Двухпроводная двухполосная многоканальная система передачи
Министерство транспорта Российской Федерации
БГОУ ВПО ДВГУПС
Кафедра "Телекоммуникации"
Г.В. Колодезная
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛООБРАЗУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ
Методические указания на выполнение курсовой работы по дисциплине «Многоканальная связь на железнодорожном транспорте»
Хабаровск
2011
ВВЕДЕНИЕ
Для оперативного руководства всеми подразделениями железнодорожного транспорта организуется единая транспортная сеть связи, которая включает в себя каналы магистральной, дорожной и отделенческой связи.
Для организации магистральных и дорожных каналов связи широко используются многоканальные системы связи (МКС), основу которых составляют каналы тональной частоты (ТЧ).
Для организации отделенческих связей на небольшие расстояния (80-120 км) часто используют каналы низкой частоты (НЧ), в которых сигнал передается без преобразования в полосе частот 0,3 - 3,4 до 1 кГц.
Цель курсовой работы - научиться проектировать многоканальные системы связи на N-ое количество каналов;
При написании введения целесообразно отразить назначение каналов НЧ и каналов ТЧ при организации первичных и вторичных сетей связи на железнодорожном транспорте. Показать особенности организации магистральных, дорожных и отделенческих каналов связи, включая оперативно-технологические виды связи.
|
|
Отметить перспективы их развития на железнодорожном транспорте.
При проектировании каналообразующего оборудования целесообразно воспользоваться литературой [1,2].
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛООБРАЗУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
При проектировании каналообразующего оборудования необходимо:
1) определить количество ступеней преобразования индивидуального и группового оборудования для формирования группового сигнала на требуемое количество каналов;
2) составить схемы спектрообразования как каждой ступени преобразования, так и всей системы в целом;
3) осуществить преобразование сформированного группового сигнала в заданный диапазон линейного спектра, предусмотрев формирование как прямого, так и инверсного вариантов линейного спектра;
4) составить структурно-функциональную схему трактов передачи и приема многоканальной системы передачи в целом, отразив основные ступени преобразования и усиления сигнала;
5) рассчитать несущие частоты всех ступеней преобразования информационных сигналов.
6) проследить и отметить на спектрограмме все ступени преобразования сигнала одного заданного канала.
|
|
Исходные данные при проектировании каналообразующего оборудования МКС принимаются из прил.2 согласно заданному варианту.
Варианты задания отличаются следующими параметрами:
- количеством каналов;
- минимальной частотой линейного спектра;
- формированием первичной 12-канальной группы в одну или две ступени преобразования;
- двухпроводной или четырехпроводной системой передачи;
- номером отслеживаемого канала.
Четырехпроводная однополосная система передачи
Для унификации оборудования МКС с различным количеством каналов предусматриваются стандартные ступени наращивания группового сигнала:
- первичная 12-канальная группа, формируемая в полосе частот 60 - 108 кГц в одну или две ступени преобразования;
- вторичная 60-канальная группа, формируемая из пяти 12-канальных групп в полосе частот 312-552 кГц;
- третичная 300" канальная группа, формируемая из пяти 300-канальных групп в полосе частот 812-2044 кГц.
Все указанные группы формируются с помощью амплитудной модуляции и передачи одной боковой полосы частот, обычно нижней, для получения инверсного преобразования.
