Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 224
Скачиваний: 2
Если вместо отношения мощностей оперировать вели чинами измерительных уровней на входе и выходе кана ла, то выражение (4.9) можно преобразовать к виду
ar = lOlog^s - l O l o g ^ = Р ; х - р в ы х , |
(4.10) |
здесь Ро — мощность сигнала, относительно которой вы числяется измерительный уровень, р ' в х и р'вых — измери тельные уровни сигнала на входе и выходе канала.
При разработке аппаратуры ВЧ телефонирования фазовые характеристики каналов, предназначенных для передачи телефонных сообщений, не нормировались, так как влияние их на восприятие речевого сообщения чело веческим ухом незначительно. Использование стандарт ных каналов ТЧ для передачи других видов сообщений Сфототелеграф, передача данных) показало, что иска жение формы передаваемого сигнала вследствие нели нейности фазо-частотной характеристики канала связи оказывает существенное влияние на качество передачи этих видов сообщений. В связи с этим потребовалось нормировать фазо-частотные характеристики каналов.
Из теории линейных электрических цепей известно, что фазовые и амплитудно-частотные характеристики пассивных цепей связаны между собой определенными соотношениями. В частном случае [67] для цепи мини мально-фазового т и п а 1 ) , т. е. не содержащей в своем составе фазо-корректирующих контуров, связь между фазовой и амплитудно-частотной характеристиками оп ределяется выражением
6 Ы |
= ^ ? _ ^ |
М _ Й С 0 , |
(4.11) |
|
я J |
со3—со, |
|
|
о |
|
|
где o(coi) — рабочая фазовая постоянная цепи на неко торой частоте соь а (со) — рабочее затухание цепи.
Пользуясь выражением (4.11), можно определить фа зовую постоянную цепи на любой частоте, а следова тельно, получить всю зависимость 6(со), которую можно представить в виде суммы двух слагаемых, линейно и нелинейно зависящих от частоты Ъ(со) = £(со) +ф(со). На
') Четырехполюсником минимально-фазового типа называется такой четырехполюсник, коэффициент передачи которого не имеет особых точек в правой комплексной полуплоскости.
183
искажение сигнала влияет только нелинейная часть, за кон изменения которой следует определить.
Измерить фазовую характеристику канала практи чески невозможно. Это обусловлено тем, что вследствие расхождения несущих частот преобразований на пере дающем и приемном концах канала ТЧ происходит сдвиг частоты передаваемого сигнала, а синусоидальные сиг налы разной частоты (передаваемой и принимаемой) нельзя сравнивать между собой по фазе, так как раз ность фаз между ними все время меняется со скоростью, равной сдвигу частот. Поэтому при определении харак теристик каналов .вместо понятия фазовой постоянной обычно пользуются понятием группового времени замед ления т, которое соответствует производной от фазовой
постоянной по частоте и не |
зависит |
от сдвига |
частот |
|
н канале связи. |
Групповое |
время |
замедления |
изме |
ряется временем |
запаздывания огибающей радиоим |
пульсов, все составляющие которых расположены в не посредственной близости друг от друга. Так как вели чина фазовых искажении определяется нелинейностью фазовой характеристики, а также из-за сложности из мерений для оценки каналов связи вместо абсолютного времени замедления пользуются величиной его нерав
номерности |
т н = т — Т м и н - |
ПрИНЦИП измерения группового времени замедления |
|
основан на |
методе Найквиста, заключающемся в пере |
даче через испытуемый канал модулированных сигналов с медленно изменяющейся несущей частотой и последую щем измерении сдвига фазы огибающей соседних сиг налов на выходе канала. На рис. 4 . 4 а — в приведены со ответственно предельные значения неравномерности ам
плитудно-частотной и фазо-частотной |
характеристик и |
характеристики группового времени |
замедления Г В З |
стандартного канала ТЧ, содержащего два переприем ных участка. Лучшим будет считаться канал, имеющий меньшее отклонение этих характеристик от прямой, па раллельной оси частот. Любое отклонение указанных характеристик от прямой линии приводит к искажениям передаваемых сигналов за счет изменения формы им пульсного отклика канала связи. Эти искажения носят регулярный обратимый характер. Для борьбы с ними используются специальные четырехполюсники-корректо ры, .характеристики .которых выбираются таким -образом,
184
чтобы в сумме с характеристиками канала связи они обеспечивали допустимую неравномерность АЧХ и ФЧХ.
