1. Сравнительная характеристика различных рсп
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
19. Структурная схема оконечной аппаратуры телефонного ствола. Телефонный ствол. Рассмотрим подробно структурную схему оконечной аппаратуры телефонного ствола ОАТФ системы передачи (рис.5.6) . Эта аппаратура включает модулятор, демодулятор и аппаратуру основной полосы. На входы передающей части аппаратуры основной полосы поступают следующие сигналы: сигнал линейного тракта (многоканальная телефония) на коаксиальный вход ТФ; сигнал дополнительной полосы частот (например, полоса 60 ... 252кГц) на симметричный вход; вспомогательные сигналы — служебных каналов СК, телесигнализации и телеуправления ТС, системы АРзС. Сигнал линейного тракта после прохождения через установочный аттенюаторАтт 1, ФНЧ и усилитель основной полосы УОП 1 п одаетсяна предыскажающийконтур ПсК, в котором составляющие спектра этого сигнала изменя ются в соответствии с АЧХ, рекомендованной МККР (рис. 5.7). Затем предыскаженный сигнал л инейного тракта объединяется на вилке фильтров ДК 280 (средняя частота переходной полосы ф ильтров равна 280 кГц) со вспомогательными и дополнительными сигналами, в сигнал основной полосы вводится колебание от генератора пилотсигнала ГПС. Результирующий сигнал основной полосы усиливается в УОП, фильтруется в ФНЧ и подается на частотный модулятор ЧМд,на вы ходе которого образуется колебание промежуточной частоты. Сигнал ПЧ поступает далее на вхо д передающей части АРзС.На вход приемной части ОАТФ поступает сигнал ПЧ от АРзС. Этот с игнал демодулируется в частотном демодуляторе ЧДм, и сигнал ОП подается на УОП. Затемон р азделяется на составляющие с помощью вилок фильтров ДК 280 и ДК 55 (разделение ополнитель ных и вспомогательных сигналов). Сигнал многоканальной телефонии подается на восстанавливающий контур ВсК, АЧХ котор ого описывается функцией обратной предыскажающему контуру. Таким образом, результирующ ая АЧХ тракта модема становится равномерной в основной полосе частот. 20.Структурная схема оконечной аппаратуры телевизионного ствола Телевизионный ствол. Наиболее распространенный способ передачи сигналов вещательного телевидения (сигнал изображения и сигнал звукового сопровождения, а также сигналы звукового вещания) с частотным разделением сигналов. При этом сигнал звукового сопровождения, а также сигналы звукового вещания передаются методом ЧМ на поднесущих частотах, располагаемых выше спектра сигнала изображения. Сигнал основной полосы частот, состоящий из указанных сигналов, модулирует по частоте несущее колебание, передаваемое в РСП. На приемной стороне ЧМ колебание демодулируется для выделения сигнала изображения и вторично демодулируется для выделения сигналов звукового вещания и звукового сопровождения. Структурная схема ОА телевизионного ствола (рис.5.9) Полный цветовой ТВ сигнал с соединительной линии, например, от источника программы, п оступает на передающую часть ОАТВПд и подвергается следующей обработке: спектр сигнала изменяется в ПсК, фильтруется в ФНЧ1 с полосой пропускания 6 МГц. Тракт передачи корректи руется в корректоре группового времена запаздывания КГВЗ. Сигналы звукового сопровождения телевидения и радиовещания поступают на соответствую щие входы (обычно 1 … 4), усиливаются в УНЧ и подводятся к частотным модуляторам поднесущих звука. Номинальные частоты поднесущих звука располагаются выше спектра сигнала изображения (на частотах 7… 9 МГц).Сигналы поднесущих складываются в устройстве сложения СлП, подвергаются усилению и фильтрации. Сигнал ОП образуется из сигнала изображения, ЧМ сигналов поднесущих звукового сопровождения и п илотсигнала. Частота пилотсигнала выбирается обычно равной 9,023 МГц. Сигнал ОП усиливае тся в УОП, фильтруется в ФНЧ и подается на ЧМд. В приемной части ОАТВПм осуществляютс я обратные преобразования сигнала ПЧ в сигнал ОП, а затем производится необходимое разделе ние сигналов. Основными элементами оконечной аппаратуры являются: частотные демодулятор ы и усилители основной полосы. 