Файл: Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
защищенность, так как вместо интервала (паузы) в линию посту пает ток обратного направления, что уменьшает воздействие помех
на телеграфный сигнал.
Чтобы убедиться в этом, рассмотрим графики, приведенные на рис. 1.11. Телеграфные сигналы, приходящие на приемный аппа рат, имеют непрямоугольную форму, как это для простоты показа-
S)
Рис. 1.11. Изменение длины телепрафного сипнала:
а) при однополюсном телеграфировании; б) при двух полюсном телеграфировании
но на рис. 1.10, а вследствие наличия в цепи индуктивности и ем кости ток нарастает и спадает медленно. Сплошной линией на рис. 1.11 показана форма телеграфного сигнала на приемном кон це линии при нормальной величине изоляции, а пунктиром — при пониженном значении изоляции. В таких условиях при одно полюсном телеграфировании, как показано на рис. 1.11а, длитель ность единичного элемента изменяется от величины t'0 до t"0. Дли тельность телеграфного сигнала в приемнике аппарата определя ется от момента нарастания тока до величины i{ (при этом значе нии тока срабатывает электромагнит приемника телеграфного ап парата) и от момента спадания тока до величины г2 (якорь элек тромагнита отлипает). Таким образом для условий изменения ве личины изоляции продолжительность сигнала при однополюсном телеграфировании изменяется, т. е. t'o>t"o.
Для тех же условий при двухполюсном телеграфировании, как
это |
показано на рис. 1.116, длина сигнала остается неизменной, |
т. е. |
t'o= t"0. Длина телеграфного сигнала при двухполюсном теле |
графировании определяется моментами нарастания и спадания то ка до величины i0, при которой происходит срабатывание и отпус кание приемного устройства в ПУ.
Перечисленные выше преимущества двухполюсного телеграфи рования обеспечивают более устойчивую работу телеграфных свя зей на значительных расстояниях (до 550 км), в то время как од нополюсное телеграфирование невозможно на расстояние, большее 300 км. Однако при применении схем однополюсного телеграфи рования не требуется переходного устройства и двухполярного источника тока. Поэтому на коротких линиях связи применяется однополюсное телеграфирование.
22
Телеграфирование переменным током или частотное телеграфирование
При телеграфировании переменным током сигналы постоянно го тока, поступающие от телеграфного аппарата, преобразуются в сигналы переменного тока, которые и поступают в линию. Сигна лы преобразуются с помощью специального оборудования частот ного телеграфирования.
Принцип телеграфирования переменным током появляется на схеме рис. 1.12. Телеграфный аппарат через переходное устрой-
Рис. 1 12. Телеграфирование переменным током (частотное телеграфирование)
ство ПУ подключается к каналообразующему оборудованию ча стотного телеграфирования ЧТ. С помощью передатчика Пер обо рудования ЧТ сигналы постоянного тока, поступающие с передаю щего телеграфного аппарата, преобразуются в сигналы перемен ного тока. Существует несколько методов преобразования сигна лов в частотном телеграфировании (см. гл. 5). На приведенной схеме показан один из них— частотная модуляция, при которой отрицательные сигналы постоянного тока преобразуются в сигна лы переменного тока верхней частоты fB, а положительные — в сигналы переменного тока нижней частоты fu- Приемник Пр обо рудования ЧТ производит обратное преобразование: сигналы пе ременного тока fa и /в преобразуют соответственно в положитель ные и отрицательные сигналы постоянного тока, которые через ПУ передаются в приемный телеграфный аппарат.
Оборудование частотного телеграфирования дает возможность в одном стандартном телефонном канале (0,3-)-3,4 кГц) образовать несколько одновременно действующих телеграфных каналов. Ор ганизация большого числа — 6, 17, 24, 44 — одновременно дейст вующих телеграфных каналов является первым и основным преи муществом телеграфирования переменным током. Вторым преи муществом является то, что каналы частотного телеграфирования могут иметь протяженность, измеряемую десятками тысяч кило метров, обеспечивая при этом более устойчивую и надежную связь, чем каналы постоянного тока. Частотное телеграфирование в настоящее время находит самое широкое применение для пере дачи дискретной информации.
