книги / Многоканальная связь и РРЛ

ременной коррекции. Эти погрешности можно подразделить на

регулярные и случайные.

Регулярными называются погрешности в каждом ЛУс, при­ чиной которых является погрешность, допускаемая при расчете постоянных корректоров. Регулярные погрешности в линейном тракте могут складываться арифметически, что при большом чис­ ле однотипных ЛУс может привести к значительному Снижению помехозащищенности в каналах.

Рис). 3.5 Р .и с. 3.6

Пусть, например, в полосе частот некоторого канала усиле­ ние ЛУс будет меньше номинального на AS. При наличии п однотипных ЛУс в тракте это приведет к постепенному снижению уровня полезного сигнала на входе каждого i-го ЛУс на (i— 1)AS (рис. 3.6, а). На столько же будет снижаться защищенность от собственных шумов. Соответственно этому мощности собственных шумов, поступающих со входов всех ЛУс в ТНОУ, будут возра­ стать в геометрической прогрессии с показателем 100,1AS. Можно показать, что при малой величине AS результирующее снижение защищенности AA3=0,5(n—1)AS. Если, например, AS=0,1 дБ и п —20, то АА3=0,95 дБ, что равносильно возрастанию мощности собственных шумов в 100-095=1,24 раза, или на 24%.

Во избежание недопустимого накопления регулярных погреш­ ностей на некоторых УП включают подчисточные (магистраль­ ные) корректоры (МК). Они представляют собой полупеременные АК, которые подстраивают под заданную АЧХ; регулировка обычно производится вручную при настройке линейного тракта. Эти корректоры компенсируют суммарные регулярные искажения, накапливающиеся на нескольких (п) участках, входящих в сек­ цию корректирования.

Магистральные корректоры реализуются IB виде набора ам­ плитудных контуров о характеристиками резонансного типа, кото­ рые могут на некоторых частотах линейного спектра повышать или понижать затухание, компенсируя отклонение АЧХ линейного тракта от постоянного значения.

В современных многоканальных системах передачи по коак­ сиальным кабелям эти корректоры входят в состав корректиру­ ющих НУП. При этом для уменьшения нежелательного влияния суммарных регулярных погрешностей на помехозащищенность, коррекцию осуществляют не только в конце секции корректиро­ вания, состоящей из п участков, но и в ее начале, т. е. приме­ няют так называемую предкоррекцию. Для этой цели на входе линейного тракта в ЛУс передачи включают корректор, компен­ сирующий половину суммарной погрешности секции корректиро­

0,5(я—1)AS на тех частотах, на которых он был бы повышен на (п—1)AS. В конце каждой секции корректирования в состав кор­ ректирующего НУП включают обычный МК, половина затухания которого восполняет недостающую глубину коррекции предшест­ вующей секции до (п—1)AS, а вторая половина служит для предкоррекции следующей секции. В конце последней секции коррек­ тирования включается корректор с половинным затуханием 0,5(л—1)AS. При использовании предкоррекции потери помехо­ защищенности значительно уменьшаются, так как отклонения уровня на одной половине секции противоположны по знаку от­ клонениям на другой ее половине Дрис. 3.6,6). Это дает воз­ можность при заданной помехозащищенности и погрешности AS увеличивать длину секции корректирования, т. е. уменьшать чис­ ло корректирующих НУП в линейном тракте.

Случайные погрешности вызываются наличием производствен­ ных допусков на элементы аппаратуры (в том числе и на эле­ менты схем постоянных и переменных корректоров) и на пара­ метры кабеля, а также изменением параметров кабеля и ЛУс вследствие старения и других медленно действующих факторов. Они также устраняются специальными корректорами, которые на­ страиваются периодически в процессе эксплуатации линейного тракта.

Корректоры случайных искажений должны давать возмож­ ность корректировать небольшие медленно накапливающиеся ис­ кажения АЧХ любой произвольной формы. Они включаются, как правило, только на оконечных приемных станциях или на тех УП, где происходит ответвление или выделение групп каналов.

Одним из методов коррекции случайных АЧИ является примене­ ние так называемых косинусных корректоров, создающих набор АЧХ косинусоидальной формы. Этот ме­ тод основан на том, что любую про­ извольную АЧХ корректируемого

•тракта (или канала), заданную в диапазоне частот от 0 до ton, можно разложить в ряд Фурье, принимая

за период разложения Т=2сов (рис.. 3.7). Ввиду того, что АЧХ яв­ ляется четной функцией частоты, разложение в ряд будет содер­ жать только косинусы:

Из (3.13) следует, что коррекцию случайных АЧИ можно осуществить, компенсируя каждую из гармоник АЧХ корректи­ руемого тракта (канала) соответствующей гармоникой АЧХ ко­ синусного корректора с такой же амплитудой, но с противополож­ ным знаком.

