книги / Методы борьбы с помехами в каналах проводной связи

где k — коэффициент, характеризующий наклон фазовой характе­ ристики канала. Максимальная амплитуда отклика получается при определенных фазовых соотношениях:

На рис. 3.56 и в изображены импульсные помехи, построенные по выражениям (3.8). Здесь следует обратить внимание на присутст­ вие в общем колебательном процессе двух частотных составляю­ щих, соответствующих верхней и нижней частотам среза канала. Подробные выкладки, связанные с расчетами форм импульсной помехи, приведены в [2, 22].

Приведенные формы импульсных помех справедливы для кана­ лов, имеющих идеальные частотные характеристики, однако при решении целого ряда практических задач необходимо учитывать изменение формы импульсной помехи в зависимости от изменения коэффициента передачи канала. Поскольку импульсное воздейст­ вие можно представить в виде дельта-функции, форма импульсной помехи будет определяться коэффициентом передачи от места ее возникновения до выхода канала.

Частотные характеристики каналов существующих ВЧ систем передачи зависят, прежде всего, от числа переприемных участков. Поэтому наибольший интерес представляет решение задачи об из­ менении формы импульсной помехи на выходе канала связи в за­ висимости от числа переприемных участков. Рассмотрим решение этой задачи для каналов ТЧ. Выбор этого типа каналов обусловлен тем, что они имеют наибольшее распространение в различного рода системах вторичного уплотнения.

Практика показывает, что использовать экспериментальный материал в виде осциллограмм для проведения теоретических рас­ четов неудобно, так как это приводит к значительным погрешно­ стям. Использование различного рода аппроксимации частотных характеристик канала для вычисления формы импульсной помехи также связано с трудиоучитываемыми погрешностями.

Для решения поставленной задачи предпочтительным является следующий способ.

Синтезируя коэффициенты передачи отдельных известных эле­ ментов канала, определяющих его частотные характеристики, на­ ходят коэффициент передачи канала в целом. Элементами канала ТЧ являются канальные фильтры, входные и выходные цепи уси­

51

лителей низкой частоты, фильтры Д-3400, входные цепи модуля» торов и выходные цепи демодуляторов. Структурная схема канала ТЧ для одного переприемного участка изображена на рис. 3.6, где для каждого узла обозначен коэффициент передачи.

Преимущество такого способа расчета заключается в том, что, используя ЭВМ, можно легко определить степень влияния любого из элементов канала на изменение как общего коэффициента пере­ дачи, так и формы импульсной помехи.

Учитывая сказанное, решаемая задача разбивается на два эта­ па: 1) определение коэффициента передачи канала ТЧ и 2) опреде­ ление по вычисленному коэффициенту передачи формы импульсной помехи. Положив в основу технические данные элементов индиви­ дуального оборудования СИО-60 [19, 46], рассчитаем модуль ко­ эффициента передачи и фазовый сдвиг для каждого из узлов, изо­ браженных на рис. 3.6. Необходимые расчетные формулы для опре-

Рис. 3.6. Схема канала ТЧ

деления модуля коэффициента передачи и фазового сдвига указан­ ных узлов оборудования канала содержатся в [5, 54].

Форма импульсной помехи в канале ТЧ зависит от места воз­ никновения импульсного воздействия [13]. Поэтому, определив мо­ дуль коэффициента передачи и фазовой сдвиг для каждого из эле­ ментов, указанных в структурной схеме, найдем модуль коэффици­

2.Импульсное воздействие возникает в линейном тракте на п-м переприемном участке:

К(со) = [Кф (со) к д(©) Кьх.ус (со)/Свых.ус(со) Кфнч(со)ПКы(со)Кф(со)Г~'(Ъ. 10) Фазовый сдвиг в этих случаях запишется соответственно:

52

Определив коэффициент передачи канала и воспользовавшись пре­ образованием Фурье, найдем форму импульсной помехи:

где сов= 2 я • 4000.

Правый интеграл выражения (3.14) имеет в указанных преде­

/С(й>) так, чтобы ш ахЛ (0< 1 . и воспользуемся формулой Симпсо­

X cos 1{2п4- 1)Дш<к — ЬЦ2п+ 1)Д<в]]4- 2 ^ К(2пДш) X П=1

X cos [2п Асо/к — Ь(2/г A©)J -f К (2М A©) cos (2М A©tK-f 2М А©)[ — R, I (3.16)

где М = ( й в/2 А©;

IV

и при 0 ^ х ^ © в R — погрешность формулы Симпсона. Для оцен­ ки погрешности целесообразно выбрать значения на краю полосы

53

где T(x)=db(x)=d(x). Среднее значение т(х) для одного переприемного участка, как показал расчет, равно 0 , 8 6 мс, а для п участков т (Х )= 0 ,8 6я мс. Погрешность R не должна превышать фиксированной величины W. Учитывая это, можно из (3.18) полу­ чить зависимость / от Доо:

значения о вычислялись К (0 ) и 6 (0 ) и промежуточные значения суммы в ф-ле (3.16).

