують високодобротні кварцові резонатори, які розміщують в термостаті. Іноді весь ЗГ також ставлять в термостат. Частота ЗГ може перевищувати опорну, оскільки на високих частотах можливо виготовити більш якісні і економічні кварцові резонатори. У цьому випадку частота ЗГ ділиться подільником частоти (ДЧ), з виходу якого поступає частота w₀=w_з.г./ n, де n - коефіцієнт ділення.

Гармоніки основної частоти утворюються в пристрої, який називається генератором гармонік (ГГ). ГГ - це нелінійне обладнання, яке викривлює форму синусоїдального сигналу.

 

Рис. 2.32

 

Гармоніки виділяються фільтрами Ф. Виділенні частоти к _іw₀ (де к_і - номер відповідної гармоніки) використовуються в якості несучих частот.

Приклад:

 

Рис. 2.33

 

ФІНЧ - фільтри індивідуальних несучих частот.

Надійність генераторного обладнання повинна бути виключно високою, оскільки від його надійності залежить робота всієї СП.

Для забезпечення надійності генераторне обладнання звичайно резервується з автоматичним переключенням на резерв при виході із ладу яких-небудь вузлів. Звичайно один комплект генераторного обладнання забезпечує перетворення сигналів сотень і навіть тисяч стандартних каналів ТЧ, тобто велика кількість СП може використовувати одне й те ж генераторне обладнання. Отже, генераторне обладнання повинно бути уніфікованим. Для його розміщення передбачені спеціальні стійки уніфікованого генераторного обладнання (СУГО).

 

2.7.4. Обладнання спряження і лінійного тракту АСП.

Спектри стандартних груп каналів, сформованих каналоутворюючим обладнанням, як правило, не співпадають з лінійним спектром СП. Тому вказані групи піддаються додатковому перетворенню за допомогою апаратури спряження (АС). АС є специфічною для кожної конкретної СП і забезпечує формування лінійного спектру із певного числа стандартних груп. Наприклад, в системі передавання К-60П вторинна група перетворюється в лінійний спектр 12...252 кГц в груповому перетворювачі частоти за допомогою несучої 564 кГц.

 

Рис. 2.34

 

Для більшого числа каналів ТЧ апаратура спряження забезпечує перетворення в лінійний спектр декількох стандартних груп, причому групи можуть бути різних типів. Наприклад, в СП К-1920П лінійний спектр 312...8524 кГц утворюється із 6 третинних і двох вторинних груп.

 

Рис. 2.35

 

При цьому одна ВГ і одна ТГ не перетворюються, а входять в лінійний спектр безпосередньо.

Груповий сигнал, сформований обладнанням спряження, повинен бути переданий в лінію з певним рівнем, який визначається типом лінії, числом каналів та ін. Заданий рівень забезпечується підсилювачем передавання, який розташований на кінцевій станції. Підсилювач в тракті приймання підсилює сигнал, ослаблений при проходженні по лінії. Підсилювачі передавання і приймання входять у склад кінцевої апаратури лінійного тракту.

Для забезпечення високої якості зв’язку необхідно контролювати стан лінійного тракту. Такий контроль звичайно здійснюється передаванням в лінію сумісно з основним груповим сигналом додаткових сигналів, які називаються контрольними частотами (КЧ). У тракті приймання протилежної кінцевої станції струми КЧ виділяються із лінійного спектру та керують роботою пристроїв автоматичного регулювання підсилення (АРП), за допомогою яких підтримуються незмінними характеристики лінійного тракту СП.

Груповий сигнал при проходженні по лінії передавання піддається спотворенням, величина яких залежить від типу лінії і ширини спектру групового сигналу. Для усунення спотворень в тракті приймання кінцевої станції, а також на підсилювальних станціях вмикаються спеціальні коректуючі пристрої. Пристрій для введення і виділення струмів КЧ, коректуючи пристрої і пристрої АРП, розташовані на кінцевих станціях, входять у склад кінцевої апаратури лінійного тракту.

Приклад: спрощена схема кінцевого обладнання лінійного тракту СП К‑60П:

 

 

 

Рис. 2.36

 

В тракт передачі крім підсилювачів введені режекторні фільтри (РФ), які ліквідують вплив групового сигналу на струми КЧ. Через розв‘язуючий пристрій РП струми КЧ подаються на вхід підсилювача передавання. На вході підсилювача приймання включені коректуючи пристрої, які ліквідують спотворення групового сигналу, що виникають в лінії передавання.

Пристрої виділення із лінійного спектра струмів КЧ і прилади АРП включені в коло зворотного зв’язку підсилювача приймання. На виході підсилювача приймання встановлені режекторні фільтри, які перешкоджають прониканню струмів КЧ на вхід перетворюючого обладнання.

Кінцеве обладнання лінійного тракту, як і обладнання спряження, є специфічним для даної СП.