23
Симплексный и дуплексный методы передачи дискретной информации
При симплексном методе передачи чередуются передача и прием
.информации. Примером симплексного телеграфирования может служить схема, приведенная на рис. 1.3. При дуплексном методе происходят одновременно и передача и прием информации. При мером одного из возможных случаев применения дуплексного ме
тода |
служит схема рис. 1.13. Здесь показано дуплексное телегра |
||||||||
Cm. a |
|
|
Cm.S |
фирование по |
четырехпроводной |
||||
|
| |
линии |
связи |
с |
использованием |
||||
Пер _ ПУ |
Линия |
ПУ |
Пр |
||||||
•• |
Пер |
|
|
Пр - |
и |
на каждом конце двух телеграф |
|||
|
|
ных аппаратов: |
передающего и |
||||||
|
1 |
1 |
|||||||
Пр |
|
|
пер |
приемного. Чаще применяется ду |
|||||
|
1 |
I |
|
||||||
•• |
Пр |
Пер |
•• |
плексная схема, |
организованная |
||||
|
1 |
1 |
|
на одном телеграфном аппарате. |
|||||
Рис. |
1.13. Дуплексное телеграфиро |
Преимуществом |
дуплексного ме |
||||||
тода |
передачи |
|
является лучшее |
||||||
|
|
вание |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
использование |
аппаратов и кана |
лов. Однако симплексные схемы более просты и поэтому также находят широкое применение как в телеграфии, так и в системе
•передачи данных.
В аппаратуре передачи данных чаще используется симплекс ный метод. Это объясняется тем, что потоки информации в систе ме передачи данных в основном односторонние: первоначально
•информация собирается от оконечных пунктов и направляется в вычислительный центр ВЦ для обработки электронно-вычислитель ной машиной ЭВМ. Затем образуется обратный поток информа-
.ции — к оконечным пунктам.
1.6. ИСКАЖЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
Изменение формы и длительности единичного элемента назы вается и с к а ж е н и е м . Рассмотрим причины искажений теле графных сигналов. Первым возможным источником искажений яв ляется передатчик телеграфного аппарата, если его контактная
•система неправильно отрегулирована. Кроме того, форма и дли тельность сигнала могут быть искажены в канале связи под воз действием на канал внешних помех или под влиянием процессов, происходящих в канале.
Если величина искажений превышает допустимое значение, то знаки, получаемые на приемном аппарате, 'будут отличаться от переданных.
На рис. 1.11 был показан один из видов искажений телеграф ных сигналов: токовый сигнал укорачивался, а бестоковый удли нялся. Значительное укорочение токового сигнала может привес ти к тому, что приемник не сработает от этого сигнала, т. е. вос примет токовый сигнал как бестоковый и отпечатает знак, отли- ’чающийся от переданного. В последнем легко убедиться на таком
24
примере: передавалась буква А, ее комбинация (см. табл. 1.1 ко да № 2) 11000, если вместо второго токового сигнала в приемник поступит бестоковый, то будет отпечатана буква Е.
Границы единичных элементов определяются значащими мо ментами и значащими интервалами. Несоответствие значащих мо ментов и значащих интервалов идеальным значащим моментам и>
значащим |
интервалам называется |
к р а е в ы м и и с к а ж е н и я - |
м и. Как |
показали исследования, |
наибольшему искажению под |
вергаются |
начало и конец сигнала, |
а наименьшему —■ средняя; |
часть, имеющая наибольшую амплитуду.
Смещения значащих моментов или значащих интервалов на одну и ту же величину по отношению к переданному сигналу не вызывают искажений на приеме.
На рис. 1.14 показаны телеграфные сигналы, переданные око нечным телеграфным аппаратом (рис. 1.14а) и принятые без.
