Параметры телефонного сообщения.

Первичный телефонный сигнал (речевое сообщение), называемый также абонентским, является случайным нестационарным процессом с полосой частот от 80 до 1200Гц. Разборчивость речи определяется форматами, большинство которых расположено в полосе 300…3400Гц. Поэтому по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи принята эффективно передаваемая полоса частот 300…3400Гц. При этом качество передаваемых сигналов получается достаточно высоким – слоговая разборчивость составляет около 90%, а разборчивость фраз – 99%. Пик – фактор телефонного сигнала =13…17,0 дБ, а динамический диапазон передаваемых сигналов составляет 26…35 дБ.

 

Телеграфные сообщения и данные.

Эти два вида сообщений являются дискретными и характеризуются одними и теми же параметрами. Первичные дискретные сигналы обычно имеют вид прямоугольных импульсов постоянного или переменного тока, как правило, с двумя разрешёнными состояниями (двоичные или двухпозиционные).

Скорость модуляции определяется количеством единичных элементов (элементарных посылок), передаваемых в единицу времени, и измеряется в бодах:

 

[9],

 

где τ_n – длительность элементарной посылки. Скорость передачи информации определяется количеством информации, передаваемой вы единицу времени, и измеряется в бит/с:

 

[10],

 

где М – число позиций сигнала. В двоичных системах (М=2) каждый элемент несёт 1 бит информации, поэтому согласно [9] и [10]:

 

, бит/с [11].

 

Однако в реальных условиях всегда передают и импульсы для синхронизации, поэтому, как правило, С<B. Для многопозиционных систем скорость передачи информации может превышать скорость модуляции: C>B. Скорость модуляции при передаче дискретных сигналов зависит от эффективной полосы пропускания канала П_к и формы его частотной характеристики. Практическая скорость модуляции с учётом реальной частотной характеристики канала при передаче импульсов постоянного тока:

 

[12],

 

где П_К определяется на уровне 8,7дБ при плавном и симметричном относительно несущей частоты нарастании затухания. Если в полосе пропускания имеются отклонения затухания, то они не должны превосходить 2…3дБ. Кроме этого необходимо, чтобы неравномерность группового времени запаздывания (ГВЗ) удовлетворяла требованию:

 

[13].

 

Если же это условие не выполняется, то необходимо либо уменьшить скорость передачи, либо откорректировать ГВЗ. Скорость модуляции при передаче телеграфных сообщений и данных методами АМ, ЧМ и ФМ с двумя боковыми полосами уменьшается вдвое по сравнению с [12]

 

[14].

 

Передача этих сигналов с частично подавленной одной боковой полосой позволяет почти удвоить скорость модуляции:

 

[15].

 

При частотной модуляции необходимо выбирать девиацию частоты Δf так, чтобы:

 

[16].

 

Факсимильные сообщения.

Факсимильный сигнал представляет собой электрический сигнал, получаемый в качестве развёртки неподвижного изображения по элементам, с поочерёдной передачей их яркости и последующим синтезом изображения на приёмном конце.

Передаваемый оригинал закрепляется на передающем барабане, а светочувствительная бумага – на приёмном (смотри рис.2). Оба барабана вращаются синхронно, для чего вместе с факсимильными сигналами передаются сигналы синхронизации и фазирования. Вдоль барабанов движутся каретки с оптическими системами ОС и источниками света О₁ и О₂. Кроме этого на передающей каретке устанавливается фотоэлектрический преобразователь ФЕП, в качестве которого может быть использован фотоэлемент. В передающих факсимильных аппаратах развёртывающий элемент имеет большую яркость и сравнительно небольшой диаметр луча (0,1…0,3мм). Часть светового потока, падающего на элементарную площадку оригинала, отражается от неё. Отражённый световой поток попадает на светочувствительную поверхность фотоэлемента, на выходе которого образуется соответствующий этому потоку электрический сигнал.

Передающий барабан с Приёмный барабан с

оригиналом копией

 

 

 

Рис. 2. Функциональная схема факсимильной связи.

1 – канал факсимильной связи;

2 – привод, синхронизирующее и фазирующее устройство.

