Глава 2. КАНАЛЫ СВЯЗИ

Общие сведения

В системе связи одна и та же линия связи может использоваться для передачи сообщений от нескольких отправителей. В этом случае на передающем конце линии связи все сообщения преобразуются в электрические сигналы, которые затем смешиваются и передаются через общую линию связи.

На приемном конце линии связи принятые сигналы вновь разделяются и преобразуются в независимые сообщения, каждое из которых направляется к своему приемнику.

Таким образом, одна физическая линия связи может использоваться для организации нескольких каналов связи.

Каждый канал связи представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих независимую передачу и прием отдельного сообщения.

Классификация каналов связи

В зависимости от формы представления сообщений на входе и выходе канала различают следующие виды каналов связи:

– непрерывные каналы связи;

– дискретные каналы связи.

Основные характеристики канала связи

К основным характеристикам канала связи относятся:

a) F_к – полоса пропускания канала связи. Представляет собой полосу частот, пропускаемых каналом связи без значительного ослабления;

b) D_к – динамический диапазон:

	Dк = lg ;

где P_max – допустимая нагрузка;

P_min – чувствительность аппаратуры.

c) V_к – емкость канала связи:

V_к = F_к · D_к· T_к ;

где T_к – время, в течение которого канал связи выполняет свои функции.

Глава 3. НЕПРЕРЫВНЫЙ РАДИОКАНАЛ СВЯЗИ

Принцип работы

Непрерывным каналом связи называется канал, предназначенный для передачи аналоговых сигналов.

Радиоканал представляет собой канал связи, в котором передача сигналов на расстояние осуществляется с помощью электромагнитного поля. Электромаг­нитное поле является сочетанием электрического и магнитного полей.

Любой провод, по которому протекает переменный электрический ток, излу­чает электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве со скоростью около 300 000 км/сек.

Количество энергии, излучаемой проводом (передающей антенной), зависит от соотношения между длиной волны излучаемых колебаний и геометрическими раз­мерами провода. Для получения высокой эффективности излучения необходимо, чтобы геометрические размеры антенны составляли не менее 1/4 длины волны.

Электрические сигналы, соответствующие передаваемому сообщению, в большинстве случаев представляют собой низкочастотные (звуковые) колебания в пределах спектра частот, воспринимаемых органами слуха человека. Спектр частот, слышимых человеческим ухом, лежит в пределах от 16 Гц до 16 кГц. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в диапазоне частот от 1 до 4 кГц.

Однако, даже этот спектр частот передавать не обязательно, т. к. для разборчивости речи достаточно воспроизведение полосы частот в пределах от 300 до 2 400 Гц.

Эффективное излучение электромагнитных волн с такими низкими частотами прак­тически невозможно из-за технических проблем, возникающих при постройке ан­тенн с требуемыми параметрами. Например, для излучения частоты 300 Гц (длина волны 1 000 км) геометрическая длина антенны должна быть не менее 250 км. Для излучения частоты 2 400 Гц (длина волны 125 км) необходима антенна длиной более 30 км, что тоже не имеет практического смысла.

Кроме того, при одновременной работе нескольких передатчиков, каждый из которых излучает колебания звуковых частот, (например, при передаче телефонного разговора), прием сигналов от одного конкретного передатчи­ка был бы невозможен из-за помех, создаваемых другими передатчиками.

По указанным причинам радиосвязь осуществляется только путем излучения высокочастотных колебаний (с рабочими частотами свыше 15 кГц). Для передачи низкочастотных сигналов необходимо, что­бы один из параметров высокочастотных колебаний (амплитуда, частота или фаза) изменялся в соответствии с законом изменения низкочастотного управляюще­го сигнала, т. е. в соответствии с передаваемым сообщением. Процесс изменения па­раметров излучаемых высокочастотных колебаний с помощью низкочастотного управляющего сигнала называется модуляцией.

Параметры

К числу основных параметров непрерывного канала связи относятся:

– полоса частот, занимаемая передаваемыми сигналами;

– средняя и пиковая мощность передатчика;

– мощность или напряжение на входе приемника;

– вид модуляции;

– способ демодуляции.

Структурная схема

Типовой радиоканал связи любого назначения имеет в своем составе следующие основные узлы:

a) радиопередающее устройство;

b) радиоприемное устройство.

Схема типового радиоканала связи приведена на рис. 2.3.1.

В радиопередающем устройстве вырабатываются высокочастотные колебания, предназначенные для использования в качестве переносчика информации. Частота указанных колебаний выбирается такой, чтобы на этой частоте обеспечивалось эффективное излучение электромагнитных волн. Воздействуя на высокочастотные колебания низкочастотным сигналом, содержащим информацию, производится их модуляция. Модуляция заключается в изменении одного из их параметров (амплитуды, частоты или фазы) высокочастотных колебаний по закону, определяемому источником сообщения.

В состав радиопередающего устройства входят:

– генератор высокой частоты;

– управляющее устройство (модулятор);

– передающая антенна.

Генератор высокой частоты преобразует электрическую энергию источника питания в энергию токов высокой частоты.

Управляющее устройство управляет высокочастотными колебаниями, создаваемыми генератором высокой частоты, в соответствии с содержанием сообщения.

Излучающая антенна преобразует энергию высокочастотных электрических колебаний в энергию электромагнитного поля, которая излучается в виде электромагнитных волн.

В радиоприемном устройстве производится демодуляция принятых сигналов, в результате чего из высокочастотных колебаний выделяется низкочастотный сигнал, который соответствует переданному сообщению.

В состав радиоприемного устройства входят:

– приемная антенна;

– избирательное устройство;

– усилитель высокой частоты;

– детектор;

– усилитель низкой частоты;

– воспроизводящее устройство;

Приемная антенна, расположенная в электромагнитном поле, извлекает часть энергии этого поля и преобразует ее в энергию переменного тока.

Избирательное устройство отделяет передаваемый сигнал от всех других сигналов и помех, не изменяя его формы.

Усилитель высокой частоты повышает напряжение принятого сигнала до величины, достаточной для дальнейших преобразований. На его выходе получается модулированный сигнал, который представляет собой высокочастотные колебания, один из параметров которых изменяется по закону переданного сообщения.

Детектор преобразует модулированные высокочастотные колебания в низкочастотный сигнал, соответствующий переданному сообщению.

Усилитель низкой частоты повышает мощность электрического сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы воспроизводящего устройства.

Воспроизводящее устройство (динамик, головные телефоны, телеграфный аппарат, электронно-лучевая трубка и т. п.) служит для преобразования электрических сигналов в сообщения.