Скалин Цифровые системы передач. Учебник для техникумов Ю. В. Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич. М. Радио и связь, 1988. 272 с ил

• Название: Учебник для техникумов Ю. В. Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич. М. Радио и связь, 1988. 272 с ил
• Анкор: Скалин Цифровые системы передач.pdf
• Дата: 24.04.2017
• Размер: 4.61 Mb.
• Имя файла: Скалин Цифровые системы передач.pdf
• Тип: Учебник; #4590
• страница: 1 из 16

ББК 32.88 С 42
УДК 621.395.4:621.376.56(075)
Скалин Ю. В. и др.
С 42 Цифровые системы передачи: Учебник для техникумов / Ю. В.
Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич.— М.: Радио и связь, 1988.— 272 с: ил.
ISBN 5—256—00J25—6.
Излагаются основы методов передачи сигналов и временного объединения цифровых потоков в цифровых системах передачи.
Рассматриваются принципы построения аппаратуры оконечных станций и линейного тракта. Даются основные характеристики и схемы построения систем передачи ИК.М-15. «Зона-15», ИКМ-30, ИКМ-120. ИКМ-480.
Излагаются основы их проектирования и эксплуатации.
Для учащихся техникумов связи, обучающихся по специальности
«Многоканальная связь».
2402040000-081
С -' Свод, план для сред. спец. учеб. заведений, 141—88 046(01)88
ББК 32.88
Рецензенты: С. Н. Матвеев, В. М. Фидель
Редакция литературы по электросвязи
Учебник
Скалин Юрий Васильевич., Бернштейн Анатолий Гершевич, Финкевич
Александр Дмитриевич
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Заведующий редакцией В. Н. Вяльцев. Редакторы Е. В. Комарова, Н. Я.
Липкина. Художественный редактор А. В. Проценко. Обложка художника
Архангельского. Технический редактор А. Н. Золотарева. Корректор О. А.
Коршунова
ИБ № 1214

Сдано в набор 13.08.87 Подписано в печать 16.02.88 Т-08612 Формат
60х88/,о
Бумага офсетная № 2 Гарнитура литературная Печать офсетная Усл. печ. л. 16,66 Усл. кр.-отт. 16.66 Уч.-изд. л. 18,72 Тираж 20 000 экз. Изд. № 21207 Зак. № 597 Цена 1 р.
Издательство «Радио и связь». 101000, Москва, Почтамт, а/я 693.
Московская типография
№ 4
Союзполиграфпрома при
Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 129041, Москва, Б. Переяславская, д. 46.
1SBN 5—256—00125—6 © Издательство «Радио и связь», 1988

ПРЕДИСЛОВИЕ
В задачах развития Единой автоматизированной сети связи страны, поставленных перед работниками связи, большое внимание уделяется цифровым системам передачи (ЦСП) и увеличению их пропускной способности. Широкое внедрение ЦСП на первичной сети связи требует соответствующей подготовки специалистов, выпускаемых техникумами связи. С этой целью для специальности 0734 вводится новый предмет
«Цифровые системы передачи», а для специальностей 0708, 0709, 0733, 0736
— соответствующие разделы в предмете «Многоканальная электросвязь».
Данный учебник является первым специализированным изданием по предмету «Цифровые системы передачи». В нем достаточно подробно разобраны основы построения ЦСП, рассмотрены системы передачи, которые уже широко используются на местных сетях (ИКМ-15, ИКМ-30,
«Зона-15») будут введены в действие на внутризоновых (ИКМ-120, ИКМ-
480) и магистральных (ИКМ-1920) сетях. Особое внимание уделено вопросам проектирования и эксплуатации ЦСП, так эти разделы входят в учебные программы «Цифровые системы передачи» и «Техническая эксплуатация».
При подготовке учебника было использовано большое число литературных источников, а также опыт проведения занятий по данному предмету во
Всесоюзном заочном, а также
Кишиневском электротехническом техникумах связи. В списке литературы указаны лишь основные книги, которые рекомендуется прочесть учащимся, желающим расширить знания по отдельным разделам программы.
Главы 1, 2 написаны Ю. В. Скалиным, 4, 6, 7, 10,11 — А. Г.
Бернштейном, 3, 5, 8 и 9 — А. Д. Финкевичем.