На рис. 3.7 приведены частотные зависимости рассчитанных значений модуля коэффициента передачи К{&) и фазового сдвига

20

1В

12

8

О

0

Рис. 3.7. Расчетные частотные характеристики модуля коэффициен­ та передачи и фазового сдвига для одного лертрнемного участка

£ (0 ) для одного переприемного участка, а на рис. 3.8 — зависимо­ сти рассчитанных откликов на импульсное воздействие, канала ТЧ с различным числом переприемных участков. Как и расчет формы импульсной помехи для каналов с идеальным коэффициентом пере­ дачи, данный расчет показывает наличие двух колебательных со­ ставляющих в отклике канала на импульсное воздействие. Частоты этих составляющих соответствуют крайним частотам полосы про­ пускания канала ТЧ. Полученные расчетным путем формы импуль­ сных помех для каналов с различным числом переприемных участ­ ков достаточно точно совпадают с экспериментально полученными откликами каналов на импульсное воздействие.

54

Из рисунков ВИДНО что niun

пени изменяется при изменен ПуЛЬСНая помеха в значительной сте-

ры индивидуального оборудования.

U ng

И>ДЛА

t.MC

/ ^ M /V W с/

t,MC

О V V r ~ t o U p IS ~875нс

Ряс. 3.8. Фор-ма импульсной 'помехи в каналах ТЧ с раз­ личным числом перепрнемов по НЧ:

i пеРепРием! 2 —два переприема; 3 — четыре переприема; 4 — шесть перепрнемов

Результаты расчета показывают, что максимальное значение амплитуды отклика канала на импульсное воздействие уменьшает­ ся с увеличением числа переприемных участков. Эта зависимость, приведена на рис. 3.9. По оси абсцисс отложено число канальных фильтров, включенных от места возникновения импульсного воз­ действия до выхода канала. При этом следует учитывать, что чет-

65-

ному числу соответствует введение импульсною воздействия в низ­ кочастотную часть канала [см. выражения (3.9) и (3.11)], а нечет­ ному числу — введение импульсного воздействия в высокочастот­ ную часть канала (3.10) и (3.12). По оси ординат отложена отно-

Ряс. 3.9. Зависимость амплитуды импульсной помехи от числа канальных фильтров, составляющих канал ТЧ

сительная величина максимальной амплитуды импульсной помехи (относительно максимального значения амплитуды импульсной помехи, вызванной импульсным воздействием, возникшим на бли­ жайшем к выходу канала переприемном участке).

Из приведенной зависимости видно, что при увеличении числа переприемных участков амплитуда импульсной помехи уменьшает­

Рис. ЗЛО. Зависимость длительности переходных процессов (У) и времени распространения (2) от числа канальных фильтров

десса, вызванного импульсным воздействием, и времени распрост­ ранения от числа канальных фильтров, составляющих канал ТЧ. Как видно из 3.10, длительность переходного процесса (tn) зависит от числа переприемных участков.

При оценке продолжительности переходного процесса за его длительность принимался отрезок времени, в течение -которого ве­ личина выбросов помехи уменьшалась от £/макс до значения, со­ ставляющего 0,1 Uмакс-

56

Зависимость времени распространения от числа канальных фильтров, включенных в тракт передачи, имеет линейный характер (за время распространения принимался отрезок времени от момен­ та возникновения импульсного воздействия до момента появления максимального значения импульсной помехи). Время замедления одним фильтром составляет 0,43 мс.

Таким образом, на основании изложенного можно сделать сле­ дующие выводы:

1.Форма импульсной помехи в каналах ТЧ и первичных широ­ кополосных каналах аналогична отклику канала на воздействие ко­ роткого импульса (дельта-функции).

2.Форма импульсной помехи определяется коэффициентом пе­ редачи от места возникновения импульсного воздействия до вы­ хода канала.

3.Описанная методика расчета формы импульсной помехи по­

зволяет с любой допустимой погрешностью с помощью ЭВМ про­ извести при небольших затратах машинного времени определение параметров отклика канала на импульсное воздействие с учетом всех факторов, влияющих на его формирование.