21.Назначение предыскажающих и восстановительных контуров. Коррекция группового время запаздывания. Предыскажающий контур - контур, в котором составляющие спектра сигнала изменяются в соответствии с АЧХ. Аналоговый сигнал ЗВ проходит через предыскажающий контур (ПрК), который ослабляет низкочастотные составляющие сигнала ЗВ. Фильтр НЧ ограничивает диапазон сигнала частотой 10 кГц. Дальше модулятор (М) дискретизирует сигнал ЗВ, после этого АИМ-сигнал ЗВ поступает в групповой тракт АИМ-сигналов, кодируется и опосля преобразования в линейный код групповой ИКМ-сигнал передается в цифровой линейный тракт (ЦЛТ). На приемной стороне опосля декодирования из группового АИМ-сигнала при помощи временного селектора (ВС) выделяются отсчеты ЗВ-сигнала, последующие с частотой F=4*8=32кГц. Фильтр НЧ конвертирует АИМ-сигнал ЗВ в АМ-сигнал. Восстанавливающий контур (ВК) компенсирует предыскажения, которые были внесены на передающей стороне предыскажающим контуром. Для компенсации этих предыскажений нужно, чтоб зависимости затухания от частоты предыскажающего ( ) и восстанавливающего ( ) контуров были взаимно назад пропорциональны, т. е. Для этого нужно, чтоб производилось условие (в дБ). Необходимость предыскажений можно объяснить последующим образом. Частотный диапазон сигнала ЗВ неравномерный. Его основная часть сосредоточена в области 0,5…2 кГц. С повышением частоты спектральная плотность мощности сигнала ЗВ резко миниатюризируется. В противоположность этому диапазон шумов квантования равномерный во всей полосе частот сигналов ЗВ. В итоге этого на верхних частотах мощность шумов квантования становится соизмеримой с мощностью сигнала. Вследствие этого воздействие шумов квантования становится приметным на слух. За счет того, что затухание ВК растет с повышением частоты, спектральная плотность мощности шумов квантования миниатюризируется, что делает шумы квантования в области этих частот наименее видными. 22.Частотные модуляторы. Требования, предъявляемые к частотным модуляторам. Требования к частотным модуляторам. Специфическими требованиями, предъявляемые к частотным модуляторам, используемым в многоканальных РСП являются чрезвычайно высокая линейность модуляционной характеристики. Так при максимальной девиации частоты, достигающей несколько мегагерц, нелинейные искажения в модуляторе не должны превышать 0,1%. Число телефонных каналов в одном стволе непрерывно возрастает, увеличив ается пиковая девиация частоты, а значит и необходимая протяженность линейного участка модуляционной характеристики. Вторым очень важным требованием явля ется высокая стабильность частоты несущего колебания. Это требование, как уже у казывалось ранее, обусловлено тем, что РСП должны работать в безпоисковом и в безподстроечном режиме, а это возможно, когда относительная нестабильность час тоты ∆f / f0 ≤ 10 5 .Возникает противоречие, а именно, чтобы увеличить линейный участок модуляционной характеристики следует увеличивать рабочую частоту мод улятора, а чтобы улучшить относительную нестабильность – надо понижать рабочую частоту модулятора. На практике это противоречие разрешается следующим образом: а) ЧМ всегда осуществляется на низкой или промежуточной частоте, которая по стандарту равна 35, 70 или 140 МГц. При такой промежуточной частоте сравнительно легко можно обеспечить стабильность средней частоты при ЧМ за сч ет устранения дестабилизирующих факторов (стабилизация напряжений, термостат ирование и др.). б) Для получения необходимой протяженности линейного участка модуляцион ной характеристики применяют два высокочастотных генератора, модуляция которых осуществляется одним и тем же напряжением, но в противофазе с последу ющим преобразованием частоты в промежуточную 23.