Глава 1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ С
ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
1.1.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
СИГНАЛОВ
В
ЦИФРОВЫХ
СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ
В зависимости от способа обработки и передачи сообщений системы передачи разделяются на аналоговые и цифровые. К аналоговым относятся системы передачи: с частотным разделением каналов (ЧРК), в которых для передачи сигналов по каждому каналу передачи в диапазоне частот линейного тракта отводится определенная полоса частот; с временным разделением каналов (ВРК), в которых для передачи сигналов по каждому каналу передачи в линейном тракте отводятся определенные интервалы времени.
К цифровым относятся системы передачи, в которых все виды сообщений передаются посредством цифровых сигналов.
Источники сообщений и соответствующие этим сообщениям сигналы подразделяются на непрерывные и дискретные. К непрерывным относятся такие сигналы, которые могут принимать в некоторых пределах любые значения и являются непрерывными функциями времени (сигналы телефонии, радиовещания и т. д.). дискретным относятся сигналы, которые состоят из отдельных (дискретных) элементов, имеющих конечное число различных значений (телеграфные сообщения, разовые команды и т. д.).
В аналоговых системах с ЧРК как непрерывные, так и дискретные сигналы с помощью различных видов модуляции АМ, АМ— ОБП, ЧМ преобразуются в групповой линейный сигнал, который является непрерывной функцией времени. Аналоговые дискретные сигналы можно получить из непрерывных, используя дискретизацию по времени, амплитуде, времени и амплитуде одновременно.

При дискретизации непрерывного сигнала по времени (рис. 1.1) передается не весь сигнал, а его амплитудные значения, взятые через промежутки времени, называемые периодом дискретизации Т
д
. При определенном выборе периода дискретизации непрерывный сигнал, передаваемый дискретными по времени отсчетами, может быть восстановлен в дальнейшем практически без искажений. Полученный сигнал дискретен по времени, но непрерывен по амплитуде, так как в пределах динамического диапазона непрерывного
При дискретизации непрерывного сигнала по амплитуде (рис. 1.2) передаются только определенные заранее выбранные его амплитудные значения, отличающиеся друг от друга на постоянную величину, которую называют шагом квантования по уровню. Как видно, квантованный по амплитуде сигнал отличается от исходного непрерывного сигнала тем, что приводит к ошибке квантования, определяемой разностью между первона- чальным и квантованным по уровню сигналами.
Рис. 1.3 Сигнал, дискретный по времени и амплитуде

Сигнал, дискретный по времени и амплитуде (рис. 1.3), можно получить, осуществив квантование по уровню сигнала, дискретного по времени. Амплитудные отсчеты полученного сигнала отличаются от истинных значений дискретных отсчетов, что, как и в предыдущем случае, приводит к ошибке квантования по уровню.
При цифровом представлении сигнала, дискретного по времени и амплитуде (рис. 1.4), каждому из уровней квантования по амплитуде присваивается свой номер, а его величина из десятичной системы счисления преобразуется в двоичную. Поэтому в дальнейшем можно передавать не сами отсчеты сигнала с их амплитудой, а группу импульсов, соответствующих номеру уровня квантования, выраженного в двоичной системе счисления, т. е. цифровой сигнал, который состоит из по- следовательности импульсов, причем наличие импульса свидетельствует о передаче единицы, а его отсутствие о передаче нуля. Цифровые сигналы по сравнению с аналоговыми обладают высокой помехоустойчивостью, так как при их обнаружении на фоне шумов необходимо определить лишь наличие импульса или его отсутствие.
Рис. 1.5. Структурная схема цифровой системы передачи

Таким образом, с точки зрения преобразования сигналов структурная схема цифровой системы передачи может быть представлена в виде рис. 1.5.
Непрерывный аналоговый сигнал от источника информации ИИ поступает на дискретизатор Д, в котором преобразуется в дискретные по времени отсчеты.
В квантующем устройстве КУ осуществляется квантование временных отсчетов сигнала по амплитуде. Аналого-цифровой преобразователь АЦП осуществляет преобразование дискретного по времени и амплитуде аналогового сигнала в цифровой.
На приеме в цифро-аналоговом преобразователе ЦАП происходит обратное преобразование цифрового сигнала в дискретный по времени и амплитуде аналоговый сигнал, а устройство восстановления УВ восстанавливает непрерывный сигнал, поступающий в приемник информации ПИ.
Преобразование непрерывных сигналов в цифровую форму и цифровых сигналов в непрерывные сопровождается искажениями передаваемых сообщений, возникающими при дискретизации непрерывных сигналов ошибок квантования в КУ и искажений УВ непрерывных сигналов.
1.2. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Теорема Котелынкова. Возможность передачи непрерывного сигнала его дискретными отсчетами была обоснована В. А. Котельниковым в 1933 г.
В соответствии с его теоремой любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой F
B
, полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени T
д
1/2F
B
.