В качестве звеньев 'косинусного корректора можно применять схемы ПАК (см. рис. 3.4), в которых в качестве дополнительного четырехполюсника используется фазовое звено, не вносящее зату­ хания, с линейной фазовой характеристикой. В этом случае в (3.12.) а(©)=0 и F(<o) =cos2fr(со). Если в диапазоне от 0 до шв фаза b(I©) будет линейно изменяться от 0 до я/2, то АЧХ ПАК будет иметь форму полупериода косинусоиды (первая гармоника АЧХ); применяя в схеме дополнительного четырехполюсника два и более таких фазовых звеньев, можно получить АЧХ в виде це­ лого периода косинусоиды (вторая гармоника) и гармоники более высоких порядков. Чем больше число гармоник АЧХ можно по* лучить с помощью косинусного корректора, тем точнее можно откорректировать АЧХ тракта (канала).

3.5.Коррекция амплитудно-частотных искажений

вканале ТЧ

Основной причиной линейных искажений в каналах систем передачи с ЧРК является неидеальность характеристик канальных полосовых фильтров. Эти фильтры, обладающие 'большой крутиз­ ной нарастания затухания за пределами передаваемой полосы частот, неизбежно вносят’ линейные искажения в пределах этой полосы, возрастающие обычно на ее краях.

Уменьшение АЧИ, вносимых канальными фильтрами, до до­ пустимых пределов может достигаться двумя способами: специ­ альным расчетом фильтров с помощью ЭВМ при включении в схему фильтра корректирующих звеньев; применением подстроеч­ ных корректоров, которые включаются обычно в схему усилителя низкой частоты (УНЧ) на выходе четырехпроводной части кана­ ла ТЧ. Эти корректоры представляют собой двухполюсники в це­ пи ООСУНЧ (рис. 3.8, а).

Последовательный резонансный контур LC, шунтируя резисто­ ры в эмиттерной цепи ООС, вызывает подъем усиления на ре-

зонансной частоте контура. Подключая контур к различным от-» водам резисторов и перестраивая контуры, можно изменять ча­ стотные характеристики усиления УНЧ. На рис. 3.8, б показаны некоторые частотные характеристики УНЧ, получающиеся при различных переключениях в схеме корректирующего контура в цепи ООС.

3.6. Автоматическая регулировка усиления в линейном тракте систем передачи с ЧРК

Управление переменными амплитудными корректорами и ре­ гуляторами, изменяющими усиление ЛУс в соответствии с изме­ нением затухания участков линейного тракта, осуществляется с помощью системы автоматической регулировки усиления {уров­ ней) (АРУ).

Системы АРУ подразделяются на системы непосредственного и косвенного контроля затухания участковлинейного тракта. Си­ стемы АРУ по току контрольной частоты (КЧ) являются систе­ мами непосредственного контроля. В этих .системах в линейный тракт подается специальный контрольный ток, представляющий собой гармоническое колебание определенной (контрольной) ча­ стоты. Частота контрольного тока выбирается обычно в середине или по краям линейного диапазона системы передачи в про­ межутках между полосами частот каналов. Уровень тока КЧ на входе ЛТ должен быть строго постоянным, чтобы изменение уровня этого тока в пунктах, где он контролируется, вызывалось бы только изменением затухания линии. Структурная схема, по­ ясняющая действие АРУ по КЧ, представлена на рис. 3.9.

Источником тока КЧ является специальный генератор (ГКЧ), входящий в состав оконечной аппаратуры линейного тракта (ОАЛТ) передающей станции и подключающийся ко входу ЛУс передачи через развязывающее устройство (РУ). Уровень тока

КЧ должен быть ниже уровней токов сигналов во избежание перегрузки групповых ЛУс.

В пунктах, где осуществляется регулировка, параллельно вы­ ходам регулируемых ЛУс подключают приемники тока КЧ — при­ емники контрольного канала (ПКК), которые выделяют конт­ рольный ток из линейного спектра и с помощью специального

Рис. 3.9

регулятора управляют усилением ЛУс. Если уровень тока КЧ на выходе регулируемого ЛУс равен номинальному, то регулятор находится в покое. Если же усиление ЛУс не соответствует из­ менившемуся затуханию предыдущего участка, то уровень тока КЧ на выходе ЛУс отклоняется от номинального и это вызывает •срабатывание регулятора. Регулятор изменяет усиление ЛУс та­ ким образом, чтобы восстановить номинальный уровень тока КЧ на его выходе, т. е. чтобы привести усиление ЛУс в соответствие затуханию предыдущего участка линии.

