Амплитудно-частотная характеристика связана с понятием эффективно передаваемой полосой частот КТЧ (ЭППЧ).

а_нг= 20 lg (U_1г / U_nг) = р_1г - р_nг, n= 2, 3 …,

где р_1г– абсолютный уровень первой гармоники измерительного сигнала;

р_nг– абсолютный уровень n–ой гармоники.

Kни≤ 1, 5%.

K3Г≤ 1, 0%.

Входное и выходное сопротивление КТЧ:

R_вх =R_вых= 600 Ом.

Коэффициент отражения и затухание несогласованности (отражения):

,

где, Z_н – номинальное, а Z_р – реальное значение сопротивления.

Напряжение помех:

U_псоф =k_п× U_эфф,

где k_п= 0, 75 называется псофометрическим коэффициентом.

Псофометрическая мощность:

W_псоф=k_п²× U²_эфф/R= 0, 56∙ W_эфф.

Псофометрическая мощность помех простого канала длиной 2500 км не должна превышать:

W_псоф=10000 пВтпсоф.

Динамический диапазон КТЧ составляет величину 30…35 дБ.

Пропускная способностьКТЧ приблизительно равна 25 кбит/с.

Основы построения систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК)

Рис.11 – Линейный спектр системы с частотным разделением каналов

Рис.12 - Система с частотным разделением каналов

Групповой сигнал:

.

Рис.13 – Спектральные диаграммы

Условие разделимости канальных сигналов СП с ЧРК:

,

гдеG_i(f) – энергетический спектр i-го канального сигнала;

f_нi и f_вi – границы полосы частот, отводимой в линейном тракте для i-го канального сигнала.

Рис. 14 – Спектральная диаграмма АМ сигнала

Основные составляющие спектра АМ сигнала:

,

где – глубина модуляции.

Ширина канального сигнала при АМ:

.

Рис. 15 – Спектральная диаграмма

Ширина канального интервала:

Ширина группового сигнала:

.

Групповой принцип построения систем передачи с ЧРК

Рис. 16 - Состав МСП с ЧРК

Рис. 17 – Групповой принцип построения МСП с ЧРК

ПГ: =12 каналов КТЧ.

ВГ: =5ПГ→ ∙ = 12∙ 5 = 60КТЧ.

ТГ: =5ВГ→ ∙ ∙ = 12∙ 5∙ 5 = 300КТЧ.

Рис.18 – Спектр ПГ

Рис.19 – Спектр ВГ

Искажения в групповых трактах СП с ЧРК

Условия безъискаженной передачи:

или ;

.

Рис. 20 – АЧХ линейного тракта

А также комбинационные продуты вида:

Системы передачи с временным разделением каналов (ВРК)

Принцип временного разделения каналов (ВРК)

ВРК - Time Division Multiply Access ( TDMA ).

F_д³ 2F_макс,

где F_макс– максимальная частота исходного сигнала.

Рис. 21 – Временные и спектральные диаграммы

Теорема Котельникова:

F_{с мах} < F_д-F_{с мах},

F_д> 2F_{с мах}.

F_д> (2, 3 … 2, 4)F_{с мах}.

Стандартная частота дискретизации для КТЧ:

F_дКТЧ=8кГц, Тд=1/F_д=125 мкс.

Полоса расфильтровки: D¦_р=1, 2 кГц.

Принцип октавности:

< 1,

Рис. 22 - Спектральная диаграмма

Рис.23 - Структурная схема многоканальной системы передачи с ВРК

Рис.24 - Принцип временного разделения каналов

Длительность канального интервала:

Dt_к= ,

где N - число каналов.

3.2 Аналогово-цифровое преобразование

Цифровые методы модуляции:

– импульсно-кодовая модуляция (ИКМ),

- дифференциальная ИКМ (ДИКМ),

- дельта модуляция (ДМ).

ИКМ-преобразование выполняется в три этапа:

- дискретизация непрерывного сигнала по времени;

- квантование АИМ-отсчетов по уровню;

- кодированию квантованных отсчетов.

Квантование по уровню

Рис. 25 – Квантование АИМ-отсчетов по уровню

Ошибка квантования:

Мощность шума:

Wкв= .

Помехозащищенность сигнала от шумов квантования:

Аз шкв = Рс – Ршкв.

Если ∆ =const:

Разрядность кода:

Рис. 26- неравномерная шкала квантования

Мощность шума квантования:

Wшквi= ,

WSшкв = .

Защищенность от шумов квантования выравнивается:

Рис. 27 – АХ компрессора и экспандера

Рис.28 – Применение компрессора и экспандера

Работу компандера оценивают коэффициентами:

,

.

Коэффициент компандирования:

Кодирование

Натуральный код

Рис. 29 –Шкала кодера, использующего натуральный код

Число разрешенных к передаче уровней:

.

Разрядность кода:

,

где C – целое значение ³ loq₂L

Кодовая комбинация:

N =

где m – разрядность кода;

аi - символ разряда (аi =0 или 1).

Пример

Uкв1=5В

Uкв2=-5В

D=1В

Uогр = ±6В.

Рис. 30 – Пример кодирования с использованием натурального кода

Решение:

, .

Уровни: N1 =11иN2 =1.

N1 = 1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 +1∙ 2 =11.

Кодовая комбинация: 1011.

Рис. 31 – Вид кодовой комбинации для Uкв1=5В

N2 = 0∙ 2 +0∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 =1.

Кодовая комбинация: 0001.

Рис. 32 – Вид кодовой комбинации для Uкв2= -5В

Симметричный код

Рис. 33 - Шкала кодера, использующего симметричный код

Разрядность кода:

,

m = Ц {loq₂L}+1,

где «1» - знаковый разряд.

Кодовая комбинация:

N = a₁ + ,

где а1 – знаковый символ.

Для рассматриваемого примераN1 =+5; N2=-5.

Решение:

,

m = 1+{loq₂6}=1+3 =4.

Разрядность кода не изменилась.

Рис. 34 - Пример кодирования с использованиемсимметричного кода

Для первого отсчета - N1 =-5.

N1 == 1+1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 = +5.

Кодовая комбинация: 1101.

Рис. 35 - Вид кодовой комбинации для Uкв1=5В

Для второго отсчета: N2 =+5.

N2 == 0+1∙ 2 +0∙ 2 +1∙ 2 = -5.

Кодовая комбинация: 0101.

Рис. 36 - Вид кодовой комбинации для Uкв2= -5В

Цифровое компандирование

Рис.29 – Шкала квантования для импульсов положительной полярности кодера с цифровымкомпандированием

Таблица эталонных напряжений

Uкв = Uнг + а_i·D_i·2^4-к

Пример

UАИМ=+353D.

Амплитуда квантованного отсчета:

Uкв = 256D + 0·128D+1·64D+1·32D+0·16D = 352D.

Структура кодовой комбинации:

Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8

1 1 0 1 0 1 1 0

Ошибка квантования для этого отсчета равна:

= +353D - 352D = 1D.

Число разрешенных к передаче уровней:

16²= 256.

Порог ограничения такого кодера:

Uогр = 1024D + 512D+ 256D+128D+64D = 1984D.

Рис.30 – Порядок кодирования номера сегмента (красным отмечено кодирование номера сегмента для отсчета, рассмотренного в примере)