Практическая работа. Изучение принципов частотного разделения каналов
 Скачать 231.52 Kb.
|
|
Практическая работа «Изучение принципов частотного разделения каналов» Цели работы: понять принцип ЧРК; научиться строить структурную схему N-канальной АСП с ЧРК с однополосной AM; закрепить знания, полученные при изучении темы «Способы разделения каналов связи». Задание: рассчитайте границы нижних и верхних боковых полос частот на выходах индивидуальных модуляторов каждого из каналов; рассчитайте и постройте спектральную диаграмму группового сигнала N-канальной системы передачи с указанием границы полос, занимаемых каждым канальным сигналом. Определите ширину полосы частот группового сигнала. Начертите структурную схему N-канальной аналоговой системы передачи с ЧРК с однополосной AM. Исходные данные приведены в табл. 8.1.
3. Порядок выполнения: полоса первичных сигналов составляет 0,3... 3,4 кГц. Определите ширину спектра первичного сигнала F = F2 – F1 = 3,4 - 0,3 = 3,1 кГц; (8.1) номиналы несущих частот для остальных каналов выбирают с учетом полосы расфильтровки, равной 0,9 кГц, чтобы спектры канальных сигналов не перекрывались. Следовательно, несущие должны отличаться друг от друга на 4кГц: Fнec = 3,1+ 0,9 = 4 кГц. (8.2) Например, если: Fнес1 = 6 кГц и N=4; Fнес2 = Fнес1+ 4 = 6 + 4 = 10 кГц; Fнес3 = Fнес2 + 4 = 10 + 4 = 14 кГц; FнесN= FнесN-1 + 4=14 + 4=18 кГц; определите границы диапазонов частот, занимаемые нижними и верхними боковыми полосами AM-сигналов на выходе амплитудного модулятора (F1 = 0,3 кГц; F2 = 3,4 кГц), например, 1 канал: НБП: Fнecl - F2 = 6 - 3,4 = 2,6 кГц; Fнecl + F1 = 6 + 0,3 = 6,3 кГц; ВБП: Fнec1 - F1 = 6 - 0,3 = 5,7 кГц; Fнecl + F2 = 6 + 3,4 = 9,4 кГц. Для остальных каналов расчет производится аналогично, Результаты сведены в табл. 8.2
полосовые канальные фильтры выделяют полезную боковую_____________(БП), т. е. на выходе фильтров будет частотный диапазон: ________________. Например, ПФ выделяют полезную боковую — верхнюю (ВБП): ПФ, — 6,3 ...9,4 кГц; ПФ2 — 10,3... 13,4 кГц; ПФ3 — 14,3... 17,4 кГц; ПФN — ... кГц; на основе этих расчетов постройте спектральную диаграмму группового сигнала (рис. 8.3);  определите ширину полосы частот группового сигнала F = 4 (8.3) F= (Fmax-Fmin) +0,9; (8.4) изобразите структурную схему N-канальной аналоговой системы передачи с ЧРК с однополосной AM (см. рис. 8.1); ответьте на следующие вопросы: а) как классифицируют кабели связи? б) какие существуют направляющие среды, охарактеризуйте их? в) как классифицируют системы передачи? г) в чем заключается принцип ЧРК? д) каково назначение элементов в структурной схеме СП с ЧРК? о) как рассчитать ширину полосы частот группового сигнала? ж) чему равна ширина спектра одного канала? 4. Содержание отчета. Практическая работа должна быть выполнена и отдельной тетради в виде отчета, который должен содержать: название и цель работы, исходные данные, расчет несущих частот каналов, расчет диапазонов частот, занимаемых НБП и ВБП AM-сигналов на выходе амплитудного модулятора, частотный диапазон на выходе фильтров, спектральную диаграмму группового сигнала, расчет ширины полосы частот группового сигнала, структурную схему системы передачи с ЧРК, ответы на контрольные вопросы. Теория СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Принцип частотного разделения каналов (ЧРК) состоит в том, что канал от канала отличается полосой частот. ЧРК или FDM (от англ. Frequency Division Multiplexing — мультиплексирование с частотным разделением каналов) применяется в аналоговых системах передачи (АСП). Суть построения СП с ЧРК состоит в том, что спектр каждого исходного сигнала с помощью несущей частоты модулируется в определенную полосу частот, образуя канальные сигналы с не- перекрывающимися спектрами. Структурная схема многоканальной системы с ЧРК показана на рис. 8.1.  Исходные сигналы в спектре 0,3... 3,4 кГц поступают на индивидуальные модуляторы (М). С генераторного оборудования (ГО) несущие частоты Гнес подаются на модуляторы, где с помощью амплитудной модуляции формируются верхние и нижние боковые полосы (ВВП и НБП). Полезная информация передается в верхней и нижней боковых полосах, несущая является переносчиком. Для повышения пропускной способности по каналу передают только одну боковую полосу (ВВП или НБП). Для этого используется полосовой фильтр (ПФ), который выделяет полезные сигналы своего канала (верхнюю или нижнюю боковую полосу) и не пропускает неиспользованную боковую полосу. В устройстве объединения (УО) полученные канальные сигналы складываются и образуют групповой сигнал. В связи с неидеальностью амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) фильтров присутствуют переходные помехи между каналами. Для устранения влияния соседних каналов между спектрами