книги / Методы борьбы с помехами в каналах проводной связи

«ераторов не оказывает влияния на параметры канала ТЧ. Уро­ вень сигнала генераторов в точке подключения устанавливается ■равным уровню сигнала в одном канале тонального телеграфиро-

■Рис. 8.9. Структурная 'схема включения о канал ТЧ генераторов

вания в этой точке. При такой схеме включения генераторов на­ личие перерыва на одном из участков приводит к пропаданию на выходе канала частот генераторов, подключенных на участке от противоположного пункта до места, на котором произошел пе­ рерыв.

Предположим, что перерыв произошел на участке канала меж­ ду ПСг и ПС3. В этом случае в суммарном сигнале, наблюдаемом на выходе канала, отсутствуют частоты 1630, 1170,'810 и 450 Гц. Отсутствие этих частот обнаруживается анализатором АУП,

0 ,3 8 — 0,52

Рис. 8.10. Структурная схема анализатора АУП

включенным на выход канала ТЧ (рис. 8.10). Суммарный сигнал проходит согласующее устройство и попадает в блок полосовых фильтров, включенных параллельно и настроенных на частоты,

171

соответствующие следующим диапазонам линейного спектра: 380-620, 740—880, 1100—1240, 1460—1600, 1820—1960 и 2180— 2320 Гц. На выходе каждого фильтра 'включены пороговые уст­ ройства, которые срабатывают при занижении уровня сигнала, выделяемого фильтром, более чем на 17 дБ. В данном случае от­ сутствие сигнала 'будет зарегистрировано .пороговыми устройства­ ми, включенными на выходы фильтров, которые настроены на по­ лосы частот 380-520, 740—880, 1100—1240 и 1460—1600 Гц. Ре­ зультаты-измерений регистрируются блоком индикации и само­ писцем. На блоке высвечиваются номера участков, расположен­ ных за местом действия перерыва, а самописец позволяет не толь­ ко оценить количество перерывов, зарегистрированных на каждом из участков, но и их длительность.

Приборы АУП и АУИП разработаны с учетом возможности одновременной работы по одному каналу ТЧ. При передаче по каналу синусоидальных сигналов действие перерывов вызывает ■переходные процессы. Их спектр перекрывает частотные диапа­ зоны, на которые настроены полосовые фильтры для регистрации •импульсных помех. Это приводит к возбуждению полосового филь­ тра и возможной регистрации импульсных помех при действии перерывов. При этом зарегистрированные счетчиком «импульсные помехи» часто не соответствуют участку, на котором они возник­ ли. Это объясняется тем, что амплитудный спектр процесса зави­ сит от .характера перерыва и его продолжительности. Практика показала, что при выборе -порога регистрации импульсных помех равным 400 мВ в точке с относительным уровнем 4,3 дБ прибор не регистрирует импульсные помехи, вызванные действием пере­ рывов.

С помощью включения в канал связи дополнительных уст­ ройств достигается и более точная оценка места расположения ис­ точника помех на магистрали. Существующие системы телеуправ­ ления и телесигнализации позволяют найти неисправный усили­ тель или участок кабеля с точностью до НУП.

При определении с точностью до НУП участков, на которых происходят кратковременные перерывы, применяется способ, ана­ логичный описанному. На всех НУП устанавливаются контроль­ ные генераторы с различными частотами, с помощью которых оп­ ределяется поврежденный участок. Частоты генераторов выбира­ ются за пределами рабочего спектра системы, поэтому представ­ ляется возможным осуществлять контроль без нарушения связи.

Основным недостатком описываемого способа является необ­ ходимость включения дополнительных устройств на промежуточ­ ных усилительных пунктах.

О п р е д е л е н и е у ч а с т к а , п о д в е р ж е н н о г о д е й с т ­

помехи определяется частотными характеристиками канала от ме­ ста ее проникновения до выхода (см. § 3.2). Поэтому, зная формы отклика канала на импульсное воздействие, приложенное в раз-

172

личных, точках канала, можно сто форме импульсной помехи опре­ делить -участок, на котором она возникла. Изменение формы им­ пульсной помехи, прежде всего, связано со значительным измене­ нием коэффициента передачи канала ТЧ на краях частотного диапазона. Количественные изменения частотных характеристик каналов связи отражены .в нормах ЕАСС [42], а также иллюстри­ руются расчетом (см. § 3.2).

