Классификация современных систем электросвязи

Приемник в системе телефонной связи выполняет обратное пре­образование электрических сигналов в звуковые колебания.

Такой электроакустический преобразователь называется телефоном.

Кроме микрофона и телефона, являющихся основными эле­ментами системы, у каждого абонента имеется ряд вспомогатель­ных устройств, необходимых для удобства подключения, вызова и сигнализации. Основные и вспомогательные элементы, которыми пользуется абонент, конструктивно составляют телефонный аппа­рат. Современные телефонные аппараты весьма разнообразны. Они отличаются типами микрофонов, телефонов, номеронабирате­лей, а также формой корпуса аппарата.

Каналы связи в системах телефонной связи образуются сово­купностью устройств и среды распространения, обеспечивающих прохождение сигналов от одного телефонного аппарата к другому.

Системы звукового вещания обеспечивают одностороннюю пе­редачу звуковых сообщений (речи, музыки) от источника до боль­шого числа слушателей, рассредоточенных в пространстве. В зависимости от технических средств, используемых для этого, раз­личают системы радиовещания и проводного вещания.

В первом случае сигналы передаются по радиоканалу, в котором средой распространения является открытое пространство. Радиоканал образуется с помощью специальных устройств, основными из ко­торых являются радиопередатчик, передающая антенна, прием­ная антенна и радиоприемник.

Радиопередатчик преобразует первичный низкочастотный сигнал на выходе микрофона в высокочастотный сигнал, излучаемый пе­редающей антенной в окружающее пространство в виде электро­магнитных волн.

Под воздействием поля излучения в приемной антенне возни­кает высокочастотный ток, характер изменения которого повторяет закон изменения высокочастотного сигнала. В радиоприемнике из высокочастотного сигнала после соответствующей обработки выделяется первичный (исходный) сигнал. Далее низкочастотный первичный сигнал преобразуется громкоговорителем в звуковое сообщение.

В системах проводного вещания сигналы звукового вещания доставляются слушателям по так называемым проводным кана­лам, использующим в качестве среды распространения специальные направляющие устройства –

проводные линии передачи. Иног­да часть канала реализуется радиотехническими средствами, а часть – проводными. При этом сообщения также преобразуются в сигнал с помощью микрофона, устанавливаемого в специаль­ных помещениях – студиях. Приемниками являются абонентские громкоговорители, устанавливаемые непосредственно в квартирах слушателей. Передача сигналов между микрофоном и приемником осуществляется по проводам, проходящим через специальные узлы проводного вещания.

Телевизионная связь предназначена для одновременной пере­дачи оптических и звуковых сообщений, поэтому системы теле­визионной связи содержат две подсистемы. Подсистема передачи звуковых сообщений практически не отличается от рассмотренной выше системы звукового вещания. Подсистема передачи оптиче­ских сообщений обеспечивает передачу подвижных изображений. Телевизионные сигналы, как правило, передаются по радио­каналу, как это изображено на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Структурная схема системы телевизионного вещания

Радиоканал содержит телевизионный радиопе­редатчик (РПер), передающую антенну, среду распространения радиоволн, приемную антенну и телевизионный радиоприемник (РПр).

Спектр видеосигнала содержит низкие частоты и поэтому его невозможно передать в открытом пространстве. Преобразова­ние видеосигнала в радиочастотный сигнал, способный излучаться передающей системой в окружающее пространство в виде радиоволн, осуществляется в телевизионном радиопередатчике.

На приемной стороне системы часть энергии радиоволн пере­хватывается приемной антенной, усиливается и вновь преобразу­ется в телевизионном радиоприемнике в видеосигнал.

Для преобра­зования видеосигналов в сообщения используется свойство неко­торых веществ, которые светятся под действием падающего на них по­тока электронов. Такие вещества называются люминофорами. Яркость их свечения пропорциональна интенсивности падающего потока.

Упрощенная схема, поясняющая устройство приемной теле­визионной трубки (кинескопа), приведена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Приемная телевизионная трубка (кинескоп):

ОС– отклоняющая система;

Слой люми­нофора нанесен на внутреннюю поверхность широкой части стек­лянного баллона. Электронный луч создается прожектором, фор­мируется и ускоряется специальными электродами (на рисунке не показаны).