Рис. 1.6 Отклик ФНЧ на Рис. 1.7. Формирование непрерывного сигнала короткий прямоугольный фильтром нижних частот импульс
Таким образом, если требуется передать непрерывный сигнал U (г) с ограниченным спектром, то не обязательно передавать весь сигнал, а достаточно передать лишь его мгновенные значения, отсчитанные через интервалы времени 7
Д
(см. рис. 1.1). В соответствии с этим частота следования дискретных отсчетов сигнала, т.е. частота дискретизации F
д
2F
B
.
Для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема используется фильтр нижних частот
(ФНЧ) с частотой среза, равной F
a
.
Как известно, отклик идеального ФНЧ с граничной частотой среза F
B
на очень короткий прямоугольный импульс, поданный на его вход, имеет вид, изображенный на рис. 1.6.
Если на вход такого фильтра поступает последовательность коротких импульсов, соответствующих дискретным отсчетам непрерывного сигнала
(рис. 1.7), то на выходе фильтра в результате суммирования отдельных откликов переданный непрерывный сигнал вновь восстанавливается.
Параметры импульсной последовательности. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака (рис. 1.8, а) характеризуется следующими параметрами: амплитудой U, длительность импульса Ти, периодом следования Т
с
, частотой следования F
c
— 1/Тс, круговой частотой следования ю с
== 2nF
c
— 2л/Т
с
, скважностью

Частотный спектр такой последовательности импульсов при постоянных параметрах является дискретным, т. е. состоящим из отдельных частот, кратных частоте следования импульсов (рис. 1.8, б), а также содержит постоянную составляющую, значение которой зависит от скважности Q и амплитуды импульсов U и определяется как U
0
= UxJT
c
.
Ширина частотного спектра импульсной последовательности при допустимых искажениях их формы может быть ограничена частотой, зависящей от длительности импульса ω
0
= 2π/τ
и или ƒо=l/τ
и
. Таким образом, чем короче импульс, т. е. чем меньше его длительность, тем шире его частотный спектр и тем больше гармоник частоты следования содержится в его спектре.
Амплитуда частоты следования или ее гармоник может быть определена из формулы
tc
n
n
n
Uo
Ur
sin
2
Пример. Задана импульсная последовательность с параметрами τ
и
= 1 мкс, τ
с
=4 мкс, l/
0
= 4 В. Определить: частоту следования F
C
;
ширину спектра
Δ.F= ƒ
0
; постоянную составляющую U
0
; дискретные составляющие спектра.

Нарисовать частотный спектр последовательности и частотный спектр, если т
и
=2мкс.
По приведенным выше формулам находим: F
C
= 1/T с
=250 кГц; ΔF = l/τ
и
= МГц; Uo=Uτ
n
/Tc=1
В; дискретные составляющие спектра F
с
= 250кГц,
2F
C
=500 кГц; 3F
c
=750 кГц (рис. 1.9). При τ
н
=2 мкс, ΔF
1
= 500 кГц и F
C
= 250 кГц (см. рис. 1.9).
Амплитудно-импульсная модуляцияю. При изменении амплитуды, длительности, частоты следования или положения каждого импульса во времени по отношению к моментам отсчета (дискретизации) получают тот или иной вид импульсной модуляции. При амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда импульсов, а длительность и частота следования остаются постоянными.
Различают АИМ первого и второго рода (АИМ-1, АИМ-2). При АИМ-1 амплитуда импульса изменяется в пределах его дли тельности в соответствии с огибающей непрерывного сигнала (рис. 1.10, а). При АИМ-2 амплитуда импульса в пределах его длительности постоянна и соответствует значению модулирующего сигнала в момент начала отсчета (рис. 1.10, б). Частотный спектр АИМ-1 для однополярных прямоугольных импульсов длительностью
, модулированных синусоидальным сигналом с частотой QM, показан на рис.
1.11. Как видно, в отличие от немодулированной импульсной последовательности (см. рис. 1.8,6), в спектре появляются боковые частоты около частоты дискретизации и ее гармоник, а также спектр модулирующего сигнала. Таким образом, задача восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов заключается в фильтрации спектра модулирующего сигнала Qc с помощью ФНЧ с частотой среза