185
Теоретически подбором корректоров можно обеспе чить сколь угодно малую неравномерность характерис тик канала связи. Но так как это связано со значитель ными затратами времени и средств, то при разработке реальных корректоров требования к неравномерности ха рактеристик определяют с учетом требуемой пропускной способности и допустимой сложности аппаратуры. Как правило, информацию стремятся передать с помощью многопозиционных сигналов, так как при этом сужается полоса частот, в которой необходима коррекция харак теристик, и становится возможным разместить спектр сигнала в наиболее линейной части частотных и фазо вых характеристик канала.
Искажения сигналов, передаваемых по каналам свя зи, могут возникать под влиянием различного вида элек трических колебаний, возникающих в канале связи вслед ствие воздействия ряда мешающих факторов и линейно складывающихся с основным сигналом.
Независимо от характера воздействия все причины, вызывающие искажения сигналов, объединяются под об щим названием «помех». Помехи, линейно складываю щиеся с линейным сигналом, называются аддитивными. Помехи, возникающие вследствие нелинейности характе ристик канала связи и вызывающие нерегулярные иска
жения сигнала, называются неаддитивными |
или |
мульти |
|
пликативными. |
К ним относятся также |
помехи, |
возни |
кающие вследствие временной флуктуации параметров канала связи.
По характеру колебаний аддитивные помехи можно
разделить |
на флуктуационные, |
сосредоточенные, |
им |
||
пульсные. |
|
|
|
|
|
Ф л у к т у а ц и о н н ы е п о м е х и . Возникают вслед |
|||||
ствие хаотического |
теплового движения |
электронов |
в |
||
элементах |
схемы и |
представляют |
собой |
непрерывный |
случайный процесс во времени. Этот процесс является результатом взаимного наложения очень большого чис ла элементарных возмущений, вызванных тепловыми флуктуациями зарядов в проводниках. Флуктуационную помеху можно охарактеризовать стационарным случай ным процессом с нормальным законом распределения вероятностей, характеризующимся средней мощностью и энергетическим спектром. Для флуктуационной помехи
положительные и отрицательные значения |
равновероят |
ны. Поэтому среднее значение помехи W=0, |
а ее диспер- |
186
сия равна средней мощности помех: а*=Рп. Выражение для плотности вероятности такой помехи имеет вид
P{W) = —1 |
е |
|
/ 2 Я С Т П |
|
|
С о с р е д о т о ч е н н а я |
п о м е х а . Спектр такой |
по |
мехи много меньше полосы пропускания канала связи. |
||
В пределе это гармоническая помеха — А / п о м ^ / п р о п - |
Гар |
монические помехи в основном возникают при снижении переходного затухания между отдельными каналами. Иногда под сосредоточенной понимают помеху, сконцен трированную не по спектру, а по времени, т. е. импульс ную помеху. Такая помеха представляет собой одиноч ные или групповые импульсы, следующие с интервала ми, длительность которых больше длительности пере ходных процессов. При этом амплитуда импульсов со измерима или превосходит возможную амплитуду сиг
нала, а длительность |
достаточно мала: Т п о м ' С — |
• |
|
/ пРоп ; |
|
И м п у л ь с н ы е |
п о м е х и . Эти помехи могут |
возни |
кать под влиянием различных причин: при снижении пе реходного затухания между системами В Ч телефониро вания, переключении источников электропитания, под влиянием грозовых разрядов и т. д.