Интенсивностью электронного луча управляет ви­деосигнал. Луч направляется на люминофор и высвечивает по­элементно строку за строкой. Движение луча по горизонтали и вертикали задается отклоняющей системой. Поскольку интенсив­ность луча изменяется в соответствии с изменением сигнала, яр­кость свечения каждой строки будет изменяться. Ввиду большой скорости перемещения луча по строкам и определенной инерцион­ности зрения человек наблюдает на экране цельное оптическое изображение.

Устройства, обеспечивающие преобразование радиочастотных сигналов в электрические сигналы звуковых частот и видеосиг­налы, а также громкоговоритель и кинескоп конструктивно объ­единены в один аппарат, называемый телевизором.

Системы телеграфной связи предназначены для двухсторонней передачи дискретных сообщений (телеграмм). Они состоят из двух подсистем, как было показано на рис. 4.8. При этом на каж­дом конце системы необходимо иметь передатчик и приемник. Эти два устройства обычно конструктивно объединяются и обра­зуют устройство, называющееся оконечным телеграфным аппаратом. Следовательно, телеграфная связь реализуется системой, со­стоящей из двух оконечных телеграфных аппаратов, соединенных каналом связи.

В системах передачи дис­кретных сообщений используется кодовый метод преобразования сообщения в сигнал и обратно. Смысл этого метода заключается в том, что знаки сообщения при передаче заменяются кодовыми комбинациями, составляемыми из определенных элементов. При этом каждому знаку сообщения соответствует своя комбинация. Совокупность всех используемых комбинаций составляет телеграф­ный код. Старейшим и наиболее известным является код Морзе, комбинации которого составляются из двух различных элемен­тов — «точка» и «тире».

При использовании кодов передача сообщений сводится к передаче двух различных элементов кодовых комбинаций. Процесс преобразования знаков сообщения в сигнал начинается с кодирования, в результате которого знаки заменя­ются кодовыми комбинациями. Затем элементы комбинации после­довательно преобразуются в элементы сигнала, то есть в импульсы тока. Эти функции выполняются специальными устройствами пере­дающей части оконечного телеграфного аппарата.

Приемник системы телеграфной связи выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение в следующей последова­тельности. Вначале элементы сигнала поочередно принимаются, преобразуются в элементы кодовой комбинации и запоминаются. Затем определяется знак, соответствующий принятой кодовой комбинации, то есть выполняется операция, обратная кодированию, называемая декодированием. Процесс приема заканчивается за­писью знака на бумаге. Все перечисленные операции выполняются специальными устройствами приемной части оконечных телеграф­ных аппаратов.

Системы передачи данных не имеют принципиальных отличий от систем телеграфной связи. В них также используют условный (кодовый) метод преобразования сообщений в сигнал и обратно, и поэтому процесс передачи сообщений и устройства передатчика и приемника не отличаются от соответствующих элементов системы телеграфной связи.

Как отмечалось выше, системы пе­редачи данных способны передавать дискретные сообщения значи­тельно быстрее и точнее, то есть обеспечивать более высокую скорость и качество передачи сообщений. Они гарантируют заданную вер­ность передачи при любой практически необходимой скорости передачи сообщений. Это достигается благодаря использованию дополнительных устройств повышения качества передачи сообще­ний, которые конструктивно объединяются с передатчиками и приемниками систем передачи данных, образуют приемопередаю­щие устройства, называемые аппаратурой передачи данных.

Одна её часть, выполняющая различные преобразования сигна­лов при передаче, размещается на передающем, а вторая, обес­печивающая прием, корректировку и другие преобразования сигналов и кодовых комбинаций, размещается на приемном конце системы передачи данных.

Устройства повышения качества передачи позволяют обнару­живать или даже исправлять ошибки в сообщениях, появляющиеся в процессе передачи. Системы передачи данных используют двух­сторонний канал, обратный канал используется для борьбы с ошиб­ками.

На рис. 4.11 приведена схема системы передачи данных для трансляции сообщений в одном направлении (слева направо).

Современные сети и системы связи в основном передают не аналоговые сигналы, а цифровые.

Типичная функциональная схема организации цифрового канала электросвязи изображена на рис. 4.12. Цифровой канал имеет зеркальное функционирование передающего и приёмного плеч.

Рис. 4.11. Схема передачи данных в одном направлении

При этом на передающем плече реализуются такие преобразования информационного сигнала, как: