48

Система телефонной и факсимильной связи,звукового и телевизионного вещания

1.способы передачи речевых сообщений Структура и состав системы связи.

2.Основные характеристики аналоговых каналов связи .Методы модуляции в аналоговых системах связи и их применение

Параметры первичных сигналов

Основными первичными сигналами электросвязи являются: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.

Телефонный (речевой) сигнал. Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. Частота импульсов основного тона (f₀ на Рис. 3.3) лежит в пределах от 50..80 Гц (бас) до 200..250 Гц (женский и детский голоса). Импульсы основного тона содержат большое число гармоник (до 40) (2f₀,..,nf₀ на Рис. 3.3.

Рис. 3.3. Спектральный состав речевого сигнала

В процессе прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа образуются звуки речи, причем мощность гармоник частоты основного тона меняется (кривая 2 на Рис. 3.3). Области повышенной мощности гармоник частоты основного тона называются формантами (см. Рис. 3.3). Различные звуки речи содержат от двух до четырех формант. Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к телефонным каналам.

Из Рис.3.4 следует, что речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50..100 Гц до 8000..10000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300..3400 Гц. Эти частоты приняты МСЭ-Т в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз - более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания.

Рис. 3.4. Энергетический спектр речевого сигнала

Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот 15..20000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса частот ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) эффективная полоса частот должна составлять 0,05..10 кГц, для безукоризненного воспроизведения программ (каналы высшего класса) 0,03...15 кГц.

Основные характеристики канала связи

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)   показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе канала связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала показана на рис.1

Рис.1 Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала

Полоса пропускания является производной характеристикой от АЧХ. Она представляет собой непрерывный диапазон частот, для которых отношение амплитуды выходного сигнала к входному превышает некоторый заранее заданный предел, то есть полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по каналу связи без значительных искажений. Обычно полоса пропускания отсчитывается на уровне 0,7 от максимального значения АЧХ. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по каналу связи.

Стандартный канал ТЧ.(0,3-3,4 кгц) Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости систем передачи и исполь­зуется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов дан­ных, факсимильной и телеграфной связи.

Затухание определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по каналу сигнала определенной частоты. Часто при эксплуатации канала заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по каналу сигналов. Более точные оценки возможны при знании затухания на нескольких частотах, соответствующих нескольким основным гармоникам передаваемого сигнала.

Затухание всегда рассчитывается для определенной частоты и соотносится с длиной канала

Остаточное затухание канала. Это есть величина, равная раз­ности суммы затуханий и сум'мы усилений в канале: а_ост=∑а—∑S. Остаточное затухание канала составляет 7 дБ. Максимальное от­клонение  во  времени  на  одном  транзитном  участке  не  должна превышать 2,2 дБ с вероятностью 0,95.

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 (рис. 1.24) при максимальном числе транзитов, т. е. при 12 переприемных участках.

Скорость передачи характеризует количество бит, передаваемых по каналу в единицу времени. Она измеряется в битах в секунду - бит/с, а также производных единицах: Кбит/c, Мбит/c, Гбит/с. Скорость передачи зависит от ширины полосы пропускания канала, уровня шумов, вида кодирования и модуляции.

Помехоустойчивость канала характеризует его способность обеспечивать передачу сигналов в условиях помех. Помехи принято делить на внутренние (представляет собой тепловые шумы аппаратуры) и внешние (они многообразны и зависят от среды передачи). Помехоустойчивость канала зависит от аппаратных и алгоритмических решений по обработке принятого сигнала, которые заложены в приемо-передающее устройство. Помехоустойчивость передачи сигналов через канал может быть повышена за счет кодирования и специальной обработки сигнала.

 

К основным характеристикам сигнала

• частота

• длина волны

• амплитуда

Частота

Частота — это количество волн (количество повторений) сигнала, проходящих за одну секунду. Обычно частота измеряется в герцах (Гц) или килогерцах (кГц — 1000 Гц). Человеческому голосу обычно соответствуют частоты в диапазоне от 50 Гц до 5000 Гц, причем основная активность приходится на диапазон от 300 Гц до 3400 Гц (3,1 кГц). Это означает, что в большинстве голосовых диалогов используется диапазон от 300 до 3400 звуковых колебаний в секунду. Итак, если кто-то говорит о вызове с полосой 3,1 кГц, он имеет в виду специфический диапазон частот, который используется в аналоговой передаче голоса.

Длина волны

(ростом частоты) волны Длина волны — это расстояние между двумя соседними волнами сигнала. Чтобы определить полную длину волны, необходимо измерить расстояние между двумя одинаковыми точками двух соседних волн. Обычно для определения этой величины используется расстояние между пиками двух волн. Длина волны напрямую связана с частотой потока сигнала. Чем больше частота сигнала, тем меньше длина волны. Такая зависимость обусловлена увеличением количества повторений сигнала в течение одного и того же промежутка времени с уменьшением длины волны.

Длина волны измеряется в метрах, и каждому значению длины волны соответствует определенная частота.Метрическая система, или указание длины волны в метрах, чаще всего используется в радиосвязи для обозначения полосы или диапазона частот. Например, если в приведенную выше формулу подставить значение частоты, равное 2498 кГц (2498000 Гц), то длина волны будет равна 120,0960. После округления получим длину волны, равную 120 метрам.

 

Амплитуда

Амплитуда электрического сигнала — это расстояние по вертикали между самой низкой и самой высокой конечными точками. Важно помнить, что для амплитуды расстояние выше и ниже нуля является равнозначным.