5. Эффективно передаваемая полоса частот ;

Эффективно передаваемая полоса частот канала ТЧ – полоса, на крайних частотах которой (0.3 и 3.4 кГц) остаточное затухание на 8.7 дБ превышает остаточное затухание на частоте 800 Гц. Частотная характеристика отклонения канала ТЧ от номинала 7 дБ должна оставаться в пределах шаблона (рисунок 3.4) при максимальном числе транзитов, т.е. при 12 переприемных участках.

Рисунок 2.2 – Шаблон отклонения остаточного затухания аналогового канала ТЧ

ЭППЧ – эффективно передаваемая полоса частот, остаточное затухание на крайних частотах которой (0,3 и 3,4 кГц) отличается от остаточного затухания на частоте 800 Гц не более чем на 1 Нп при максимальной дальности связи, свойственной данной системе.

Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.

Ширина полосы. Ширина ЭППЧ определяет качество телефонной передачи, и возможности использования ТФ канала для передачи других видов связи. В соответствии с международным стандартом для телефонных каналов многоканальной аппаратуры установлена ЭППЧ от 300 до 3400 Гц. При такой полосе обеспечивается высокая степень разборчивости речи, хорошая естественность ее звучания и создаются большие возможности для вторичного уплотнения телефонных каналов.

Интервал частот, используемый данным каналом связи для передачи сигналов, называется шириной полосы пропускания.

Рис. 2.3 Ширина полосы пропускания

Бывает канал с полосой пропускания от 0,3 до 2,7 кГц. В нём качество несколько похуже, обычно используется для служебной связи

Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных

частот участка АЧХ, на котором амплитуда колебаний (или для мощности)

от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует -3 дБ (Рис. 2).

Ширина полосы пропускания выражается в единицах частоты (например, в Гц).

Расширение полосы пропускания позволяет передать большее количество информации.

В цифровых системах передачи аналоговым является основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64 Кбит/с.

Для передачи сигналов, имеющих более широкую полосу, чем сигналы ТЧ (например, сигналы радиовещания, телевидения и так далее), или требующих скорость передачи большую, чем 64 Кбит/с с помощью систем передачи создаются широкополосные или высокоскоростные цифровые каналы.

Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот. Неравномерность АЧХ выражается в децибелах.

Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала.

6. Динамический диапазон - логарифм отношения максимальной мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной.

Минимальное значение обычно определяется уровнем собственных шумов или внешних помех в устройстве, а максимальное — перегрузочной способностью устройства.;

7. Помехозащищённость a.

,

где, — минимальное отношение сигнал/шум;

Помеха - это всякое нежелательное воздействие на сигнал, затрудняющее его прием.

Помехами обычно называют посторонние электрические возмущения, накладывающиеся на передаваемый сигнал и затрудняющие его прием. При большой интенсивности помех прием становится практически невозможным.

Классификация помех:

а) помехи от соседних радиопередатчиков (станций);

б) помехи от промышленных установок;

в) атмосферные помехи (грозы, осадки);

г) помехи, обусловленные прохождением электромагнитных волн через слои атмосферы: тропосферу, ионосферу;

д) тепловые и дробовые шумы в элементах радиоцепей, обусловленные тепловым движением электронов.

Математически сигнал на входе приемника можно представить либо в виде суммы передаваемого сигнала и помехи, и тогда помеху называют аддитивной, либо просто шумом, либо в виде произведения передаваемого сигнала и помехи, и тогда такую помеху называют мультипликативной. Эта помеха приводит к значительным изменениям интенсивности сигнала на входе приемника и объясняет такие явления как замирания.

Наличие помех затрудняет прием сигналов при большой интенсивности помех, распознавание сигнала может стать практически невозможным. Способность системы противостоять мешающему воздействию помехи носит название помехоустойчивости.

Внешние естественные активные помехи представляют собой шумы, возникающие в результате радиоизлучения земной поверхности и космических объектов, работы других радиоэлектронных средств.

Одной из задач теории информации является определение зависимости скорости передачи информации и пропускной способности канала связи от параметров канала и характеристик сигналов и помех.

На выходе канала ТЧ кроме информационного сигнала присутствуют помехи, которые определяются на приемном конце в точке с относительным уровнем минус 7 дБ. Средняя величина псофометрического (взвешенного) напряжения помех в канале в течение любого часа на одном переприемном участке длиной 2500 км не должна превышать 1,1 мВ псоф (10000 пВт псоф в точке относительного нулевого уровня).

В соответствии с нормами мощность шума на выходе стандартного канала ТЧ в точке с нулевым относительный уровнем не должна превышать 10000 пкВт при длине линий связи 2500км, а средняя мощность модулированного сигнала данных в точке с нулевым относительным уровнем не должна превышать 32 мкВт.

Ограничение мощности сигнала связано с тем, чтобы исключить перегрузку не столько канала ТЧ, сколько группового тракта системы передачи с ЧРК. Следовательно, помехозащищенность сигнала составляет

Снижение средней мощности модулированного сигнала данных по сравнению с установленной нормой приводит к увеличению влияния собственных шумов канала связи.

При повышении мощности выше нормы может произойти перегрузка усилителей и появление нелинейных искажений.

Указанные ограничения определены для всех видов модуляции.