Принцип действия частотного модулятора на двух генераторах. Достоинства и недостатки. Структурная схема частотного модулятора на основе двух автогенераторов С выхода усилителя основной полосы модулирующий сигнал через разветвитель поступает на два транзисторных автогенератора Г1 и Г2 , в колебательных контурах которых включены по два варикапа. В каждом генераторе варикапы включены встречнопоследовательно и в противоположной полярности по отношению к модулирующему напряжению, т.е. сигналы генераторов модулиру ются в противофазе. Сигналы с выхода генераторов поступают на соответствующие линеаризирующие устройства Л1 и Л2, которые уменьшают нели нейные искажения нечетного порядка . После линеаризирующих устройств сигнал ы подаются на смеситель, на выходе которого сигнал промежуточной частоты отфильтровывается полосовым фильтром и усиливается. Таким образом, модулятор работает по двухтактной схеме, что обеспечивает: а) компенсацию продуктов нелинейных искажений четных порядков; б) увеличение крутизны модуляционной характеристики; в) удвоение девиации частоты. 24.Частотные модуляторы на варикапах со сверхрезким переходом. Использование варикапов со сверхрезким переходом позволяет использовать бо лее простые схемы частотных модуляторов. Генератор на транзисторе Т1 собран п о схеме индуктивной трехточки. Варикап D1 включен параллельно в контур генера тора. Если пренебречь процессом установления частоты автоколебаний, то резонан сная частота контура определяет частоту генерируемых комбинаций где Lk и Ck – индуктивность и емкость контура. Питающие напряжения транзистора стабилизированы. Напряжение смещения н а варикап подается от цепей автоматической подстройки частоты. Модулирующий сигнал подается через индуктивность L1. В подобной схеме использование диода с о сверхрезкам переходом на частоте 70 МГц получена девиация ±4 МГц при измен ении крутизны модуляционной характеристики в пределах девиации меньше 1%. Среднее значение крутизны составляет 10 МГц/В. Варикапы со сверхрезким переходом позволяют в ряде случаев получить практ ически полную компенсацию нелинейных искажений. Можно показать, что нелине йные искажения второго порядка (которые играют доминирующую роль при модул яции с помощью варикапа) обращается в нуль при где CkU0 и CbU0 соответственно суммарная емкость и емкость варикапа при U=U0 без модуля ции. При использовании варикапов в схемах генераторов следует обратить внимание на температурную стабильность частоты. Это связано стем, что температурный ко эффициент емкости ТКЕ у варикапов достаточно большой, порядка С увеличением обратного напряжения смещения величина ТКЕ уменьшается, однако при этом уменьшается также крутизна модуляционной характеристики гене ратора, и возрастают нелинейные искажения. Стабильность частоты повышают помещениям генератора с варикапом в термостат или включением терморезистора в цепь смещения. К сожалению в последнем случае может иметь место изменение параметров модуляции. Весьма эффективным методом повышения стабильности частоты является автоматическая подстройка частоты АПЧ. 25.Система АПЧ. Назначение. Принцип действия. Рассмотрим один из видов системы АПЧ, структурная схема которой изображена на рис. 5.12. Часть сигнала ПЧ с выхода ЧМГ подается на вход фазово й АПЧ – ФАПЧ, где это колебание подвергается многократномупреобразованию в делителя х частоты ДЧ. На выходе ДЧ1 образуется последовательность прямоугольных имп ульсов (меандр) с частотой В качестве источника опорного колебания, определяющего результирующую стаби льность частоты, используется автогенератор с кварцевой та6илизацией, частота которого f1 делится на n во второй цепочке ДЧ2. Обычно значение f0/n = fпч/mсоставляет единицы герц. Прям оугольные импульсы с выходов первой и второй цепочек ДЧ подаются на частотночувствительный фазовый детектор ФД: напряжение ошибки с ФД поступ ает на ФНЧ, выделяющий