Частотное разделение каналов
Тема № 7
Принципы построения многоканальных систем передачи
Тема занятие № 1
Частотное разделение каналов
Первый учебный вопрос
Теоретические предпосылки разделения сигналов
![]() |
Линия связи — наиболее дорогостоящий элемент системы связи. Поэтому целесообразно по ней вести многоканальную передачу информации, так как с ростом числа каналов N увеличивается ее пропускная способность С. Поичем. должно выполняться условие:
НК - производительность к-го канала.
Основная проблема многоканальной передачи — разделение канальных сигналов на приемной стороне. Сформулируем условия этого разделения.
Пусть необходимо организовать одновременную передачу нескольких сообщений по общему (групповому) каналу, каждое из которых описывается выражением
( 7.1.1)
![]() |
Групповой сигнал
преобразуется в линейный Sл(t) который передается в линию связи. На приемной стороне происходит обратное преобразование. Для разделения группового сигнала на N канальных сигналов необходимо иметь N разделяющих устройств. Сигнал данного к-гo канала выделяется полностью, если устройство выделения не реагирует на сигналы других каналов. Математически это означает:
![]() |
![]() |
С учетом формулы (7.1.1.) получаем:
Иначе говоря, приемник обладает избирательными свойствами по отношению к сигналу Sk(t).
Рассматривая вопрос разделения сигналов различают частотное, фазовое, временное разделение каналов, а также разделение сигналов по форме и другим признакам.
Второй учебный вопрос
Частотное разделение каналов
Структурная схема многоканальной системы связи (МКС) с частотным разделением каналов (ЧРК) приведена на рис.7.1.1, где обозначено: ИС — источник сигнала, Мi — модулятор, Фi — фильтр i-го канала, — сумматор сигналов, ГН — генератор несущей, ПРД— передатчик, ЛС — линия связи, ИП — источник помех, ПРМ — приемник, Д — детектор, ПС — получатель сообщения.
Рис.7.1.1. Структурная схема многоканальной системы связи
При ЧРК сигналы-переносчики имеют различные частоты fi (поднесущие) и разнесены на интервал, больший или равный ширине спектра модулированного канального сигнала. Поэтому модулированные канальные сигналы занимают неперекрывающиеся полосы частот и являются ортогональными между собой. Последние суммируются (уплотняются по частоте) в блоке образуя групповой сигнал, которым модулируется колебание основной несущей частоты fн в блоке М.
Для модуляции канальных переносчиков можно применять все известные способы. Но более экономично полоса частот линии связи используется при однополосной модуляции (ОБП AM), так как в этом случае ширина спектра модулированного сигнала минимальна и равна ширине спектра передаваемого сообщения. Во второй ступени модуляции (групповым сигналом) чаще также используется ОБП AM в проводных каналах связи.
Такой сигнал с двойной модуляцией, после усиления в блоке ПРД передается по линии связи в приемник ПРМ, где подвергается обратному процессу преобразования, т. е. демодуляции сигнала по несущей в блоке Д для получения группового сигнала, выделения из него канальных сигналов полосовыми фильтрами Фi и демодуляции последних в блоках Дi. Центральные частоты полосовых фильтров Фi равны частотам канальных переносчиков, а их полосы прозрачности — ширине спектра модулированных сигналов. Отклонение реальных характеристик полосовых фильтров от идеальных не должно влиять на качество разделения сигналов, поэтому используют защитные интервалы частот между каналами. Каждый из фильтров Ф приема должен пропускать без ослабления лишь те частоты, которые принадлежат сигналу данного канала. Частоты сигналов всех других каналов фильтр должен подавить.
![]() |
Частотное разделение сигналов идеальными полосовыми фильтрами математически можно представить так:
где gk— импульсная реакция идеального полосового фильтра, пропускающего без искажений полосу частот к-го канала.
Основные достоинства ЧРК: простота технической реализации, высокая помехоустойчивость, возможность организации любого числа каналов. Недостатки: неизбежное расширение используемой полосы частот при увеличении числа каналов, относительно низкая эффективность использования полосы частот линии связи из-за потерь на расфильтровку; громоздкость и высокая стоимость аппаратуры, обусловленные в основном большим числом фильтров (стоимость фильтров достигает 40 % стоимости системы с ЧРК). На железнодорожном транспорте разработана МКС с ЧРК типа К-24Т, в которой используются малогабаритные электромеханические фильтры.
Третий учебный вопрос