3.3. Амплитудное распределение импульсных помех

Одним из основных параметров импульсной помехи является амплитуда — величина максимального выброса напряжения. Ис­ следования показывают (см. разд. 3.1), что амплитуда импульс­ ной помехи изменяется в широких пределах и зависит от целого ряда факторов: мощности и типа источника импульсной помехи, точки проникновения в канал связи, частотных характеристик ка­ нала, фазы несущих частот при преобразовании и т. д. Таким обра­ зом, амплитуда импульсной помехи — величина случайная и мо­ жет быть описана распределением частности появления импульс­ ных помех заданной амплитуды (амплитудным распределением).

В настоящее время используются две формы представления амплитудного распределения импульсных помех: как вероятность суммарного времени превышения помехой определенных значений напряжения за сеанс измерения и вероятность превышения ампли­ тудой помехи определенных значений напряжения.

Первая форма представления получается при использовании приборов, работающих по следующему принципу (рис. 3.11а). Им­ пульсная помеха через усилитель и двухполупериодный выпрями­ тель (на рисунке не показаны) с выхода канала поступает на вход пороговых устройств (ПУ), включенных параллельно и на­ строенных на различные пороги срабатывания. Выходы ПУ соеди­ нены со схемами совпадения (И), на вторые входы которых непре­ рывно поступают тактовые импульсы от генератора тактовых час­ тот (ГТЧ). К каждой из схем совпадений подключаются счетчики импульсов (Сч). Как следует из приведенной схемы и временной диаграммы (рис. 3.116), при каждом достижении импульсной по­ мехой значения порога срабатывания ПУ на вход схемы И посту­

57

пают прямоугольные импульсы, длительность которых равна про­ должительности времени превышения напряжением импульсной помехи заданного уровня. Суммарное время -превышения для дан­ ного порога находится как

0

Р ---------- С

58

где tii — количество тактовых импульсов, приходящееся на i-e превышение рассматриваемого порога; At — период следования тактовых импульсов. Для повышения точности измерений At вы­ бирается в 3—5 раз больше, чем 1/(А/), где Af — ширина полосы пропускания измеряемого канала.

Результаты измерения обычно представляются в виде графика, где по оси абсцисс откладывается значение порога, а по оси ор­ динат — отношение tnITc, где Тс — продолжительность измери­ тельного сеанса.

Вторая форма представления амплитудного распределения по­ лучается при использовании приборов, работающих по следующему принципу (рис. 3.12а).

Импульсная помеха через усилитель и двухполупериодный вы­ прямитель (на рис. 3.12а не показаны) с выхода канала связи по­ ступает на вход пороговых устройств(ПУ), включенных параллель­ но и имеющих различные пороги срабатывания. Выходы каждого ПУ соединены с соответствующими триггерами (Тг), которые слу­ жат для запоминания состояния ПУ в момент действия импульс­ ной помехи. При срабатывании ПУ, настроенного на минимальный порог анализа, кроме соответствующего триггера, запускается одновибратор (Ов). Постоянная времени одновибратора выбирается равной или большей, чем длительность переходного процесса, вы­ званного импульсным воздействием.

По окончании времени действия импульсной помехи (через вре­ мя /п) одновибратор, возвращаясь в исходное положение, форми­ рует сигнал сброса на триггеры. При сбросе на выходах послед­ них (связанных с ПУ, зарегистрировавшими факт превышения им­ пульсной помехой заданного порога анализа) возникают импульсы, которые, пройдя через вентили (В), будут зарегистрированы соот­ ветствующими счетчиками импульсов (Сч). Временная диаграмма приведена на рис. 3.126. Таким -образом, в конце сеанса измерений на каждом из счетчиков будет зарегистрировано число импульс­ ных помех, амплитуда которых была выше заданного порога ана­ лиза.

При оценке качества связи по импульсной помехе предусмотре­ но определение суммарного времени превышения импульсной поме­ хой заданных порогов анализа за сеанс измерения, а при оценке канала по этому параметру нормами МККТТ предусматривается определение интенсивности потока импульсных помех, т. е. числа импульсных помех, превышающих определенный порог анализа в единицу времени (Рекомендации V 53, V 55 [20]).

Несмотря на то, что обе формы представления амплитудного распределения дают достаточно полную информацию о состоянии канала связи, сравнение полученных разными способами резуль­ татов оценки каналов является затруднительным. В [8] приводится методика пересчета одной формы представления амплитудного рас­ пределения в другую.

На практике чаще всего приходится пересчитывать эксперимен­ тальное распределение суммарного времени превышения импульс-

59