Способы образования первичной группы.

Тема № 4.

Как было рассмотрено в предыдущей теме, международные стандарты определяют первичную группу, как группу, состоящую из двенадцати стандартных телефонных каналов, и находящуюся в спектре частот 60 – 108 кГц. Однако способы формирования первичной группы могут технологически различаться.

Простейшим способом формирования первичной группы является вышерассмотренный способ прямого одноступенчатого преобразования (см. рис. 3.1.). Данному способу присущи все недостатки, указанные нами выше: большая номенклатура требуемого оборудования и высокие требования к точности изготовления полосовых фильтров верхних каналов. С целью устранения указанных недостатков было предложено применить двухступенчатый способ формирования первичной группы. Для этого вводится понятие предварительной группы или предгруппы.

Рис. 4.1. Образование первичной группы из предгрупп.

Предгруппа состоит из трёх стандартных телефонных каналов и располагается в спектре 12 – 24 кГц. Перенос сигналов в предгруппу производится путём модуляции ими трёх несущих 12 кГц, 16 кГц, 20 кГц. При этом в предгруппу переносится верхняя боковая полоса модулированных канальных сигналов. Перенос сигналов предгрупп в линейный спектр первичной группы происходит на второй ступени преобразования с использованием несущих частот 120 кГц, 108 кГц, 96 кГц и 84 кГц. При этом, в спектр группы помещается нижняя боковая полоса предгруппы. Технология образования первичной группы из предгрупп полностью укладывается в рамки схемы рис. 3.5.

Относительные полосы расфильтровки при двухступенчатом способе образования первичной группы составляют: - для индивидуальных полосовых фильтров, и - для групповых полосовых фильтров. По сравнению с аналогичными значениями для прямого одноступенчатого способа образования первичной группы: можно отметить значительное увеличение вышеупомянутых полос. Поэтому канальные полосовые фильтры при использовании предгрупп можно строить на простейших LC или RC – цепях.

К недостаткам этого способа следует отнести тот факт, что при снижении номенклатуры используемого оборудования, общее число блоков на пути сигнала возрастает. Это приводит к снижению надёжности системы. Кроме того, любой индивидуальный сигнал, передаваемый по каналу, проходит не один, а два модулятора, которые являются нелинейными элементами. При этом каждый модулятор в процессе работы вносит в передаваемый сигнал нелинейные искажения. В связи с неидеальностью характеристик полосовых фильтров в полосе задержания, продукты нелинейности, пусть и в значительно ослабленном виде, попадают на выход канального оборудования. Поскольку, продукты нелинейности имеют широкий спектр частот, часть паразитных гармоник попадает в спектр полезного сигнала на выходе группового оборудования и искажает его. Такие искажения называются шумами нелинейных переходов. Шумы нелинейных переходов ухудшают качество связи по системе уплотнения.

Ещё большее негативное влияние на качество передачи оказывают шумы соседних каналов. Как было отмечено в предыдущей теме, в процессе модуляции информационного сигнала на выходе модуляторов возникают две боковых полосы, одна из которых подавляется впоследствии полосовым фильтром. Групповой сигнал образуется в результате объединения сигналов с выходов канальных полосовых фильтров. При этом сигнал каждого канала занимает на участке 4 кГц полосу 3.1 кГц.

Рис. 4.2.

Из рисунка следует, что спектры непередаваемых боковых полос частично располагаются в спектрах передаваемых полос соседних каналов, и при их неполном подавлении будут оказывать влияния на полезный сигнал. При этом, в случае передачи верхней боковой полосы, мешающие воздействия создают нижние боковые полосы соседних каналов, расположенных выше по частотному диапазону; в противоположном случае влияния будут оказывать верхние боковые полосы каналов, лежащих ниже по частоте.

Рассмотрим спектр перекрытия сигналов двух соседних каналов.

Рис. 4.3. Спектр перекрытия сигналов основного и побочного каналов.

Несущая частота j-ого канала на 4 кГц превосходит частоту предыдущего канала: . Верхняя граница передаваемого сигнала равна:. Нижняя граница непередаваемой (побочной) полосы равна: . Таким образом, спектр перекрытия сигнала и помехи составляет: кГц. Относительная ширина спектра перекрытия составляет: .

Расчёт относительной ширины спектра перекрытия сигнала и помехи показывает, что не менее 90% полезного сигнала подвержено воздействию шумов соседних каналов. Шумы соседних каналов характерны как для прямого одноступенчатого формирования первичной группы, так и для способа формирования с использованием предгрупп. Для нейтрализации негативного действия шумов соседних каналов на качество передачи по системам многоканальной связи может применяться прямое двухступенчатое формирование первичной группы.

Рис. 4.4. Прямое двухступенчатое образование первичной группы.

Как видно из рис. 4.4., на первой ступени преобразования спектры всех каналов переносятся в диапазон 200 – 204 кГц с помощью несущей частоты 200 кГц. При этом сигналы паразитных третьих гармоник от каждого из каналов оказывается в полосе 596 – 604 кГц, т.е. далеко за пределами спектров не только первичной, но и вторичной группы. На второй ступени преобразования используются двенадцать индивидуальных несущих частот в диапазоне 264 – 308 кГц, отличающихся друг от друга на 4 кГц. При их использовании непередаваемая боковая полоса каждого канала, несущая и побочные гармоники оказываются вне зоны влияния первичной группы. Например: непередаваемая полоса двенадцатого канала имеет частотный диапазон 464 – 468 кГц, полоса третьей гармоники 588 – 996 кГц, несущая частота 264 кГц. Следовательно, они не попадают в частотный спектр ни одного канала первичной группы, шумы нелинейных переходов и шумы соседних каналов отсутствуют.

Рис. 4.5. Схема прямого двухступенчатого образования первичной группы.

Недостатком данной схемы является необходимость использования высокоточных полосовых фильтров для выделения на первой ступени преобразования верхних боковых полос. Однако, в отличие от ранее рассмотренных схем, тип полосового фильтра является одинаковым для всех каналов. Кроме того, широкая полоса расфильтровки на второй ступени преобразования позволяет использовать вместо полосовых фильтров более простые и дешёвые фильтры нижних частот, причём тип этих фильтров также может быть одинаковым для всех каналов. Полоса среза этих фильтров должна составлять 108 кГц. Таким образом, при двухступенчатом прямом способе образования первичной группы в передающем комплекте оборудования используются всего три типа фильтров, что является несомненным достоинством при массовом производстве системы связи.

В обоих рассмотренных способах образования первичной группы на приёмной стороне тракта связи восстановление информационных сигналов может производиться либо полным повторением алгоритма, использовавшегося на передаче, либо простейшим одноступенчатым преобразованием. Во втором случае снижается количество нелинейных элементов на пути сигнала.