На рис. 3.10 представлена структурная схема регулируемого •ЛУс с устройствами АРУ. Приемник контрольного канала содер­ жит узкополосный фильтр УПФ с высоким входным сопротив­ лением. Выделенный им ток КЧ усиливается в резонансном усили­ теле Ус и преобразуется в форму сигнала х (например, в вы­ прямленный ток), удобную для подачи на схему сравнения СС, где он сравнивается с эталонным сигналом ха, поступающим от задающего устройства Э. Эталонный сигнал может иметь раз­ личную физическую природу: это может быть стабилизирован­ ное постоянное напряжение, усилие пружины реле и т. п. При отклонении сигнала х от значения хэ, на выходе СС возникает разностный сигнал (х—хэ), воздействующий на регулирующее устройство РУс, работа которого уменьшает разностный сигнал до нуля путем регулировки усиления ЛУс и восстановления но­ минального уровня КЧ на его выходе. В большинстве устройств АРУ РУс и СС представляют собой единое конструктивное це­ лое-регулятор (Р).

Согласно теории регулирования схема рис. 3.10 соответствует

Системы АРУ, применяющиеся в аппаратуре с ЧРК, могут быть отнесены к одному из двух типов САР: статической илиастатической. Система АРУ является статической, когда при от­ клонении уровня КЧ на входе регулируемого ЛУс от номиналь­ ного на величину Д р к.вх (величина возмущения) уровень ца вы­ ходе ЛУс (регулируемая величина) в результате регулирования

ЛУс

установится близким к номинальному, но с некоторой погреш­ ностью Арклых’САрк.вх, называемой статической погрешностью.

Статическая погрешность регулирования пропорциональна вызвав­ шему ее возмущению Д/?к.вх. В такой системе уровень КЧ на вы­

астатической, когда при любом отклонении уровня КЧ на входе ЛУс уровень КЧ на выходе поддерживается постоянным и равным номинальному значению (если пренебречь некоторой зоной не­ чувствительности регулятора).

Регуляторы АРУ подразделяются на: пропорциональные (П-ре- гуляторы), у которых выходной сигнал пропорционален сигналу на входе, и интегральные (И-регуляторы), у которых выходной сигнал пропорционален интегралу входного сигнала.

В статической системе АРУ в замкнутой цепи регулирования между сигналами на входе и выходе каждого звена должна быть однозначная связь, т. е. могут применяться регуляторы П-типа. В астатической АРУ в замкнутой цепи регулирования должно

тегрирующим звеньям относятся электродвигатели, электрохимиче­ ские элементы, трансфлюксоры и другие устройства, обладающие свойством памяти, т. е. способностью поддерживать неизменным сигнал на выходе при изменении его на входе.

Основными требованиями, предъявляющимися к устройствам АРУ по КЧ, являются: простота устройства регуляторов, высокая надежность, потребление малой мощности питания, достаточно большие пределы регулировки при малой погрешности ее резуль­ татов, наличие памяти, т. е. способность регуляторов сохранять свои положения при случайном внезапном пропадании тока КЧ.

Влюбой замкнутой системе АРУ имеются инерционные звенья

цэто вызывает переходный процесс восстановления уровня КЧ

на выходе регулируемого ЛУс при его внезапных скачкообразных изменениях. После завершения переходного процесса устойчивая

в более общем случае, переходит в новое устойчивое состояние (уровень КЧ восстанавливается с некоторой погрешностью). Пе­ реходный процесс может иметь апериодический или колебатель­ ный характер. Скачкообразные изменения уровня КЧ могут вы­ зываться в процессе эксплуатации подключением измерительных приборов, переключением с основных узлов аппаратуры на ре­ зервные и т. п, Одним из важных дополнительных требований к устройствам АРУ по КЧ является требование апериодичности переходного процесса. Если это требование не выполняется, то при включении в одну цепь большого числа регуляторов, управ­ ляемых одним и тем же контрольным током, вследствие их взаи­ модействия могут возникнуть длительные колебательные процес­ сы установления уровня на выходе цепи при его внезапных воз­ мущениях.

Статические системы с П-регуляторами обычно проще аста­ тических, но их недостатками, кроме наличия статической по­ грешности, является отсутствие памяти и колебательный харак­ тер переходного процесса. Поэтому в последнее время находят ■применение системы АРУ с регуляторами ПИ-типа, в которых ъ статическую систему вводится интегрирующее звено, улучша­ ющее ^ переходную характеристику и обеспечивающее простоту устройства памяти регулятора.

Системы АРУ по току КЧ можно также классифицировать по принципу построения регуляторов. Развитие техники автома­ тического регулирования приводит к непрерывному совершенст­ вованию регуляторов АРУ и в настоящее время применяется большое число различных типов регуляторов. Рассмотрим кратко некоторые из них, использующиеся в отечественных системах пе­ редачи с ЧРК.