Рис. 1.10. Форма сигнала при АИМ-1 Рис. 1.11. Частотный спектр АИМ при (а) и АИМ-2 (б) гармоническом модулирующем сигнале
При дискретизации сложного сигнала со сплошным спектром частотные спектры сигналов АИМ-1, АИМ-2 (рис. 1.12) будут содержать все составляющие модулирующего сигнала и боковые полосы частот около частоты дискретизации и ее гармоник. При этом следует обратить внимание на различие частотных спектров АИМ-1 и АИМ-2. Спектральный состав сигналов АИМ-2 по своей структуре (рис. 1.12,6) не отличается от структуры спектра сигналов АИМ-1 (рис. 1.12, а), однако при АИМ-2 изменение спектральных составляющих модулирующего сигнала и боковых полос зависит от длительности импульса ти, что в принципе приводит к амплитудно-частотным искажениям демодулированного из АИМ-2 сигнала при ти>0,27,д. В реальных ЦСП ти<0,17,д и спектры совпадают практически полностью, а амплитудно-частотные искажения при демодуляции сигналов
АИМ-2 незначительны.
Рис. 1.12. Частотные спектры сигналов АИМ-1 (а) и АИМ-2 (б)

Рис. 1.13. Амплитудно-импульсная модуляция разнополярных отсчетов
(а) и ее частотный спектр (б)
При дискретизации сигналов телефонных сообщений и сигналов вещания дискретные отсчеты представляют собой последовательности разнополярных импульсов переменной амплитуды (рис. 1.13,а). При таком виде АИМ сигналов в их спектре отсутствуют составляющие частоты дискретизации и ее гармоник (рис. 1.13,6).
Выбор частоты дискретизации. На основании теоремы Котельникова
F^2F
B
. Если выбрать F
a
=2F
B
, то, как видно из рис. 1.14, а, нижняя боковая частота, определяемая из условия Р
л
—F
B
= 2F
b
— —F
B
= F
B
, совпадает с верхней частотой спектра модулирующего сигнала и для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов необходимо использовать идеальный ФНЧ с частотой среза F
Q
= F
B
. В реальных системах частоту дискретизации выбирают из условия Fz>2F
B
.
Обычно F
a
= (2,3...2,4)74. Так, при дискретизации телефонных сигналов с диапазоном частот 0,3...3,4 кГц частота дискретизации равна 8 кГц.
Как видно из рис. 1.14,6, в данном случае упрощаются требования к параметрам ФНЧ, так как при этом образуется достаточно
Рнс. 1.14. Выбор частоты дискретизации 10

но широкая (1,2 кГц) переходная полоса частот Д/
ппч для рас- фильтровки, которая позволяет использовать простые ФНЧ на приеме для восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов.
Пример. Выбрать частоту дискретизации и определить переходную полосу частот для ФНЧ при дискретизации сигналов вещания первого класса с диапазоном частот 0,05 ... 10 кГц.
На основании теоремы Котельникова F^^2F
e
, следовательно, в нашем случае F„>20 кГц. Для телефонного сигнала стандартная частота дискретизации F
a
=8 кГц. При организации канала вещания (вместо трех телефонных каналов) частота дискретизации сигналов вещания должна быть кратна частоте дискретизации телефонного канала и равна 8X3 = 24 кГц.
Переходная полоса частот для ФНЧ Д/
ппч
= 4 кГц.
Выбор частоты дискретизации группового сигнала. При построении систем ИКМ—ЧРК осуществляется дискретизация сигналов, диапазон частот которых соответствует диапазону частот стандартных групп в системах с
ЧРК.
Рассмотрим вопросы выбора частоты дискретизации первичной стандартной 12-канальной группы со спектром частот 60... 108 кГц. Диапазон частот группы ограничен не только сверху, но и снизу. Поэтому частоту дискретизации в этом случае выбирают так, чтобы в спектре АИМ сигнала спектр дискретизируемо-го сигнала не перекрывался с боковыми спектрами около частоты дискретизации и ее гармоник (рис. 1.15). Для сигнала первичной стандартной 12-канальной группы при F
a
=ll0 кГц (рис. 1.15) спектр АИМ сигнала содержит спектр дискретизируемого сигнала в диапазоне частот 60...108 кГц, нижнюю боковую полосу около частоты дискретизации, определяемую из условия AF„6i=F
A
— (/=
,
H
...F
B
) = 110 кГц —
(60...108) кГц=(2...50) кГц, верхнюю боковую полосу около частоты дискретизации АР
в
ы=Р
д
+ (F
H
...F
B
) = = 110 кГц+(60...108) кГц= (170...218) кГц, нижнюю боковую полосу второй гармоники частоты дискретизации