Развёртывающее устройство в приёмных факсимильных аппаратах использующих фотографический способ записи, принципиально не отличаются от таких же устройств в передающем аппарате.

При передаче чередующихся по яркости элементов сигнал приобретает вид импульсной последовательности. Частоту следования импульсов в последовательности называют частотой рисунка. Максимального значения частота рисунка, Гц, достигает при передаче изображения, элементы и разделяющие их промежутки которого равны размерам развёртывающего луча:

 

[17],

 

где - длительность импульса, с, равная длительности передачи элемента изображения, которую можно определить через параметры развёртывающего устройства. Так, если - длина строки, а S – шаг развёртки (размер развёртывающего луча), то в строке элементов. При N оборотах в минуту барабана, имеющего диаметр D, время передачи элемента изображения, с:

 

[18],

 

тогда согласно [17]:

 

[19].

 

Минимальная частота рисунка, Гц, будет при развёртке изображения, содержащего по длине строки чёрную и белую полосы, равные по ширине половине длины строки. При этом:

 

[20].

 

Для вполне удовлетворительной по качеству фототелеграфной связи достаточно передавать частоты от F_рис.min до F_рис.max. МККТТ рекомендует для факсимильных аппаратов:

N=120, 90 и 60 об/мин.

S=0/15мм

D=70 мм.

Из [19] и [20] следует, что при N=120 F_рис.max=1466 Гц, F_рис.min=2 Гц.

Динамический диапазон факсимильного сигнала составляет 25 дБ.

 

Телевизионный сигнал.

При передаче чёрно-белого изображения телевизионное сообщение представляет собой оптическое изображение, яркость которого преобразована в электрическое напряжение путём последовательного разложения изображения по строкам и кадрам. Для обеспечения правильного приёма ТВ сигнала, в сигнал изображения замешивают сигналы синхронизации по строкам и кадрам. Получаемый таким образом сигнал называется полным ТВ сигналом чёрно-белого изображения. Он состоит из сигнала яркости и сигнала синхронизации.

Уровень белого

Сигнал яркости

U_р 70%

 

Уровень чёрного

 

Уровень гашения

U_c 30%

Уровень синхроимпульса

 

Т_ср.=64мкс 4,7мкс

Рис. 3. Полный чёрно-белый телевизионный сигнал.

 

В Украине стандарт предусматривает разложение изображения в кадре на 625 строк. При передаче 25 кадров в секунду для устранения возможного мерцания, каждый кадр передаётся двумя полукадрами: в одном передаются только чётные строки, в другом – нечётные. В результате число полукадров равно 50 и смена изображений на экране приёмной трубки становится незаметной.

При передаче 25 кадров с 625 строками в каждом, номинальное значение разложения частоты по строкам равно 15,625 кГц. Согласно стандарту напряжение полного видеосигнала U_ТВ, состоящего из импульсов синхронизации U_c и сигнала яркости и гасящих импульсов U_р составляет:

 

[21].

 

При этом U_c=0,3U_ТВ, а U_р=0,7U_ТВ. Сигнал яркости является случайным процессом, который зависит от характера передаваемого изображения. Ширина полосы, занимаемая полным видеосигналом, ограничена и составляет 50…60МГц. Его динамический диапазон лежит в пределах 40дБ.

Полный видеосигнал цветного изображения образуется из сигналов яркости, цветности и синхронизации. Размах сигнала цветности равен от размаха сигнала яркости.

 

 

 

Сигнал цветности

 

Т_стр

 

Рис. 4. Полный цветной телевизионный сигнал.

Сигналы звукового вещания.

Представляют собой преобразованные в электрическую форму колебания – музыки, пения и речи, которые являются случайными нестационарными процессами. В зависимости от вида передаваемых сигналов вещания они могут занимать полосу частот от 15…20 Гц до 15…20кГц. Динамический диапазон этих сигналов составляет 86…96 дБ. Передать сигнал с такими полосой частот и динамическим диапазоном по каналу связи затруднительно, поэтому приходится ограничивать оба эти параметра. Исследования показали, что для высококачественной передачи сигналов звукового вещания с учётом использования компандеров и частотных предискажений, необходима полоса частот 30…15000 Гц и динамический диапазон 56…60 дБ.

 

Каналы передачи.