каналов вводят защитный интервал, равный 900 Гц. Следовательно, ширина одного канала будет 4 кГц (3,4 - 0,3 + 0,9 = 4). В передатчике (ПРД) групповой сигнал преобразуется в линейный. Каждому каналу в линейном тракте отводится свой частотный спектр. Так как модуляторы и фильтры ослабляют сигнал, в линейном участке его усиливают, тем самым увеличивая мощность сигнала. Приемник (ПРМ) усиливает, корректирует и преобразует линейный сигнал в групповой. Полосовые фильтры ПФ выделяют из группового сигнала канальные спектры. Демодуляторы ДМ восстанавливают первичный сигнал. Фильтры нижних частот ФНЧ выделяют первичный исходный сигнал и подавляют высокочастотные гармоники, появившиеся в процессе демодуляции. Достоинством СП с ЧРК является простота преобразования и эффективное использование полосы частот, а недостатком — большое количество индивидуального оборудования. Совокупность модуляторов, демодуляторов, полосовых фильтров, передатчиков, приемников, усилителей передачи и приема и ряда других устройств образует оконечные станции передачи. ТИПОВЫЕ ГРУППОВЫЕ ТРАКТЫ Для передачи газет, сигналов изображения ТВ, высокоскоростной передачи данных требуется широкая полоса частот. Такая полоса частот образуется путем объединения соседних по частоте каналов ТЧ, и создаются типовые групповые тракты. Групповой тракт — это совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи нормализованного числа каналов ТЧ в полосе частот, соответствующей данному групповому тракту. Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Групповые тракты МСП с ЧРК создаются с помощью типового оборудования первичных, вторичных, третичных групп и групп более высокого порядка, а также оборудования сопряжения. На базе групповых трактов образуются сетевые тракты и потребителю предоставляются широкополосные каналы, необходимые для передачи сигналов, имеющих более широкую полосу, чем сигналы ТЧ (например, сигналы радиовещания, телевидения и др.). Широкополосные каналы получаются подключением к окончаниям сетевых трактов каналообразующего оборудования, в состав которого входят полосовые фильтры для формирования канала, заграждающие фильтры для подавления широкополосного сигнала в полосе частот приемников группового контрольного сигнала и частот сетевого контроля, устройства амплитудного ограничения и амплитудно-частотной коррекции, регулирующий аттенюатор. Широкополосным каналам, образованным на базе типовых групповых трактов, присваивают наименование одноименного группового тракта. В зависимости от числа нормализованных каналов групповые тракты называют: предгрупповой широкополосный канал с полосой частот 12... 24 кГц на основе трех каналов ТЧ; первичный широкополосный канал или первичная группа (ПШК или ПГ) с полосой частот 60... 108 кГц на основе 12 каналов ТЧ; вторичный широкополосный канал или вторичная группа (ВШК или ВГ) с полосой частот 312...552 кГц на основе 60 каналов ТЧ; третичный широкополосный канал или третичная группа (ТШК или ТГ) с полосой частот 812...2044 кГц на основе 300 каналов ТЧ; четверичный широкополосный канал или четверичная группа (ЧШК или ЧГ) с полосой частот 2 108... 8 524 кГц на основе 1 500 каналов ТЧ. В зависимости от полосы частот первичных сигналов, которые нужно передать, выбирается тот или иной широкополосный канал. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ Линейный тракт оснащается различными усилителями и промежуточными усилительными станциями, компенсирующими затухание в линии. В качестве промежуточных усилительных станций используют необслуживаемые и обслуживаемые усилительные пункты. НУП стремятся выполнить менее энергоемкими, так как они дистанционно питаются от ОУП. Аппаратура ОУП и НУП служит не только для усиления многоканального аналогового сигнала, но и для коррекции амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик линейного тракта. Для постоянства уровня и остаточного затухания каналов линейные усилители снабжаются устройствами автоматической регулировки усиления (АРУ) по контрольным частотам (КЧ). При использовании коаксиального кабеля длина усилительных участков в линейных трактах намного меньше, чем в системах передачи по симметричным кабелям. Поэтому устройства АРУ применяются и на участке НУП. Структура линейного тракта кабельных систем передачи показана на рис. 8.2. Участок между соседними промежуточными усилительными станциями называется усилительным участком (УУ). Расстояние между НУП зависит от емкости АСП и типа кабеля. Чем больше каналов в АСП, тем меньше расстояние между НУП. В состав линейного тракта входят разнотипные усилительные станции, оборудование дистанционного питания, устройства телемеханики и телеконтроля, оборудование служебной связи (магистральной, постанционной и участковой).  | ||||||||||||||||||||||||||||||