Канал тональной частоты (канал ТЧ) - это совокупность технических средств (аппаратуры) и среды распространения (физическая цепь и т.д.) обеспечивающая передачу электрических сигналов связи с эффективно передаваемой полосой частот (ЭППЧ) 0,3 - 3,4 КГц.

Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости аналоговых систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи, в нормализованной эффективно передаваемой полосе частот 300…3400 Гц.

В каналах ТЧ нормируются следующие характеристики:

- эффективно-передаваемая полоса частот (для канала ТЧ она определена в границах 0,3 - 3,4 кГц);

- амплитудно-частотная (частотная) характеристика (АЧХ) или неравномерность остаточного затухания;

- фазо-частотная (фазовая) характеристика (ФЧХ), которая для удобства измерения оценивается не значением фазы, а ее производной - групповым временем прохождения (ГВП);

- нормируемые значения средней мощности модулированного сигнала Рс и шума Рш в канале связи;

- амплитудная характеристика и коэффициенты нелинейности;

- изменение частоты сигнала, передаваемого по каналу;

- фазовое дрожание;

- импульсные помехи и кратковременные перерывы сигнала.

Указанные характеристики оценивают влияние как устройств формирования канала связи (фильтры, корректоры, усилители, автоматические регуляторы уровней, генераторы), так и внешних помех (собственные шумы, переходные помехи импульсные помехи, кратковременные перерывы сигнала и др.).

В процессе эксплуатации наиболее часто выходят за пределы допустимых норм следующие параметры:

- Величина остаточного затухания;

- Частотная характеристика остаточного затухания;

- Амплитудная характеристика остаточного затухания;

- Напряжение шума на выходе канала;

Защищенность между направлениями передачи и приема канала в однокабельных системах передачи.

В оконечных пунктах, где каналы связи сдаются потребителям, перечень подлежащих изменению параметров сокращается с учетом свойств оконечной аппаратуры, для которой предназначен данный канал.

В процессе оценки качества канала обычно достаточно измерить:

- величину остаточного затухания

- частотную характеристику

- амплитудную характеристику

Остаточное затухание канала - это есть величина, равная разности суммы затуханий и суммы усилений в КТЧ (канал тональной частоты).

Допустимое остаточное затухание в 2-х проводной абонентской линии равно -7 дБ, а в 4-х проводной — −17 дБ.

Максимальное отклонение во времени на одном транзитном участке не должно превышать 2,2 дБ с вероятностью 0,95.

Опорная частота в аналоговом КТЧ 800 Гц, а опорная частота в цифровом КТЧ равна 1100 Гц. В цифровом КТЧ нестабильность остаточного затухания составляет +/- 0.5 дБ. В аналоговом КТЧ нестабильность остаточного затухания составляет до 2.2 дБ.

Остаточным затуханием канала (аr) называется разность между уровнями сигнала частотой 800 Гц на входе и выходе канала при согласованных включениях генератора и указателя уровня.

аr = Pвх - Pвых

Остаточное затухание и особенно его стабильность во времени является одним из основных параметров, обеспечивающих качество передачи сигналов.

Снижение уровня принимаемого сигнала ухудшает слышимость телефонной передачи, в сочетании с другими мешающими факторами может вызвать ошибки в приеме сигналов тонального телеграфа, передачи данных, а при значительных снижениях уровня (ниже порога чувствительности приемных устройств) прием дискретной информации становиться невозможным.

Номинальные значения уровней и остаточного затухания нормируются для различных режимов канала на частоте 800 Гц, ЭППЧ 0,3-3,4 кГц.

Радиоканал (в отличие от проводного канала) характеризуется, с одной стороны, широким диапазоном медленных и быстрых изменений затухания, с другой - действием большого количества помех от внешних источников.

Рассмотрим основные из них:

Необходимая полоса частот - это минимальная полоса частот данного класса радиоизлучения, достаточная для передачи сигнала с требуемой скоростью и качеством. Ширина этой полосы определяется шириной спектра передаваемого радиосигнала и учитывает возможную частотную нестабильность аппаратуры.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это, зависимость амплитуды или уровня сигнала на выходе радиоканала от частоты входного синусоидального сигнала постоянной амплитуды или уровня. Эта характеристика отражает степень влияния радиоканала на амплитудные соотношения составляющих спектра радиосигнала.

Рисунок 2.4 - Амплитудно-частотная характеристика

Фазочастотная характеристика (ФЧХ) - это зависимость сдвига по фазе между гармоническими колебаниями на выходе и входе радиоканала от частоты гармонических колебаний на его входе. Искажения отсутствуют, когда все составляющие спектра сигнала на выходе радиоканала запаздывают на одинаковое время.

Рисунок 2.5 - Фазочастотная характеристика

Амплитудная характеристика (АХ) - это зависимость амплитуды (уровня) сигнала на выходе радиоканала от амплитуды (уровня) сигнала на его входе при неизменной частоте входного сигнала.

Рисунок 2.6 - Амплитудная характеристика

Частотной характеристикой канала связи называется зависимость остаточного затухания от частоты. Остаточным затуханием называется разность уровней на входе и выходе канала связи.

Рисунок 2.7 - Частотная характеристика остаточного затухания

Все выше перечисленные характеристики определяются как аппаратурной частью радиоканала, так и частью, определяемой средой распространения радиоволн. Неравномерность характеристик в аппаратурной части радиоканала нормируются.

Кроме перечисленных характеристик радиоканала существует и ряд других, которые также определяют качественные показатели радиосвязи.