В середине .полосы -пропускания коэффициент передачи канала практически не зависит от числа стереприемных участков. Поэто­ му, используя ТО' свойство, что амплитудный спектр импульсной помехи равномерен в полосе '.пропускания канала, .представляется возможным определить место возникновения импульсной помехи, сравнивая отклики на импульсное воздействие в различных участ­ ках частотного диапазона канала связи. Применение такого спо­ соба позволит устранить основные недостатки,, .присущие способу, примененному в АУИП. Для определения участка в этом случае не требуется включения каких-либо устройств на стереприемных участках.

Для примера рассмотрим реализацию этого способа в устрой­ стве, которое позволяет определить в канале ТЧ, свободном от передачи информации, участок возникновения импульсных помех с точностью до переприема сто НЧ.

Место возникновения импульсной помехи определяется с по­ мощью частотной селекции помехи в двух поддиапазонах канала, выбранных таким образом, чтобы они имели различные зависи­ мости модуля коэффициента передачи от длины канала. Затем производится а-нализ амплитуды помехи в каждом из подканалов и вычисляется их отношение. Анализируя величину полученного отношения, определяют место возникновения помехи.

На рис. 3.11 изображена структурная схема для частного слу­ чая, когда связь организована по каналу ТЧ с одним .переприе­ мом по НЧ. Устройство для определения участков, на которых возникают импульсные помехи, включается на выходе канала ТЧ в точку с относительным уровнем 4,3 дБ. Входное устройство (ВУ) обеспечивает согласование входа устройства с выходом ка­ нала и необходимое усиление сигнала. Импульсная помеха с вы­ хода канала ТЧ, пройдя входное устройство, поступает на вход полосового фильтра (ПФ) и фильтра нижних частот (ФНЧ). С выходов фильтров импульсная помеха поступает .в блок анализа (БА), где производится временное выравнивание пришедших с

канала ТЧ для одного (7) и двух (2) стереприемных участков, ча­ стотные характеристики ФНЧ (3) и ПФ (4), а также спектр им­ пульсной помехи (5). Заштрихованы участки частотного диапазо­ на, в котором производится анализ спектра помехи. Частотная характеристика подканала, образуемого ФНЧ, имеет ярко выра­ женную зависимость от числа стереприемных участков (кривые

173

1—3 и 2—3), тогда как частотная характеристика подканала, об­ разуемого полосовым фильтром, такой зависимости не имеет. Ам­ плитуда помехи на выходе ФНЧ будет зависеть от числа перелриемных участков, а следовательно, отношение амплитуд помехи на выходе фильтров будет определяться числом перенриемных участков.

f-uучасток

ocf Ч Ш М пс

Рис. 8.11. Структурная схема устройства для опреде­ ления участка канала ТЧ; подверженного действию импульсных помех

Рис. 8.12. Частотные характеристики каналов ТЧ и измерительных фильтров

Как продолжение расчета, .приведенного в § 3.2, определим ос­ новные параметры отклика ФНЧ *на импульсное воздействие для различного числа переприемных участков. Выберем .в качестве

174

В соответствии с ф-лами (3.32) и (3.34) найдем модуль коэффи­ циента передачи и фазовый сдвиг подканала, образуемого ФНЧ и каналом ТЧ:

/Сп(о)) = К(о))/Со.4(о));

К С®) == ^ (©) Н“ ^0.4 (®)

и определим импульсную характеристику подканала аналогично расчету, приведенному в § 3.2.

-В табл. 8.2 приводятся расчетные значения следующих пара­ метров импульсной характеристики: U — время задержки, которое

канала и соответствующие им отклики на действие импульсной помехи для одного, трех и пяти .переприемов по НЧ. Как видно из приведенных результатов, параметры переходного процесса значительно изменяются при изменении числа переприемных уча­ стков.

Применение такого способа позволит устранить основные не­ достатки, присущие способу, примененному в АУИП. Способ в настоящее время еще мало опробован, но предварительные испы­ тания дают обнадеживающие результаты.

Применение описываемого способа не исключает возможности определения участка канала с точностью до НУП, не исключает­ ся также и возможность определения участка в каналах, занятых передачей информации. Приборы такого типа могут использовать различия в амплитуде или .во времени распространения и дли­ тельности переходного процесса, вызываемого импульсной поме­ хой на выходах соответствующих фильтров.