Неаддитивные помехи появляются в результате из менения частоты всех спектральных составляющих пере даваемого сигнала на одинаковую сравнительно неболь шую величину. Это явление возникает в каналах систем ВЧ уплотнения, в 'которых передача ведется одной боко вой полосой частот без передачи несущего колебания амплитудномодулированного сигнала. (На приемной сто роне сигнал восстанавливается с помощью местного ге нератора несущей. При таком способе передачи . рас хождение между частотами передающего и приемного ге нераторов приводит к сдвигу частот принятого сигнала на величину, равную этому расхождению. В случае стан дартного канала ТЧ эта величина не должна превышать
±1 Гц на каждом переприемном участке.
Кроме описанных видов помех, в каналах связи наб
людаются кратковременные обрывы цепи (полные или частичные), которые возникают при нарушении контак тов или перегрузке групповых усилителей каналов, вы званной случайным совпадением во времени пиковых мощностей.
1 87
Из сказанного следует, что параметры всех каналов (ВЧ телефонирования), используемых для 'передачи дис кретных сообщений, однозначно определяются ампли тудно-частотной характеристикой, характеристикой груп пового времени замедления, величиной сдвига частот в канале, статистическими характеристиками аддитивных помех, величиной характеристического сопротивления и максимально допустимым уровнем передаваемого сиг нала. Однако знание этих параметров капала само по себе не дает оснований для обоснованных рекомендаций по построению трактов ПДС, выбору методов модуля ции первичного сигнала и структуры устройств 'преобра зования сигналов. Чтобы правильно оценить возмож ность передачи дискретных сигналов по каналам с из вестными параметрами, необходимо определить спект ральные и временные характеристики первичных дис кретных сигналов и на основании известных положений теории передачи дискретных сообщений согласовать их с характеристиками каналов, используемых для переда чи. Этим вопросам посвящено большое число работ тео ретического и 'прикладного характера {24, 25, 37, 50, 81, 91]. Ниже рассматриваются только те теоретические во просы, знание которых необходимо для понимания струк туры построения УПС.
§4.4. С Т Р У К Т У Р А П Е Р В И Ч Н Ы Х СИГНАЛОВ
Втехнике передачи дискретных сообщений подлежа щая передаче информация выдается источником или ко дирующим устройством чаще всего в виде последова тельностей двухпозиционных кодовых элементов. Назо вем последовательность таких элементов первичным сиг налом. На рис. 4.5 показаны последовательности однополярных и двуполярных дискретных сигналов.
Основным математическим аппаратом для получения спектральных характеристик передаваемого сигнала яв ляется разложение в ряд Фурье. Разложение периоди ческой функции в ряд Фурье показывает, что она имеет частотные составляющие с угловыми частотами озо, 2соо,
... , /гсооСледовательно, любую периодическую функцию можно рассматривать как результат линейного сумми рования постоянной составляющей и бесконечного числа ортогональных функций (синусоидальных и косинусоидальных). Совокупность всех частотных составляющих
188
называется спектром частот данной функции. Поскольку методам вычисления спектров сигналов посвящена об ширная литература [24, 50], ограничимся лишь рассмот-
i n
Рис. |
4.5. Последовательности дискретных |
сигналов: |
|
а) |
однополярного; б) д в у полярного |
рением основных зависимостей между параметрами пе риодической функции и соответствующими спектральны ми характеристиками на примере периодической после довательности прямоугольных импульсов при разном
соотношении Г/т, - где Т — период |
последовательности, |
а т — длительность импульса (рис. |
4.6). |
Спектр сигнала вплотную примыкает к нулевой ча стоте и существенным образом меняется с изменением длительности импульса при том же периоде или с изме нением периода при той же длительности. Увеличение длительности импульсов % при неизменном периоде при водит к увеличению амплитуды постоянной составляю щей и гармоник с небольшими порядковыми номерами (рис. 4.6а и б) . Наоборот, уменьшение длительности им пульсов т обусловливает уменьшение амплитуд гармо ник с меньшими номерами и рост амплитуд высших гар моник (рис. 4.бе). При изменении периода следования импульсов изменяется густота линий спектра. Так, с уве
личением периода Т основная частота |
соо = 2я/Г умень |
шается и спектр становится гуще (рис. |
4.6г). |
Изменение формы прямоугольных сигналов приводит к перераспределению энергии между гармоническими
189