Способ передачи со спектральным разделением каналов

Практическая работа №1

1 Цель работы:

1.1 Ознакомиться со структурной схемой n-канальной аналоговой системы передачи с частотным (спектральным) разделением каналов (ЧРК) с однополосной амплитудной модуляцией (АМ).

1.2 Изучить методику расчета и построения группового сигнала многоканальной системы передачи с ЧРК.

2 Литература:

2.1 Гайдадина, Т.М. Сети связи. Учебное пособие.- М.: КТ МТУСИ, 2003.

2.2 Иванов, В.И. Цифровые и аналоговые системы передачи.- М. Горячая линия – Телеком, 2005.

3 Подготовка к работе:

3.1 Изучить материал по данной теме стр.33-35, (1).

4 Задание:

4.1 Рассчитать границы нижних и верхних боковых частот на выходе индивидуальных модуляторов каждого из каналов. Полоса первичных сигналов составляет 0,3-3,4 кГц, а несущая частота (в килогерцах) для нижнего по номеру канала указана в таблице 1. Канальные полосовые фильтры выделяют полезную боковую полосу, указанную в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта
Количество каналов в системе передачи
Несущая для нижнего по частоте канала, кГц
Полезная боковая: Н – нижняя В - верхняя	н	в	н	в	н	в	н	в	н	в

4.2 Начертить структурную схему n-канальной аналоговой системы передачи с ЧРК с однополосной АМ (для заданного числа каналов), аналогично рисунка 3.

4.3 Рассчитать и построить спектральную диаграмму группового сигнала n-канальной многоканальной системы передачи с указанием границ полос, занимаемых каждым канальным сигналом, согласно рисунка 2.

4.4 Определить ширину полосы частот группового сигнала.

4.5 Указать на структурной схеме все рассчитанные значения величин.

4.6 Сделать вывод о проделанной работе.

5 Порядок выполнения работы:

5.1 Изучить материал по данной теме.

5.2 Изучить приложение практической работы.

5.3 Построить структурную схему n-канальной аналоговой системы передачи с ЧРК с однополосной АМ (для заданного числа каналов).

5.4 Определить номиналы несущих частот остальных каналов системы передачи. Они должны быть выбраны так, чтобы спектры канальных сигналов не только не перекрывались, но и между ними должен оставаться защитный промежуток (на расфильтровку), величина которого равно 0,9 к Гц. Спектральную диаграмму группового сигнала строят, как показано на рисунке 2, с обязательным указанием на ней граничных частот спектров канальных сигналов. Последние рекомендуется изображать в виде треугольников, сориентированных в соответствии с тем, какая из боковых используется для передачи.

5.5 Заполните бланк отчета.

6 Содержание отчета:

6.1 Наименование работы.

6.2 Цель работы.

6.3 Структурная схема n-канальной аналоговой системы передачи с ЧРК с однополосной АМ (для заданного числа каналов).

6.4 Расчет нижней, или верхней боковых полос (согласно заданию), ширина спектра первичного сигнала, несущих для других каналов, границы диапазонов частот.

6.5 Сделать вывод о проделанной работе.

7 Приложение:

7.1 Алгоритм расчета и построения на частотной оси спектральной диаграммы группового сигнала трехканальной системы переда ЧРК с однополосной АМ.

7.1.1 Исходные данные:

полоса частот первичных сигналов: F₁ =0 ,3 F₂ =3 ,4 кГц ;

номиналы несущей частоты: F_нес1 =100 кГц;

выделяемая полезная полоса частот канальным фильтром: верхняя.

7.1.2 Расчет группового сигнала.

Спектр АМ колебания состоит из трех составляющих: несущей частоты, верхней (ВБП) и нижней боковых полос (НБП). Нижняя боковая полоса рассчитывается по формуле (1):

F_НБП = F_НЕС – (F₂ – F₁ ) (1)

Нижняя боковая полоса занимает диапазон от ( F_нес – F₂ ) до ( F_нес – F₁ ).

Верхняя боковая полоса рассчитывается по формуле (2):

F_ВБП = F_НЕС + (F₂ – F₁ ) (2)

Верхняя боковая полоса занимает диапазон от ( F_нес + F₁ ) до ( F_нес + F₂ ). Спектр АМ сигнала показан на рисунке 1.

Рисунок 1 – Спектр АМ сигнала.

 

Определяем ширину спектра первичного сигнала:

F₂ – F₁ = 3,4 -0,3 = 3,1 кГц

Номиналы несущих частот для остальных каналов выбираются с учетом полосы расфильтровки, равной 0,9 кГц, чтобы спектры канальных сигналов не перекрывались. Следовательно, несущие должны отличаться друг от друга на 4 кГц:

F_нес = 3,1 + 0,9 = 4 кГц

Для второго канала необходимо выбрать несущую частоту:

F_нес2 = F_нес1+4 = 100 + 4 = 104 кГц;

для третьего канала несущая частота определяется как:

F_нес3 = F_нес2+4 = 104 + 4 = 108 кГц.