При формировании первичной 12-канальной группы в одну ступень преобразования полезный сигнал (нижняя боковая полоса частот) выделяется обычно с помощью высокодобротного канального полосового фильтра ( кварцевого, магнитострикционного или электромеханического).
|
|
При выделении нижних боковых частот имеем:
(2.1)
(2.2)
Индивидуальные несущие частоты также нетрудно определить из выражения (2.2). Так, для 1-го и 12-го каналов, занимающих спектр частот соответственно 104-108 и 60-64 кГц, при исходном спектре телефонного сигнала округленно - 0- 4 кГц, получим (рис.1):
![]() |
![](https://konspekta.net/studopedianet/baza5/198206293798.files/image011.gif)
По тракту приема необходимо осуществить обратное преобразование сигналов первичной 12-канальной группы в спектр исходных сигналов. Воспользовавшись выражением (2.2) при выделении нижней боковой полосы частот на выходе преобразователя, получим:
Как видим, частоты несущих обоих преобразователей (модулятора и демодулятора) должны быть одинаковыми. Спектр полезного сигнала, занимающий без защитного интервала полосу частот 0,3-3,4 кГц можно выделить с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ) с частотой среза 3,4 кГц.
Для перехода с 4-проводного канала на 2-проводную абонентскую линию используется дифференциальная система (ДС). Блок-схема индивидуального преобразовательного оборудования представлена на рис.2.
|
|
![]() |
Выделенный фильтром нижних частот полезный сигнал на выходе тракта приема усиливается усилителем нижних частот до необходимого уровня (+ 4,3 дБ).
Аналогично первичной группе в одну ступень преобразования формируются вторичная 60 -канальная и третичная 300-канальная группы.
Необходимое количество первичных, вторичных и третичных групп определим из условия:
- количество 12-канальных групп;
- количество 60-канальных групп;
- количество 300-канальных групп.
В случае получения дробного числа и остатка, большего 0,2, необходимое количество групп округлить в большую сторону, что приведет к формированию неполной первичной, вторичной или третичной групп. Например, при необходимости формирования группового сигнала на 444 канала (N = 444 канала) имеем:
;
;
.
Принимаем ,
,
.
Таким образом, с помощью унифицированного оборудования необходимо сформировать 37 12-канальных, 8 60-канальных и 2 300-каналь-ных группы. Причем одна вторичная и одна третичная группы окажутся неполные и будут состоять:
вторичная - из 2-первичных групп;
третичная - из 3-вторичных групп.
Формирование данных групп показано на рис.3.
Полный групповой сигнал (444 канала) можно сформировать несколькими путями:
а) на базе третичной группы путем переноса второй неполной третичной группы в пользу частот выше 2044 кГц (например, 2052-2644 кГц) и с последующим объединением исходной 300 канальной группы и преобразованной с формированием группового сигнала в полосе 812-2644 кГц;
б) путем переноса обеих третичных групп в полосу частот выше 2044 кГц. С учетом 10 % защитного частотного интервала можно принять f = 2250 кГц, тогда преобразованный групповой спектр займет полосу частот 2250-4082 кГц. Для возможности расфильтровки вторичных и третичных групп на приемном конце между ними введен защитный частотный интервал, равный 8 кГц.
Последний вариант формирования группового спектра является более предпочтительным, так как дает возможность выполнить важное условие преобразования сигналов, чтобы спектры сигналов на входе и выходе преобразователя не перекрывались.
Покажем, что это условие не выполняется при формировании линейного спектра при первом варианте группового сигнала в полосе 812-2044 кГц. Так при заданной минимальной частоте линейного спектра, например, 12 кГц (она обычно составляет единицы или десятки килогерц в зависимости от типа линии связи), линейный спектр группового сигнала должен занимать полосу частот от fmin =12 кГц до fmax=fmin+fc, fmax=12+ 1832=1844 кГц.
При формировании линейного спектра сигнала спектры сигналов на входе и выходе преобразователя будут перекрываться (рис.4,а).
Свободен от указанного недостатка второй вариант группового спектра сигнала в полосе 2250-4082 кГц при котором спектры сигналов не перекрываются.
При формировании линейного спектра обычно предусматривается несколько его вариантов, отличающихся друг от друга инверсией или сдвигом по частоте относительно друг друга. Формирование прямого и инверсного линейного спектра достигается сменой несущей частоты последней ступени преобразователя (рис.4,б). При формировании линейного спектра на выходе преобразователя возможно выделение только нижней боковой полосы частот, так как спектр сигнала переносится в более низкую область частот. При этом также возможно формирование как прямого, так и инверсного спектра сигнала.