AF
n62
= 2F
M
—— (F„...F
B
)=220 кГц-(60...108) кГц= (112...160) кГц, верхнюю боковую полосу второй гармоники частоты дискретизации AF„62 = =2F«-r-
(F„...F
B
)=220 кГц+(60...108) кГц= (280...328) кГц.
Как видно из рис. 1.15, спектр полезного сигнала и спектры около частоты дискретизации и ее гармоник не перекрываются.
Рис. 1.15. Составляющие спектра сигнала при дискретизации первичной 12-канальной группы
При таком выборе частоты дискретизации можно осуществить
Восстановление без искажений информационного сигнала из пос- ледовательности его отсчетов с помощью полосового фильтра ПФ с полосой пропускания 60... 108 кГц.
Увеличение частоты дискретизации приводит к росту верхней частоты нижней боковой полосы НБ1 и в пределе, при отсутствии перекрытия спектров НБ1 и информационного сигнала, верхняя частота нижней боковой полосы равна 60 кГц. Из этого следует, что при дискретизации групповых сигналов, ширина спектра которых &F(48<60 кГц для 12-канальной группы), частота дискретизации выбирается из условия F
B
<.Fg,-<.2F
H
. Для упрощения реализации ПФ, восстанавливающих непрерывный сигнал, F
a
выбирается в середине диапазона 108... 120 кГц для первичной стандартной
12-канальной группы.
Если ширина спектра группового сигнала AF>F
H
, как, например, для третичной стандартной 300-канальной группы со спектром частот 812...2044 кГц, то частоту дискретизации можно выбрать из условия F
a
>2F
B
, однако при этом не используется нижняя часть полосы частот до 812 кГц, что приводит к дополнительному расширению спектре АИМ сигнала. Для того

чтобы исключить такое расширение спектра, вводят дополнительную ступень преобразования, с помощью которой спектр сигнала 300-канальной группы смещается вниз по оси частот в диапазон 60... 1292 кГц. Это дает возможность снизить частоту дискретизации и выбрать ее из условия
/
7
Д
>2584 кГц.
Пример. Рассчитать частоту дискретизации группового сигнала вторичной стандартной 60-канальной группы.
Ширина спектра частот группы 312 ... 552 кГц, Af=240 кГц, F
H
= 312 кГц, F
B
= 552 кГц. Из условия F
B
находим, что F
a
= 600 кГц.
Широтно- и временная импульсная модуляции. В системах связи с ВРК кроме АИМ используются и другие виды импульсной модуляции. При широтно-импульсной модуляции
(ШИМ) длительность импульсов изменяется пропорционально величине модулирующего сигнала, а их амплитуда и положение по отношению к тактовым точкам остаются постоянными (рис. 1.16).
Различают одностороннюю и двустороннюю
ШИМ.
При односторонней ШИМ длительность импульса относительно тактового момента изменяется из-за перемещения одного из его фронтов (см. рис. 1.16, а). При двусторонней ШИМ относительно тактовых точек перемещаются оба фронта импульса (см. рис. 1.16,6).
Частотный спектр ШИМ сигнала при модуляции гармоническим сигналом содержит полезный сигнал и ряд нижних и верхних боковых частот около F
n
и ее гармоник (рис. 1.17). Так же как и при АИМ, восстановление
(демодуляция) непрерывного первичного сигнала при ШИМ осуществляется
ФНЧ с частотой среза Q
c
. Однако в этом случае из-за наличия ряда нижних боковых составляющих (шд—Qc; о>д—2йс; о>д—Зйс, ... и т. д.) некоторые боковые составляющие, например шд—3QC, могут попадать в полосу пропускания ФНЧ, что приводит к комбинационным искажениям демодулированного сигнала.

Рис. 1.16. Широтно-импульсная мо- Рис. 1.17. Спектр ШИМ модуляция:
а — односторонняя; б — двусторонняя
При временной импульсной модуляции (ВИМ) под воздействием модулирующего напряжения изменяется временное положение импульсов относительно тактовых точек, но их амплитуда и длительность остаются неизменными. Разновидностями ВИМ являются фазово-импульсная (ФИМ) и частотно-импульсная (ЧИМ) модуляция.
По своему частотному составу спектры ШИМ, ФИМ и ЧИМ аналогичны, поэтому для всех видов импульсной модуляции при восстановлении (демодуляции) непрерывного сигнала с помощью ФНЧ характерно наличие комбинационных искажений.
1.3 ПРИНЦИПЫ ВРЕМЕННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ
Групповой сигнал при ВРК. Временные диаграммы образования группового многоканального АИМ сигнала показаны на рис. 1.18.
Непрерывный сигнал каждого из каналов подвергается дискретизации с периодом T„^.\I2F
B
, где F
B
— верхняя частота спектра сигнала. Дискретные отсчеты сигналов в каждом из каналов сдвинуты по времени относительно друг друга на время Д*. Если число объединяемых каналов N, а период дискретизации Т
я
,
то длительность импульса последовательности, осуществляющей дискретизацию, должна быть меньше TJN и обычно