Определим границы диапазонов частот, занимаемые нижними и верхними боковыми полосами АМ сигналов на выходе амплитудного модулятора:

1 канал:

Нижняя боковая рассчитывается:

F_нес1 – F₂ = 100 – 3,4 = 96,6 кГц;

F_нес1 – F₁ = 100 – 0,3 = 99,7 кГц.

Следовательно, нижняя боковая полоса занимает диапазон 96,6 – 99,7 кГц.

Верхняя боковая рассчитывается:

F_нес1 + F₁ = 100 + 0,3 = 100,3 кГц;

F_нес1 + F₂ = 100 + 3,4 = 103,4 кГц.

Следовательно, верхняя боковая полоса занимает диапазон 100,3 – 103,4 кГц.

2 канал:

F_нес2 – F₂ = 104 – 3,4 = 100,6 кГц;

F_нес2 – F₁ = 104 – 0,3 = 103,7 кГц.

Диапазон нижней боковой 100,6 – 103,7 кГц.

F_нес2 + F₁ = 104 + 0,3 = 104,3 кГц;

F_нес2 + F₂ = 104 + 3,4 = 107,4 кГц.

Диапазон верхней боковой 104,3 – 107,4 кГц.

3 канал:

F_нес3 – F₂ = 108 - 3,4 = 104,6 кГц;

F_нес3 – F₁ = 108 - 0,3 = 107,7 кГц.

Диапазон нижней боковой 104,6 – 107,7 кГц.

F_нес3 + F₁ = 108 + 0,3 = 108,3 кГц;

F_нес3 + F₂= 108 + 3,4 = 111,4 кГц.

Диапазон верхней боковой 108,3 – 111,4 кГц.

Полосовые канальные фильтры выделяют полезную боковую – верхнюю, т.е на выходе Ф₁ будет частотный диапазон 100,3 – 103,4 кГц, на выходе Ф₂ – 104,3 – 107,4 кГц и на выходе Ф₃ - 108,3 – 111,4 кГц.

7.1.3 На основе этих расчетов построим спектральную диаграмму группового сигнала, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2 – Спектральная диаграмма группового сигнала

7.2 Системы передачи с ЧРК

В системах передачи с ЧРК в качестве переносчика используются гармонические несущие колебания с различными частотами. В результате преобразования первичный сигнал каждого канала будет размещаться в своей полосе частот. Интервал между несущими частотами соседних каналов должен быть таким, чтобы полосы сигналов не перекрывались.

Рисунок 2 – Упрощенная структурная схема многоканальной системы передачи с ЧРК

Исходные первичные сигналы 1, 2,….n со спектром f min ÷ f max поступают на индивидуальные модуляторы каждого из n каналов (БМ1 ÷ БМn.), модулируют несущие частоты fн_1, fн_2, fн_n, подаваемые с генераторного оборудования ГО. На выходе модуляторов образуются канальные сигналы–верхние боковые-F_Н + (F min ÷ F max) и нижние боковые F_Н - (F min ÷ F max). Полосовые фильтры ПФ_1, ПФ₂ ÷ ПФ_n выделяют канальные сигналы своего канала (либо верхнюю, либо нижнюю боковую), соответствующие полосам частот f₁ ÷ f₂, f₃ ÷ f_4, f_l ÷ fn и подавляют не использованную боковую. Выходы фильтров каждого канала объединяются, и образуется многоканальный групповой сигнал, полоса которого равна f₁ ÷ fn_. Для уменьшения переходных помех между спектрами канальных сигналов вводятся защитные интервалы f_защ. При передаче разговорных сигналов по каналу ТЧ защитный интервал равен 0,9 кГц.

Групповой сигнал f₁ - fn преобразуется в линейный сигнал F_Л, и передается по линии связи. Каждому каналу в линейном спектре отводится свой частотный диапазон.

На приемной станции групповой приемник (на схеме не показан) усиливает, корректирует и преобразует линейный сигнал F_Л в групповой сигнал f₁ ÷ fn_. фильтры ПФ₁ ÷ ПФn выделяют канальные сигналы из группового, полосы пропускания фильтров ПФ₁ ÷ ПФn совпадают с полосами пропускания соответствующих фильтров на передаче. Демодуляторы ДМ₁ ÷ ДМn преобразуют канальные сигналы в исходные первичные сигналы fmin ÷ fmax. Фильтры нижних частот ФНЧ выделяют первичный исходный сигнал и подавляют высокочастотные составляющие, появившиеся в процессе демодуляции.