Выбирая частоту несущей выше спектра исходного сигнала и выделяя нижнюю боковую, получим инверсный спектр сигнала по отношению ко входному спектру. А формируя несущую ниже спектра сигнала - прямой спектр сигнала:
- прямое преобразование; инверсное преобразование.
Необходимая величина частоты несущей в каждом из этих случаев составит:
- прямое преобразование; инверсное преобразование.
Для рассматриваемого примера (рис.4,б) получим:
- прямое преобразование; обратное преобразование.
Заметим, что частота сигнала нижней боковой в обоих случаях разная, так как частоты исходного сигнала переносятся в различные участки диапазона при прямом и инверсном преобразовании:
- при прямом преобразовании;
- при инверсном преобразовании.
Все полезные составляющие линейного сигнала находятся ниже частоты 1844 кГц, а все побочные продукты преобразования выше частоты 2238 кГц. Для выделения полезного сигнала достаточно использовать фильтр нижних частот с частотой среза
Таким образом, на выходе последней ступени преобразования необходимо установить фильтр нижних частот Д2041 (рис.4,в).
Аналогично рассматривается обратное преобразование линейного сигнала по тракту приема системы, работающей по 4-проводной однополосной схеме связи.
Так как линейный спектр сигнала по тракту приема и передачи 4-про-водной системы одинаковый, то все несущие частоты преобразователей тракта приема равны соответствующим частотам несущих преобразователей тракта передачи.
В итоге, учитывая все рассмотренные ступени преобразования сигнала по тракту передачи и приема необходимо построить блок схему всего каналообразующего оборудования многоканальной системы передачи на N каналов. С примерами построения промышленных систем МКС можно ознакомиться в литературе [2,3].
Построив спектрообразование сигнала по трактам передачи и приема всей системы МКС, необходимо проследить преобразование частоты сигнала одного из заданных каналов. Проследим в рассматриваемом примере преобразование сигнала 60-го канала:
- на выходе первой ступени преобразования сигнал этого канала будет находиться в пятой 12-канальной группе в полосе 60-64 кГц;
- на выходе второй ступени преобразования - в 1-й 60-канальной группе в полосе частот 548 -552 кГц;
- на выходе третьей ступени преобразования - в 1-й 300-канальной группе в полосе частот 812-816 кГц;
- на выходе четвертой ступени преобразования - в полосе частот 3478 - 3482 кГц;
- на выходе пятой ступени преобразования - в полосе:
1240 - 1244 кГц - прямого линейного спектра,
612-616 кГц - инверсного линейного спектра.
Частотное расположение шестидесятого канала показано на схеме спектропреобразования (см. рис. 3).
Двухпроводная двухполосная многоканальная система передачи
В двухполосной системе передачи сигналы трактов передачи и приема занимают различные полосы частот, удаленные друг от друга на величину частотного защитного интервала, который обычно составляет 10 -15 % от ширины спектра линейного сигнала.
Так, для рассматриваемого ранее примера при NК = 444 кГц и fc_min = =12 кГц. частотный спектр линейного сигнала для одного направления АБ составит как и ранее 12 -1844 кГц.
Величина частотного защитного интервала
,
.
Частотный спектр линейного сигнала обратного направления БА с учетом защитного составит 2760 - 4592 кГц. Значительная величина защитного частотного интервала f позволяет упростить задачу разделения сигналов передачи и приема с помощью направляющих фильтров нижних (ФНЧ) и верхних (ФВЧ) частот.
Частота среза полосы пропускания фильтров выбирается равной средней частоты защитного интервала:
,
![]() |
Поэтому для разделения линейных сигналов передачи и приема целесообразно использовать направляющие фильтры ФНЧ типа Д 2302, ФВЧ типа К 2302 (рис.5).