т)
Рис. 1.14. Неискаженный и искаженный прием телеграфных сигналов
краевых искажений (рис. 1.146) и с краевыми искажениями (рищ 1.14«). Если телеграфный канал идеальный — не вносит искаже ний, — то переданные сигналы через некоторое время t\ достигают приемного устройства и фиксируются им. Если для всех значащих, моментов время распространения t\ одинаково, то продолжитель ность единичного элемента (0 не изменяется, сигнал не будет иска жен на приеме, а сместится лишь момент начала действия сигнала на приемник.
Смещение значащих моментов на различную величину объяс няется, главным образом, тем, что токи линейных помех, накладываясь на токи сигналов, могут вызывать преждевременное сраба тывание или запаздывание в работе приемного устройства. Вслед
25'
ствие смещения значащих моментов одни единичные элементы уд линяются, а другие — укорачиваются. Если обозначить через 0 общий диапазон разброса значащих моментов, то величину отно сительных краевых искажений можно определить по формуле
б = — 100%. |
(1.5) |
2t0 |
|
Эта формула справедлива в тех случаях, когда разброс по отно шению к значащему моменту симметричен.
По своему характеру краевые искажения дискретных сигналов можно подразделить на три основных вида: преобладения, харак теристические и случайные искажения. Преобладания — это вид
|
искажений, |
выражающийся |
в постоян |
||||
|
ном увеличении |
(или |
уменьшении) дли- |
||||
|
^ тельности единичных |
элементов, |
зани- |
||||
|
t мающих одну и ту же значащую пози |
||||||
|
цию за |
счет |
уменьшения (или увеличе |
||||
|
ния) длительности единичных элементов, |
||||||
|
^ занимающих другую значащую позицию. |
||||||
с0 ul |
‘ Преобладания |
при |
телеграфировании |
||||
постоянным |
током |
могут |
возникнуть |
||||
Рис 1.15 Искажения |
от вследствие |
нестабильного |
напряжения |
||||
преобладаний |
источников питания. |
На рис. 1.15 пока |
|||||
ции положительное |
зан случай, когда на передающей стан |
||||||
напряжение |
Ut |
больше |
отрицательного V% |
||||
В результате этого, |
несмотря на правильную |
регулировку пере |
|||||
дающего аппарата, |
приемный |
аппарат |
положительные |
сигна |
лы воспринимает удлиненными to+At, а отрицательные — укоро ченными t0—At. Преобладания по времени чаще всего вызывают ся неправильной регулировкой контактов передатчика или теле графных реле.
Х а р а к т е р и с т и ч е с к и е и с к а ж е н и я обусловлены пере ходными процессами и возникают в том случае, когда при пере даче различных кодовых комбинаций единичные сигналы на при емном конце не достигают (или превышают) соответствующую значащую позицию. Как известно, крутизна нарастания тока и время переходного процесса определяются постоянной времени це пи т. Величина т зависит при телеграфировании по проводу от его километрических параметров (сопротивления, индуктивности, ем кости и проводимости изоляции) и длины, а при работе по кана лам частотного телеграфирования — от ширины канала. В общем случае можно сказать, что характеристические искажения появля ются в тех случаях, когда время нарастания тока в цепи несоиз меримо с длиной единичного элемента.
Необходимо также отметить, что характеристические искаже ния могут возникать не только на линии или в канале связи, но и в приемнике аппарата. Это возможно в тех случаях, когда маг нитный поток в электромагните приемника нарастает медленнее, чем ток. Так как якорь электромагнита управляется не входным
26
током, а магнитным потоком, то процесс его нарастания и спада определяет работу электромагнита. Для исключения характери стических искажений необходимо, чтобы скорость телеграфирова ния была согласована с параметрами цепи.
С л у ч а й н ы е и с к а ж е н и я обусловлены действием нерегу лярных мешающих факторов. Случайные искажения вызываются в основном помехами в каналах связи. Токи помех возникают в ка налах связи из-за влияния соседних линий связи, линий электро передач, атмосферных разрядов и т. д. Суммарный ток помех, из меняющийся без какой-либо закономерности, накладывается на теки дискретных сигналов. Если направление тока помех совпа дает с направлением входного тока, то дискретный сигнал будет воспроизведен с удлинением, если же направления этих токов бу дут противоположны, то — с укорочением. При сильных токах помех могут происходить дробления сигналов, т. е. разделение их на части.