176

О п р е д е л е н и е м е с т а п о е р е ж д е н в я м а г и с т р а л и

мечалось выше, одним из существенных недостатков способов об­ наружения неисправности является необходимость включения на промежуточных пунктах дополнительных устройств. От этого не-

Рис. 8ЛЗ. Частотные характеристики подканала, образуе­ мого фильтром НЧ и каналом ТЧ:

У — одни переприем по НЧ; 2 — три переприема по И Ч ; 3 — пять переприемов по Н Ч

достатка можно избавиться, если сам испытательный сигнал будет содержать сведения о характере и месте «повреждения. Поэтому в •последнее время исследователи все чаще возвращаются к импульс­ ным методам контроля, аналогичным импульсным методам опре­ деления мест повреждения.

Применительно к магистралям междугородной «связи импульс­ ный «метод можно представить следующим образом (рис. 8.15). От генератора импульсов (ГИ) «в канал связи поступают короткие импульсы с периодом следования, большим, чем двойное время «распространения то каналу. Эти импульсы «попадают в обратный канал (так как величина переходного затухания конечна) и 'воз­ вращаются к измерительному устройству (ИУ), где происходит измерение амплитуды импульсов и их запаздывания то «отноше­ нию к импульсам, посланным в канал.

Величина амплитуды импульсов в обратном канале зависит от усиления усилителей 5 и величины переходного затухания В. По­ скольку стабильность во «времени величины переходного затуха­ ния значительно выше стабильности усиления усилителей, ампли­ туда импульсов будет пропорциональна величине усиления уси­ лителей. Время запаздывания импульсов характеризует время распространения сигнала до усилительного пункта. По величине запаздывания можно судить о расстоянии до усилительного пунк­ та магистрали, где произошел переход. Сигналы, используемые

176

i 7

Рис. 8.14. Отклики ФНЧ на импульсные помехи, возникающие на различных участках канала, для одного (а), трех (б) и пяти (в) перепрнемов по НЧ

„ П ередача"

Рис. 8.15. Структурная схема импульсного метода

177

при импульсном методе определения места повреждения маги­ страли, характеризуются амплитудой или уровнем посылаемого сигнала, длительностью посылаемого сигнала, уровнем принимае­ мого сигнала и соотношением сигнал/помеха на приеме.

Уровень посылаемого сигнала зависит от характеристик ВЧ си­ стем передачи и определяется тем максимальным уровнем пере­ дачи, который допускает система. Эти уровни, нормированные для сигналов аппаратуры передачи данных, исходя из допустимой

—6,95 дБ. Уровни рассчитаны при условии -непрерывной загруз­ ки систем сигналами .передачи данных и, очевидно, могут 'быть повышены при однократных измерениях, когда сигнал занимает незначительную часть спектра.

Длительность импульса определяет разрешающую способность способа. Чем меньше длительность, тем выше разрешающая спо­ собность, но тем более широкую полосу пропускания должен иметь испытуемый тракт ВЧ системы. Расчет показывает, что раз­ решающая способность составляет 100 км для канала ТЧ, 6 км для первичного канала, 3 км для линейного тракта системы К-24 и 1 км для линейного тракта системы К-60.

где рг — уровень принимаемого сигнала; pi — уровень посылаемо­ го сигнала; Si, S'i — усиление усилителей прямого и обратного направлений канала ТЧ; а'{ — затухание на усилительных уча­ стках прямого и обратного направлений канала ТЧ; В — переход­ ное затухание между усилителями прямого и обратного направле­

Величина В нормируется и составляет 130—150 дБ на верх­ них частотах линейного спектра. С учетом этой величины и вели­ чины усиления усилителей можнорассчитать ожидаемый уровень принимаемого сигнала. Этот уровень равен — (72—92) дБ на вы­ ходе канала ТЧ в точке 4,3 дБ, — (75—92) дБ на выходе группы в точке —>5,2 дБ и (67—84) дБ на выходе линейного тракта в точке —1,74 дБ. Уровень помех в этих точках нормирован и ра­ вен —42 дБ на выходе канала ТЧ, —40 дБ на выходе группы, —30 дБ на выходе линейного тракта. При этом сигнал помехи превышает уровень сигналов перехода на 30—48 дБ в канале ТЧ, 35—54 дБ в группе и линейном тракте.

Эти цифры показывают, что обычные методы измерения им­ пульсных характеристик непригодны для измерения переходов между прямым и обратным каналами ВЧ систем передачи. Для

178

таких измерений нужны методы, обеспечивающие выделение сиг­ нала три одновременном действии на входе сильных помех, на 35—45 дБ .превышающих уровень полезного сигнала. Этим уров­ ням отвечает метод измерения импульсного 'переходного затуха­ ния между каналами ([34].

