Системы передачи с разделением каналов по частоте (ЧРК)

В системах передачи с ЧРК каждому каналу отводится своя независимая полоса частот (рис. 6.7).

Рис. 6.7

Общий диапазон частот группового сигнала . Здесь каждому сигналу V_i (t) соответствует свой канальный спектр S_i (f).

Спектры канальных сигналов не перекрываются, поскольку сигналы V_i (t) есть также не перекрывающееся по частоте множество.

Отсюда следует

где B_i – некоторая константа, определяющая энергию i –того сигнала Е _i.

Из выражения видно, что спектры канальных сигналов ортогональны. Пользуясь преобразованием Фурье, можно доказать, что и сами временные канальные сигналы также ортогональны, т.е.

           Итак, в системах с ЧРК спектры канальных сигналов размещаются в неперекрывающихся частотных полосах. Размещение спектров первичных сигналов в соответствующих частотных полосах осуществляется при помощи амплитудной, частотной или фазовой модуляции. В качестве переносчиков используются гармонические колебания (поднесущие частоты) вида

               .              

Поднесущие частоты выбираются так, чтобы спектры модулированных колебаний не перекрывались. В результате полоса каждого канала  состоит из полосы сигнала  и защитного интервала  (рис. 6.7.). На приемной стороне канальные сигналы разделяются частотными фильтрами.

Структурная схема многоканальной системы передачи с ЧРК показана на рис. 6.8.

Рис. 6.8

Независимо от выбранного вида модуляции формирование многоканального (в данном случае трехканального) сигнала осуществляется следующим образом. Предположим, что передаче подлежат телефонные сигналы с полосой 0,3-3,4 кГц от отправителей О₁-О₃. Формирование канальных сигналов в передающей аппаратуре производится модуляторами М₁-М₃, на второй вход которых подаются поднесущие колебания f ₁, f ₂ и f ₃ такой величины, чтобы спектры модулированных канальных сигналов не перекрывались. Вид модуляции может быть амплитудный, частотный или фазовый. Из рассмотрения всех видов модуляции есть возможность выбрать наиболее экономичный способ использования линейного спектра частот. Так, значительное расширение полосы частот при ЧМ и ФМ существенно сужает область применения этих видов модуляции, особенно в проводной связи. В то же время при передаче по радиорелейным линиям в условиях больших помех целесообразно применять помехоустойчивые виды модуляции ЧМ или ФМ.

С другой стороны из всех возможных методов АМ (передача двух полос и несущей, передача одной боковой полосы и несущей, передача двух боковых полос без несущей и т.д.) метод передачи одной боковой полосы частот (ОБП) посредством однополосной модуляции (ОМ) позволяет наиболее рационально использовать линейный спектр частот, поскольку ширина спектра канального сигнала при ОБП минимальна и равна ширине спектра первичного сигнала . Кроме того, при ОБП подавляется несущая и вторая боковая полоса, что позволяет, во-первых, значительно увеличить мощность оставшейся боковой полосы, и, во-вторых, вдвое сузить ширину канального сигнала. Все это обеспечивает значительно большую помехоустойчивость ОБП по сравнению с другими методами АМ. И еще, при ОБП отсутствует квадратурные искажения.

Восстановление сигнала ОБП на приемной стороне требует применение местного высокостабильного генератора, несущие колебания которого совпадали бы с несущими колебаниями передачи. В противном случае появится сдвиг частот в канале, что понизит качество передачи. Кроме того, расхождение частот генераторов на передающем и приемном конце может привести к неполному подавлению второй боковой полосы, а следовательно, к колебанию остаточного затухания канала и неустойчивости его работы.

В настоящее время системы с ЧРК строятся по индивидуальному и групповому принципу. Рассмотренная на рис. 10.3 система построена по индивидуальному принципу. Здесь каждый канал образуется отдельным оборудованием, что ведет к громоздкости аппаратуры при большом числе каналов. Достоинством такой системы является простота выделения любого канала в промежуточных пунктах.

При групповом принципе все оборудование, кроме индивидуальных преобразователей со своими генераторами и фильтрами на передающем и приемном конце, является общим для всех каналов (рис. 6.9).

Рис. 6.9

Первоначально создаются первичные группы так, как это показано на рис.6.8 (передающая часть). Затем спектры таких первичных групп переносятся в отведенный им диапазон частот с помощью групповых модуляторов ГМ₁-ГМ₃ с поднесущими f _Г1- f _Г3 (рис. 6.9). Здесь также выделяется однополосный, но групповой сигнал, что позволяет сократить полосу частот передаваемого группового сигнала в два раза.

Для выделения на приемной стороне требуемого канального сигнала, необходимо произвести обратные преобразования спектров сигналов сначала в групповых, а потом в индивидуальных системах.

Используя групповой принцип, можно создать систему с ЧРК на любое число каналов. Предельное количество каналов будет определяться граничной частотой линии связи.

В системах с ЧРК пользуются следующими показателями:

- полоса частот сигнала ;

- защитный интервал ;

- канальный интервал ;

- поднесущие частоты , где n – число каналов;

- верхняя частота группового сигнала .

Каналообразующая аппаратура (КОА) является универсальной для проводных систем связи и для систем радиорелейной связи, т.е. для систем дальней связи. Здесь главной задачей является обеспечить необходимое число каналов на заданную дальность при требуемом качестве связи. Поэтому главными требованиями к системам дальней многоканальной связи являются:

- основным каналом должен быть канал ТЧ с полосой 0,3÷3,4 кГц;

- необходимое число каналов должна обеспечивать типовая КОА путем наращивания каналов ТЧ;

- все характеристики КОА должны быть унифицированы, что позволит сопрягать любые каналы связи на любую дальность;

- величина остаточного затухания должна быть стабильной, что необходимо для вторичного уплотнения канала ТЧ и исключения его самовозбуждения.

В заключение следует отметить, что рациональное использование спектра частот и высокая помехоустойчивость метода ОБП сделали его основным в многоканальных системах передачи с ЧРК.