т
и
^0,57д/УУ, т. е. чем больше число уплотняемых каналов, тем короче длительность импульсов дискретизации и тем более широкая полоса пропускания или быстродействие требуется от устройств, обеспечивающих дискретизацию. Например, при
J
V = 30
И
Tx=l/Fn = = I /8 -10 3
кГц=125 мкс, т
и
< <0,57g/yV«2 мкс и, следовательно, Д/^бОО кГц.
Дискретные отсчеты каждого из каналов объединяются в групповой
АИМ сигнал. Для того чтобы распределить на приеме отсчеты индивидуальных сигналов по своим каналам, необходимо в начале каждой группы канальных импульсов (КИ) ввести дополнительный импульс или группу импульсов, отличающихся по какому-либо признаку от импульсов канальных сигналов, например, как показано на рис. 1.18,
Рис 1.18. Временные диаграммы формирования группового сигналав системах с ВРКпо длительности. Этот сигнал определяет начало цикла передачи и называется сигналом Цикловой синхронизации. Как видно, длительность цикла передачи равна периоду дискретизации Гц=Г
н
. ' '
Структурная схема системы с ВРК. Структурная схема трех-канальной системы с ВРК приведена на рис. 1.19. В передающей части системы индивидуальные непрерывные сигналы через ФНЧ,

Рис. 1.19. Структурная схема системы с ВРК ограничивающие их спектр частотой F
B
, поступают на электронные ключи, осуществляющие дискретизацию непрерывных сигналов.
Электронные ключи периодически с частотой дискретизации F
a подключают входное напряжение к нагрузке на время длительности импульса
Работой ключей управляют подаваемые от распределителя канальных импульсов РКИ последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые относительно друг друга на время Д*. Основная
Рис 1.20 Временные диаграммы разделения канальных сигналов в системах с ВРК последовательность импульсов с частотой дискретизации F^ создается в генераторе тактовых импульсов (ГТИ). В сумматоре происходит

объединение дискретных отсчетов сигналов и импульсов цикловой синхронизации, вырабатываемых в формирователе импульсов цикловой синхронизации ФИЦС.
В приемной части аппаратуры приемник цикловой синхронизации
(ПЦС) выделяет импульсы цикловой синхронизации, которые управляют работой РКИ (рис. 1.20).
Импульсы последовательности с РКИ поступают на ключи своих каналов и осуществляют временную селекцию КИ из группового АИМ сигнала, например отсчетов сигнала первого канала. Фильтры нижних частот в приемной части аппаратуры восстанавливают непрерывные сигналы из их дискретных отсчетов. Из-за шумов в линии и ошибок формирования выделенный непрерывный сигнал С* (г) отличается от входного сигнала C(t).
Переходные помехи в системах ВРК- Искажения сигналов, воз- никающие при прохождении их через цепи с неравномерными амплитудно- и фазочастотными характеристиками, называются л и-н е й н ы м и.
Линейные искажения группового АИМ сигнала возникают при его формировании и прохождении по цепям с ограниченной полосой пропускания. Передача импульсного сигнала по цепи с ограниченной или неравномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) приводит к тому, что форма импульсов искажается: происходит затягивание фронтов и образование выбросов, которые при определенных условиях могут перекрыть временные интервалы других каналов. В этом случае в системах
ВРК возникают переходные помехи между каналами, а степень такого перекрытия определяет величину переходных помех.

Рис. 1.21. Искажения первого рода в Рис. 1.22. Искажения второго рода в системах с ВРК системах с ВРК
Ограничение полосы частот сверху происходит из-за ограниченного быстродействия транзисторов, используемых при формировании группового
АИМ сигнала, и наличия реактивных элементов в цепях, по которым проходит групповой АИМ сигнал. В
этом случае эквивалентную схему тракта передачи можно представить интегрирующей цепочкой. Передача прямоугольного импульса через такую цепочку сопровождается искажением его формы (рис. 1.21): фронт и спад импульса затягиваются, в результате чего увеличивается его длительность. Степень увеличения зависит от параметров цепочки или степени неравномерности АЧХ. При прохождении через такую цепь группового АИМ сигнала происходит перекрытие временных интервалов импульсов соседних каналов и суммирование остатка напряжения предыдущего отсчета с напряжением последующего отсчета
(рис. 1.21). При этом наглядно видно, что изменение амплитуды отсчета первого канала вызывает примерно такие же изменения остатка напряжения во втором канале и приводит к появлению в нем переходной помехи.
Наибольшее переходное влияние оказывают импульсы предшествующих каналов, влияние на более отдаленные по времени каналы заметно умень- шается. Такие искажения и переходные помехи, возникающие из-за ограничения полосы сверху, называют искажениями 1-го рода.
Ограничение полосы частот снизу происходит из-за наличия в цепях прохождения группового сигнала (трансформаторов, емкостей) реактивных элементов. В
этом случае эквивалентную схему тракта, по которому

проходит групповой АИМ сигнал, можно представить дифференцирующей цепочкой. Импульс прямоугольной формы при прохождении по такой цепи искажается из-за спада АЧХ в области нижних частот, возникает скол вершины импульса и выброс отрицательной полярности (рис. 1.22). Если через такую цепь проходит групповой АИМ сигнал, то выбросы обратной полярности предыдущих импульсов уменьшают амплитуду отсчетов последующих импульсов (рис. 1.22), вызывая внятные переходные помехи. В
отличие от искажений 1-го рода отрицательные выбросы затухают очень медленно, а поэтому влиянию подвергаются каналы, значительно более отдаленные от влияющего. Искажения и переходные помехи из-за ограничения полосы снизу называют искажениями 2-го рода.
Таким образом, переходные помехи между каналами многоканальных систем с разделением по времени в отличие от систем с частотным разделением каналов возникают вследствие ограничения полосы пропускания группового тракта и неравномерности его АЧХ.
Нелинейные искажения группового сигнала при ВРК. Групповой АИМ сигнал проходит через тракт передачи, который обладает определенной нелинейностью и, следовательно, вызывает нелинейные искажения группового сигнала. Нелинейные искажения возникают при прохождении сигнала через нелинейные четырехполюсники, такие, как амплитудные ограничители, электронные ключи, импульсные усилители и т. д. В
этом случае предполагают, что эти устройства являются безынерционными, т. е. не ограничивают полосу передаваемого сигнала.
Рассмотрим прохождение группового
АИМ сигнала через четырехполюсник с существенно нелинейной амплитудной характеристикой
(рис. 1.23). Как видно, на выходе такого четырехполюсника изменяются амплитудные соотношения отсчетов каждого из каналов, например на входе и выходе

Рис. 1.23. Влияние нелинейных искажений на групповой сигнал 9
системах с ВРК и влияние между соседними канальными отсчетами отсутствует, так как длительность импульсов не изменяется.
Следовательно, в отличие от систем передачи с ЧРК нелинейные искажения группового сигнала систем с ВРК не приводят к появлению взаимных переходных помех между каналами.
1.4 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОСИСТЕМ С ВРК
Рассмотренный ранее метод формирования группового сигнала с использованием АИМ находит широкое применение в индивидуальном оборудовании ЦСП. Однако в радиорелейных линиях РРЛ с ВРК практическое применение получили ФИМ как наиболее помехоустойчивая и
ШИМ как вспомогательная при формировании группового ФИМ сигнала.
Рассмотрим упрощенную структурную схему аппаратуры РРЛ с ВРК
(рис. 1.24). Сигналы от абонентов поступают на дифференциальную систему, разделяющую направления передачи и приема. направлении передачи сигнал проходит через ФНЧ, ограничивающий спектр телефонного сообщения частотой 3,4 кГц, и поступает на канальный широтно-импульсный модулятор ШИМ.

Временные диаграммы формирования группового трехканального сигнала с односторонней ШИМ показаны на рис. 1.25. В преобразователе
ШИМ-ФИМ импульсы дифференцируются (рис. 1.26) и с помощью ограничителя выделяются положительные импульсы, которые в формирующем устройстве преобразуются в прямоугольные импульсы постоянной длительности. В качестве формирующего устройства могут использоваться одновибратор или блокин-генератор, работающие в ждущем режиме. В групповой сигнал вводится также сигнал синхронизации из формирователя импульсов синхронизации ФИС.
Синхросигнал должен отличаться каким-либо признаком от канальных сигналов, например амплитудой. Сравнивая между собой
Рис. 1.24. Упрощенная структурная схема РРЛ с ВРК
Нрс. 1.25. Временные диаграммы формирования 3-ка-Цльного сигнала с односторонней ШИМ