В качестве регулирующего элемента во многих системах АРУ используется термистор с косвенным подогревом. Сопротивление рабочего тела термистора RT служит управляющим сопротивле­ нием в схеме ПАК. Управление током подогрева может осуществ­ ляться различными способами.

В астатических системах АРУ регулировка тока подогрева может осуществляться с помощью электродвигателя — интеграль­ ного звена в замкнутой цепи регулирования. В электромехани­ ческой системе АРУ используется асинхронный электродвигатель, передвигающий движок потенциометра в цепи подогрева. Запуск двигателя при отклонении уровня КЧ от номинального значения производится чувствительным реле. Структурная схема электро­ механической системы АРУ представлена на рис. З.Ы. Эта си-

стема АРУ применяется в аппаратуре систем передачи по сим­ метричным кабелям .и в устройствах АРУ групповых трактов (которые рассматриваются дальше). Погрешность регулирования в этой системе определяется порогом чувствительности реле,, включающего двигатель, и равна приблизительно ±0,5 дБ. Та­ ким образом, уровень КЧ на выходе ЛУс поддерживается с точ­ ностью ±0,5 дБ независимо от отклонения уровня на входе.. Переходный процесс в такой системе имеет апериодический ха­ рактер, так как восстановление уровня после внезапного его из­ менения происходит путем постепенного изменения тока подогре­ ва со скоростью, определяемой двигателем, и соответствующегоизменения сопротивления термистора. Свойство памяти регуля­ тора просто обеспечивается путем блокировки или остановки дви­ гателя при пропадании контрольного тока. Недостатками системы являются: большая мощность питания, потребляемая двигателем,, и невысокая надежность регуляторов, подверженных механиче­ скому износу.

Магнитоэлектрическая система АРУ является усовершенство­ ванным вариантом электромеханической, разработанным для при­ менения в системах передачи по коаксиальным кабелям. В этой системе для управления током подогрева термистора применяется магнитное регулирующее устройство (МРУ), в котором исполь­ зуется магнитоэлектрический двигатель. Подвижная .часть этогодвигателя, представляющая собой катушку или рамку, по ко­ торой протекает выпрямленный контрольный ток, перемещается поступательно или вращательно в вязкой жидкости в постоянном магнитном поле. С подвижной частью жестко связан регулятор переменного тока подогрева термистора (переменная емкость или индуктивность). При нормальном уровне контрольного тока ка­ тушка остается неподвижной. При отклонении уровня тока КЧ катушка начинает двигаться, что приводит в действие регулятор тока подогрева. При пропадании тока КЧ специальный фиксатор останавливает подвижную систему.

Преимущества МРУ заключаются в отсутствии трения и по­ треблении во много раз меньшей мощности питания, чем в элект­ ромеханической системе АРУ, что дает возможность применятьМРУ на НУП с дистанционным питанием. Недостатками этой системы являются: сложность конструкции, зависимость вязкости жидкости от температуры, необходимость герметизации, наличие­ подвижной механической части, несколько снижающее надеж­ ность.

Поиски путей совершенствования систем АРУ привели к раз­ работке ряда новых принципов построения регуляторов. Одной из новых систем, применяющихся в отечественных системах пе­ редачи по коаксиальным кабелям является электрохимическая АРУ, когда в качестве регулирующего элемента используется ре­ зистор с сопротивлением, изменяющимся в результате явления электролиза, называемый СЭР — сопротивление электрохимиче-

ское регулируемое. Действие СЭР поясняется рис. 3.12. В герметичном баллоне, заполненном электролитом, помещаются два

ответственно изменяется его сопротивление. Сопротивление элек­ трода считывания используется в ПАК в качестве управляющего сопротивления R„. Таким образом, в СЭР объединяются и регули­ рующий элемент и цепь управления. При отсутствии управляющего тока сопротивление электрода считывания остается неизменным, т. е. регулятор обладает памятью и является интегрирующим звеном.

Достоинством электрохимической системы АРУ является ее простота, высокая чувствительность, экономичность и малые га­ баритные размеры. Недостатком является большая температур­ ная зависимость параметров СЭР и разброс параметров отдель­ ных образцов. Эти недостатки должны быть устранены путем со­ вершенствования технологии изготовления СЭР.

Одной из новых систем АРУ, обладающей высокой надеж­ ностью, является статическая система с устройством памяти, в которой в качестве регулирующего элемента применяется терми­ стор. Основным недостатком статических, систем АРУ, использу­ ющих термистор, в которых в качестве элемента сравнения и усиления сигнала ошибки применяется усилитель постоянного то­ ка, является отсутствие памяти регулятора. В новой статической системе АРУ с памятью (рис. 3.13) этот недостаток устранен путем введения в цепи регулирования интегрирующего tRC звена.