постоянную составляющую напряжения,усиливается в усилителе постоянного тока УПТ, и Uапч подается на варикап для управления част отой колебания автогенератора ЧМГ. 26. Ключевая система АПЧ. Достоинства и недостатки. Для устранения влияния нестабильности центральной частоты дискриминатора применяют ключевые схемы АПЧ: В ФНЧ выделяется только переменная составляющая. Если f чмг >f кс (а), то на выходе дискриминатора будут импульсы, амплитуда к- рых пропорциональна разности сравниваемых частот. После ФНЧ – переменный УНЧ(может быть многокаскадным, с большим коэффициентом стабилизации).СД представляет собой Зарядную емкость, которая будет заряжаться + или -. 27.Получение ЧМ из ФМ. Достоинства и недостатки. В многоканальных системах, где девиация составляет несколько сотен кГц имеется возможность, не прибегая к столь сложным схемам АПЧ, значительно увеличить стабильность частоты, получая ЧМ из ФМ. Фазов ая модуляция сопровождается девиацией частоты где Δφ – девиация частоты, Ω частота модуляции.Из уравнениявидно,что имеется возможность осуществить частотную модуляцию за счет изменения фазы высокочастотного колебания пропор ционально величине амплитуды модулирующего напряжения в каждый момент времени. Но при частотной модуляции девиация частоты не должна зависеть от частоты модуляции Ω. Для того, чтобы избавиться от этой зависимости перед фазовым модулятором включают интегрирую щую цепочку которая компенсирует эффект дифференцирования в уравнении т.е. теперь девиация частоты не зависит от частоты модулирующего колебания. Модулятор представляет собой одноконтурный резонансный усилитель. Варикап D1 включен параллельно контуру LkCk. Модулирующее напряжение на варикап подается через инте грирующую цепочку RuCu. На вход усилителя подаются высокостабильные колебания от кварцованного генератора. При отсутствии модулирующего напряжения контур настроен на частоту кварцованного генератора ωкв При подаче модулирующего сигнала появляется расстройка контура относительно частоты ωкв, т.е. фазовая модуляция колебания кварцованного генератора. Основным достоинством применения фазовых модуляторов для осуществления ч астотной модуляции является то, что модуляция осуществляется не в задающем генераторе передатчика, а в одном из последующих ка скадов. Поэтому задающий генератор может быть выполнен в виде кварцованного генератора, об еспечивающего высокую стабильность средней частоты модулятора. Основным недостатком является малая величина девиации частоты, которая при этом получается. Длядоведения девиации частоты до нескольких десятков кГц необходимо п оследующее умножение частоты в сотнитысячи раз. И хотя устройства умножения могут быть выполнены маломощными все же такой модуляторпередатчик получается достаточно сложным. Кроме того, при такой фазовой модуляции всегда появляется п аразитная амплитудная модуляция. Тем не менее, этот метод нашел применение в многоканально й телефонии. 28.Фазовый модулятор на СВЧ. На вход подается модулирующий сигнал, который нормируется по амплитуде, так чтобы амплитуда не превышала единицы. Затем сигнал усиливается в раз, тем самым задается девиация частоты, затем формируется комплексная огибающая согласно выражению и наконец квадратурный модулятор формирует радиосигнал. Усилитель - вынесен на выход, он усиливает радиосигнал до нужного уровня. 29.