Оконечная станция МКС должна обеспечивать работу как в режиме АБ:
передача 12-1844 кГц, прием 2760 - 4592 кГц,
так и в режиме БА:
передача 2760 - 4592 кГц, прием 12 - 1844 кГц.
Эта задача обычно решается путем смены несущей в последней ступени преобразования и направляющих фильтров на выходе тракта передачи и входе тракта приема.
Для выполнения условия неперекрывания спектров сигналов на входе и выходе преобразователя необходимо на выходе предпоследней ступени преобразования (в рассматриваемом примере – в четвертой ступени) сформировать групповой спектр по частоте выше максимальной частоты линейного спектра (4592 кГц). С учетом 10-процентного защитного частотного интервала можно принять для него полосу частот 5000 - 6832 кГц.
Обращаясь к спектрообразованию (см.рис.3) однополосной системы, можно сказать, что для перехода на двухполосную систему необходимо изменить спектрообразование на выходе 4-й и 5-й ступеней преобразования.
Для переноса группового сигнала в полосу частот 5000 - 6632 кГц на выходе 4-й ступени преобразования необходимо подать частоту несущей:
Для формирования линейного спектра на выходе 5-й ступени преобразования необходимо подать частоту несущей:
для режима АБ
для режима БА
Частота в несущей для формирования инверсного линейного спектра равна:
для режима АБ
для режима БА
Рассмотренные две последние ступени преобразования относятся к оборудованию сопряжения с линейным трактом, которое не является унифицированным и определяется числом каналов (канальностью) данной системы МКС и типом используемой линии связи.
Остальное каналообразующее оборудование (индивидуальное и групповое) является унифицированным (1-й, 2-й, 3-й ступеней преобразования) и будет одинаковым как для однополосной, так и двухполосной систем связи.
Структурная схема спектрообразования и блок-схема 4-й и 5-й ступеней преобразования, оборудование сопряжения двухполосной системы передачи представлены на рис.6 и рис.7.
Исходные данные для составления структурной схемы оконечной станции проектируемой системы МКС представлены в табл. 1,2,3,4 приложения.
Рис. 7. Функциональная схема 2-полюсной системы передач
При выполнении задачи необходимо:
- составить схему группообразования в каналообразующей части системы и определить общий групповой спектр на ее выходе;
- определить линейный спектр системы и выбрать способ сопряжения каналообразующей части с линейным трактом;
- рассчитать число основных элементов системы (преобразователей и полосовых фильтров), определить число разнотипных фильтров и номиналов индивидуальных и групповых несущих частот.
При выборе несущих частот для преобразования спектров на каждой ступени преобразования нужно помнить, что спектры сигналов на входе и выходе преобразователей не должны перекрываться даже частично. Если это условие нельзя выполнить выводом несущей частоты (при однократном преобразовании), то нужно применить две ступени преобразования.
При выборе диапазона частот для линейных полос (при двухполосной системе) следует предусмотреть между нижней и верхней линейными полосами системы некоторый частотный интервал для возможности разделения этих полос направляющими фильтрами. Относительную ширину этого интервала принять не менее 1,1.
Графическая часть решения задачи должна содержать:
- схему преобразования спектров в системе при передача и приеме (перемещение спектров каналов в линейную полосу и обратно);
- структурную схему аппаратуры оконечной станции системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Худов В.Н., Фельдман А.Б. Избирательная телефонная связь на железнодорожном транспорте.- М.: Транспорт, 1988. - 255 с.
2. Многоканальная связь на железнодорожном транспорте. В.Л. Тюрин, Д.В.Дьяков, В.П.Глушко и др. - М.: Транспорт, 1992.- 431 с.
3. Багуц В.П., Тюрин В.Л. Многоканальная телефонная связь на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1988/ - 383 с.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 940; Мы поможем в написании вашей работы! |
![](/my/edugr4.jpg)
Мы поможем в написании ваших работ!