Устройство, реализующее этот способ, позволяет по точкам снять характеристику 'Переходов между 'каналами. Структурная схема устройства приведена на рис. 8.16. Сигнал частотой f гене­ ратора 1 модулируется по фазе в модуляторе 2 квазислучайной последовательностью импульсов от генератора 3. Модулирован­ ный сигнал подается в испытуемый тракт. Сигналы, появившиеся в результате переходов между трак­ тами, поступают на вход фазового детектора 5. На второй вход фазо­ вого детектора через блок регулиру­ емой задержки 4 .поступает та же квазислучайная последовательность импульсов от генератора 3. С выхо­ да фазового детектора с помощью селективного устройства 6 отбира­

ется сигнал частоты if, который по­ дается на индикатор 7. Индикатор измеряет уровень частоты f.

Длительность элементарных по­ сылок, образующих квазислучайную последовательность, определя­ ет разрешающую способность при­ бора. Чем меньше их длитель­ ность, тем выше разрешающая спо­

собность. Период следования квазислучайной последовательно­

квазислучайной последовательности ее 'автокорреляционная функ­ ция приобретает вид последовательности коротких импульсов.

•В спектре фазоманипулированного сигнала, посылаемого в тракт, частота f отсутствует. На выходе фазового детектора сиг­ нал частоты f появится только в том случае, если квазислучайной последовательности импульсов на одном входе будет соответство­ вать синфазная ей такая же квазислучайная последовательность фазомаиииулированных импульсов на другом входе. При наруше­ нии синфазности последовательностей на выходе фазового детек­ тора .появится фазомодулироваиный сигнал, в спектре которого не будет частоты /. Не появится частота f и от детектирования шумов. Единственными источниками сигналов, от детектирования которых на выходе фазового детектора может появиться сигнал частоты }, служат переходы, задержка которых равна задержке 4, установленной в устройстве.

179

Уровень сигнала на выходе фазового детектора пропорциона­ лен уровню сигналов переходов. Меняя величину задержки .в ус­ тройстве, можно анализировать сигналы переходов, отличающие­ ся величиной задержки, т. е. расположенные на различных рас­ стояниях от места измерений, и таким образом снимать характе­ ристику распределения переходов по длине магистрали.

8.3. Способы регистрации импульсных помех на фоне сигнала

Способы регистрации импульсных помех в каналах ТЧ, сво­ бодных от передачи информации, 'были рассмотрены в § 3.3. Но на практике приходится сталкиваться и с задачей регистрации •импульсных .помех в процессе передачи двоичной информации. Эта задача возникает при контроле качества канала, построении детекторов качества для выработки сигналов стирания и при про­ ведении исследовательских работ.

При исследованиях или измерениях для оценки качества капа­ ла важно проводить одновременный анализ импульсных помех и перерывов. Это вдвое сокращает необходимое .время измерения и, кроме того, позволяет выяснить корреляционные зависимости меж­ ду ошибками, перерывами и импульсными помехами. При кон­ троле канала, по которому передается двоичная информация, а также при построении детектора качества для выработки сигна­ лов стирания особое внимание должно уделяться точности опреде­ ления моментов возникновения импульсных .помех [48].

В этом параграфе рассмотрим применяемые в настоящее вре­ мя способы регистрации импульсных помех в каналах, запятых передачей двоичной информации, причем только на входе устрой­ ства вторичного уплотнения аппаратуры .передачи данных.

Структурная схема, поясняющая один из наиболее распростра­ ненных способов регистрации импульсных помех, изображена на рис. 8.17а.

■На входе приемника аппаратуры .передачи данных .высокоом­ ным -входом включается усилитель, который отбирает и усиливает часть напряжения на выходе канала ТЧ. Это напряжение пред­ ставляет собой сумму напряжений сигнала и помехи. Пороговое устройство при превышении суммой сигнала и помехи .выбранного порогового значения формирует импульс, который регистрируется в данном .случае счетчиком импульсов. Работу этого устройства поясняет рис. 8.176, где изображены две осциллограммы, соответ­ ствующие различным вариантам сложения одной и той же помехи со случайным сигналом.

Разновидностью этого способа является способ, применяемый в приборах ПОК и ТТОУИ [24]. Структурная схема этого способа отличается лишь тем, что применяется усилитель с АРУ, подстра­ иваемый по уровню несущей или сигнала. Это сделано для умень­ шения погрешности измерения, связанной с нестабильностью ос­ таточного затухания канала ТЧ. В этом случае прибор реагирует не на абсолютное значение напряжения в точке измерений, а на

180