Для определения величины и характера краевых искажений применяются специальные измерительные приборы: электронный измеритель сигналов ЭИС, измеритель краевых искажений ИКИ и другие (подробно эти приборы описываются в разд. 9.2).
1.7. ИСПРАВЛЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
Наибольшему искажению в процессе передачи дискретных сиг налов подвергаются края единичных элементов, имеющие мини мальную амплитуду тока. Средняя часть сигналов, имеющая мак симальную амплитуду тока, искажается значительно в меньшей степени. Это свойство дискретных сигналов дает возможность так сконструировать и отрегулировать приемники, чтобы они сра батывали при приеме средней неискаженной части сигнала. Воз можность выбора приемником средней неискаженной части при нимаемого сигнала обеспечивает исправление искаженных сигна лов. Свойство приемников дискретных сигналов правильно отпеча тывать знаки на приеме при наличии искажений называется и с- п р а в л я ю щ е й с п о с о б н о с т ь ю .
Численно исправляющая способность измеряется той наиболь шей величиной искажений принимаемых сигналов, при которой еще возможно их правильное отпечатывание приемным устрой ством.
Различают теоретическую, номинальную и эффективную ис правляющую способности. Теоретическая исправляющая способ ность телеграфного аппарата может быть определена по формуле
цт =■■*»-*■ Ю0%, |
(1.6) |
2tg |
|
где ^о — длительность единичного элемента; ta— длительность про цесса регистрации единичного элемента приемником телеграфного аппарата.
27
Если принять, что ta = 0, то получится максимальная возмож ная теоретическая исправляющая способность:
ит = — • 100 = 50 %.
2to
Такой величиной исправляющей способности не обладает ни один телеграфный аппарат. В реальных условиях эффективная исправ ляющая способность телеграфного аппарата снижается в основном из-за потерь времени, которые неизбежны для срабатывания элек тромагнита приемника и находится в пределах 35т-37%.
Эффективная исправляющая способность измеряется в реаль ных условиях работы приемника дискретных сигналов. Номиналь ная исправляющая способность приемника дискретных сигналов определяется минимальной величиной эффективной исправляющей способности.
1.8. ПОКАЗАТЕЛИ ДОСТОВЕРНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ
Важнейшими показателями качества работы всего комплекса оборудования по передаче дискретной информации являются дос товерность и надежность. Д о с т о в е р н о с т ь Д определяет точ ность передачи сообщения и может быть выражена формулой
|
Д = - М - , |
|
|
(1.7) |
где пар — число |
лобщ |
|
|
|
правильно принятых |
знаков; н0бщ — общее |
число |
||
.принятых знаков. |
|
быть отпечатан |
знак, |
|
Под действием помех на приеме может |
||||
■отличающийся |
от переданного. Такой |
знак |
является ошибочным, |
т. е. относится к числу неправильно принятых знаков. Если ошиб ки отсутствуют, то Д =1 . В реальных условиях обработки дискрет ной информации Д = 0,999999. Достоверность может быть опреде лена как разность между 1 и отношением ошибочно принятых знаков пот к общему числу переданных знаков п0бщ■Так как опе рировать с большим числом девяток неудобно, то чаще применяет
ся термин к о э ф ф и ц и е н т в е р о я т н о с т и о ши б о к , |
кото |
|
рый может быть определен по формуле |
|
|
Р = I — Д — |
. |
(1.8) |
^общ |
|
|
Современные вычислительные машины обеспечивают точность обработки поступающей информации с вероятностью ошибок Р в пределах 10_6-f-10-8, т. е. допускается появление одной ошибки на 1000 000 переданных знаков, а в некоторых случаях — одной ошиб ки на 100 миллионов знаков. Для телеграфной связи допускается Р - 1 0 - 4.
Вероятность возникновения ошибок при передаче дискретной информации по стандартным телефонным и телеграфным каналам связи находится в пределах il0~4-i-10~5. Поэтому точность полу
28