групповые ШИМ и ФИМ сигналы (см. рис. 1.26), видим, что групповой многоканальный сигнал с ФИМ обладает тем преимуществом, что импульсы
ФИМ сигнала имеют одинаковую длительность т«, в связи с чем переходные помехи между каналами при ФИМ, особенно из-за искажений 2-го рода, будут существенно . меньше, чем при ШИМ. Групповой ФИМ сигнал поступает на модулятор передатчика. В радиосистемах передачи при модуляции радиочастотных колебаний обычно используются аналоговые виды модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ).
Сочетание вида модуляции индивидуальных сигналов при образовании группового сигнала (АИМ, ШИМ, ФИМ и т. д.) и вида модуляции радиочастотных колебаний (АМ, ЧМ и т. д.) определяет разновидность системы передачи, например, ШИМ-АМ, ШИМ-ЧМ, ФИМ-АМ и т. д. Из сравнения модуляций ШИМ-АМ и ФИМ-АМ (рис. 1.27) видно еще одно преимущество группового ФИМ сигнала, которое заключается в том, что во второй ступени преобразования средняя мощность передатчика при ФИМ-
АМ меньше, чем при ШИМ-АМ во столько же раз, во сколько длительность импульсов ФИМ сигнала меньше средней длительности ШИМ сигнала
(обычно в 5...10 раз).
Рис. 1.26. Временные диаграммы преобразования ШИМ-ФИМ ШИМ-
АМ и ФИМ-АМ

Рис. 1.27. Временные диаграммы
С выхода демодулятора приемного устройства Пр групповой ФИМ сигнал поступает на приемник синхросигнала ПС и на преобразователь
ФИМ-ШИМ. Синхросигнал, выделенный ПС, управляет работой генераторного оборудования
ГО, в котором формируются последовательности импульсов для использования в преобразователе ФИМ-
ШИМ и в канальных селекторах. В качестве преобразователя ФИМ-ШИМ можно использовать триггер с двумя входами (рис. 1.28, а), временные диаграммы работы которого показаны на рис. 1.28,6. Тактовые импульсы
(Вх. 1), поступающие с ГО, запускают триггер, а импульсы ФИМ (Вх. 2) его сбрасывают, и на выходе триггера формируются импульсы ШИМ сигнала.
Селекция (выделение) канальных импульсов осуществляется аналогично рассмотренной ранее. Восстановление непрерывного сигнала обеспечивается
ФНЧ с частотой среза 3,4 кГц.
Рассмотрим вопрос об определении числа каналов, которое можно получить при образовании группового многоканального ФИМ сигнала (рис.
1.29).
Временной сдвиг импульса А* при ФИМ, происходящий под воздействием модулирующего напряжения, носит название девиации импульса. Максимальный временной сдвиг М
тах
, соответствующий максимальному модулирующему напряжению, называется максимальной девиацией импульса.
Для работы системы разделения каналов и обеспечения допустимой величины переходных помех между импульсами соседних каналов необходим защитный интервал f
3
. Поэтому общее число

Рис. 1.29. Групповой многоканальный ФИМ сигнал каналов, уплотняемых с помощью ФИМ, может быть определено из равенства (2ht
max
+ t
3
)N= Г
Д
, где N — число каналов; Т
д
= = 125 мкс при 7*^ =
8 кГц. Тогда максимальная девиация при заданном числе каналов At
max
=
T
A
f2N—1
3
/2.
В реальных системах защитный интервал с учетом длительности импульсов примерно равен
3
1
2
Мтах, откуда M
max
= 2T
a
/7N. При JV=6 М
тах
—
6 мкс, при N=12 М
тах
=3 мкс и при N = 24 &t
max
= = 1,5 мкс.
Помехозащищенность в системах с ФИМ тем выше, чем больше At
max
.
В связи с этим число объединяемых каналов при ФИМ-АМ не превышает 24, а при использовании более помехоустойчивой частотной модуляции, т. е. при
ФИМ-ЧМ, оно может быть увеличено до 48. Такие способы модуляции обычно используются в малоканальных радиорелейных системах передачи с
ВРК.

КОНТРОЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ
1. Что понимается под дискретизацией непрерывных сигналов по времени, по амплитуде?
2. Сформулируйте теорему Котельникова, поясните ее смысл.
3. Из каких соображений выбирается частота дискретизации?
4.
Поясните, как зависит ширина спектра импульсной последовательности от длительности импульса.
5. В чем различие режимов АИМ-1 и АИМ-2?
6. Как восстанавливается непрерывный сигнал из последовательности его дискретных отсчетов?
7. Поясните особенности видов импульсной модуляции.
8. Поясните принцип образования группового сигнала в системах с
ВРК.
9. Нарисуйте структурную схему системы с ВРК и объясните назначение отдельных устройств.
10. Каково назначение цикловой синхронизации в системах с ВРК?
11. Каковы причины возникновения переходных помех между каналами в системах с ВРК?
12. К чему приводят нелинейные искажения группового сигнала в системах с ВРК?
13. Каковы особенности построения радиосистем с ВРК?