Структурная схема частотного демодулятора. Принцип действия. Частотный демодулятор предназначен для выделения полезного сигнала из ЧМ сигнала. Процесс демодуляции состоит из следующих основных операций: ограничение амплитуды приходящего сигнала, преобразование ЧМ сигнала в сигнал, модулированный по амплитуде, детектирование АМ сигнала и усиление сигнала основной полосы. Как и к модуляторам, к демодуляторам многоканальных радиорелейных си стем предъявляются весьма жесткие технические требования. Преждевсего это обеспечение неискаженн ой демодуляции с малым уровнем вносимых помех при большой относительной по лосе рабочих частот Сигнал промежуточной частоты с выхода радиоствола поступает на усилитель ограничитель, в котором подавляется паразитная АМ. Зате м сигнал подается на частотный детектор, состоящий из частотного дискриминатор а и амплитудного детектора. После чего продетектированный сигнал усиливается у силителем основной полосы. Рассмотрим более подробно работу амплитудного огр аничителя АО, так как от его работы зависеть будет ли достигнута заложенная в ЧМ сигнале помехоустойчивость. Амплитудный ограничитель подавляет паразитную АМ, образующуюся в элементах передачи ЧМ сигнала изза неравномерности АЧХ. Он входит в состав приемопередатчиков аналоговых радио систем передачи и представляет собой нелинейное устройство, на выходе которого поддерживается постоянный уровень первой гармоники полезного ЧМ сигнала. По сле усиления в первом каскаде сигнал ПЧ подводится к АО, формирующему из сигнала с паразитной АМ трапецеидальные импульсы постоянной амплитуды. Затем такой сигнал усиливается и поступает на ФНЧ (или полосовой фильтр), на выходе которого образуется колебание первой гармоники, а уровни второй и последующих гармоник ослабляются.Наличие гармоник ЧМ сигна ла в тракте передачи нежелательно, так как в нелинейных элементах они могут быт ь вторично преобразованы в первую гармонику. Такое преобразование вызовет иск ажения типа «эхо» изза различной задержки первой и высших гармоник ЧМ колеб ания в усилительном тракте. 30. Принцип действия параллельного ограничителя. Зависимость преобразования АМ-ЧМ от параметров ограничителя. Принцип работы параллельного ограничителя основан на шунтирующем действии двух встречнопараллельных диодов D1 и D2. Когда мгновенноезначение ВЧ напряжени я сигнала в точке А превышает некоторый порог, определяемый прямой ветвью вол ьтамперной характеристики диода φк и напряжением обратного смещения диод открывается. Возникающий прямой ток диода препятствует линейному возрастанию напряжения на нагрузке в точке А. Отношен ие приращения шунтирующего тока к приращению переменного напряжения на вы ходе ограничителя определяет степень подавления АМ. У идеального ограничител я такое приращение напряжения равно нулю. Степень ослабления паразитной АМ в амплитудном ограничителе характеризуется коэффициентом подавления КАМ, д Б, связывающим относительное приращение амплитуды сигнала на входе с относит ельным приращением амплитуды сигнала на выходе: 31. Частотный детектор. Принцип действия. Частотный детектор (ЧД) входит в состав частотного демодулятора, предназначен для выделения из частотно-модулированного сигнала высокой частоты первичного модулирующего сигнала s(t) в системах связи. Состоит из частотного дискриминатора и амплитудного детектора. Принцип действия ЧД с преобразованием ЧМ-АМ (AM - амплитудная модуляция) основан на том, что после прохождения ЧМ колебаний через преобразующую (дифференцирующую) цепь на выходе имеет место колебание с AM. При этом закон изменения амплитуды полностью повторяет закон изменения частоты, а последующее амплитудное детектирование позволяет выделить моду- лирующую функцию s(t). Структурная схема частотного детектора с дискриминаторами на расстроенных LCконтурах. Каждая ветвь нагружена на амплитудный детектор. Выходы детекторов объединяются на общей нагрузке. Обычно применяется встречное включение детекторов, при котором реализуются преимущества балансной схемы: компенсация четных гармоник модулирующего напряжения и постоянной составляющей. В реальном ЧД сигнал дополнительно симметрируется регулировкой переменного резистора RP. Простыми словами (словами Каспера:) ) сравниваются сигналы каждой из двух ветвей и поэтому выходное напряжение будет равняться разности напряжений на этих конденсаторах, а значит, будет изменяться пропорционально изменениям частоты входного сигнала. |