Многоканальные системы передачи

При создании многоканальных систем передачи потребовалось решить ряд сложнейших проблем в теории электрических схем, радиоэлектронике, технологии изготовления кабелей и других областях науки и техники. Первой проблемой стала необходимость плотной «упаковки» каналов, чтобы наибольшее количество каналов уложилось в минимальном диапазоне частот. Мы уже знаем, что для телефонного переговора нужен спектр частот от 300 до 3400 Гц. Путем создания селективных электриче-

ских фильтров удалось один телефонный канал от другого расположить на «частотном» расстояние соответствующем 4 кГц. При этом требуется чтобы сигналы в соседних каналах не влияли один на другой. Радиослушатели хорошо знают, как трудно бывает «отстроиться» от мешающей соседней станции. А ведь частоты этой станции отстоят от нужной нам более чем на 20 кГц. А здесь — 4 кГц. Да и требования к отстройке здесь более жесткие.

Прежде чем рассказать как это достигается уместно уделить некоторое внимание самому понятию аналогового канала связи. Из изложенного выше очевидно, что под таким каналом понимается некоторое устройство, имеющее вход и выход, обладающее определенной пропускной способностью, выражающейся в том, что канал может пропускать электрические токи в строго ограниченном диапазоне частот при определенных ограничениях на мощность поступающего на вход сигнала. Кроме того, на выходе канала всегда имеется некоторая помеха возникающая в канале.

Одним из важнейших свойств канала является его селективность позволяющая отсеивать токи ненужных частот, лежащих вне диапазона пропускания. Из-за некоторых физических особенностей невозможно создать селективные фильтрующие устройства с резкой границей между областями пропускания и непропу екания и поэтому на переход между этими областями затрачивается некоторый диапазон частот. Кроме того очень резкий переход к ослаблению сигнала вне полосы пропускания ведет к неприятному эффекту искажения формы сигнала^ проходящего через полосу пропускания. Это искажение^ возникающее вследствие появления в канале задержки — разной для сигналов разных частот несущественно для телефонного сигнала, но вредно для музыкального и совершенно недопустимо для телевидения так как вызывает «плавание» звука или так называемые повторные изображения на экране кинескопа. Неприятны эти искажения и при передаче дискретных сигналов через аналоговые каналы. Бороться с этим можно специальной коррекцией формы сигнала (чем пользуются в телевидении и при передаче данных) или правильным выбором переходной области (от пропусканий к задержке) при фильтрации сигналов в канале.

Теперь вернемся к принципам построения многоканальных систем.

Чтобы достигнуть достаточно хорошей отстройки между каналами, для многоканальной системы были предложены специальные фильтры, в которых использовалось явление пьезоэффекта и механического резонанса, — тонкие пластинки из кварца, с двух сторон покрытые тончайшим слоем золота. Размер каждой такой пластинки определял ее резонансную частоту, а их комбинация с катушками индуктивности позволила создать фильтры, пропускающие полосу частот 3,1 кГц, за пределами которой все электрические колебания ослабляются не менее чем в 3 тыс. раз. Учитывая определенные размеры кварцевых пластинок (не очень большие, но также и не очень маленькие), был выбран диапазон частот для 12-канальной группы каналов от 60 до 108 кГц *. Эта 12-ка-нальная группа явилась основой для создания первой 12-канальной системы передачи. Если необходима система с бблыпим числом каналов, за основу берется весь диапазон шириной 48 кГц (108—60=48) и с ним обращаются, как с телефонным каналом: укладывают пять таких диапазонов рядом, но только в полосе частот от 312 до 552 кГц (552—312=240). При этом получают 60-канальную систему (5 X12=60).

Такое блочное построение можно продолжить дальше. Если взять пять частотных диапазонов по 240 кГц каждый (240X5=1200) и уложить их рядом, то получим 300-канальную систему с диапазоном частот примерно от 800 кГц до 2 МГц. Интересно отметить, что каждый блок можно использовать либо поканально для организации соответствующего количества каналов (каждый шириной 3,1 кГц), либо целиком. Так, например, блок 240 кГц можно целиком использовать для передачи газетных полос (где требуется, как уже говорилось, полоса частот 170 кГц). Если взять пять блоков по 1200 кГц и два блока по 240 кГц и уложить их рядом, то получим полосу частот примерно 6,5 МГц, пригодную для передачи телевизионного изображения. Однако тогда мы должны исключить из системы 1620 телефонных каналов (5x300+2x60= 1620). Вот, оказывается, чего стоит один телевизионный канал!

Посмотрим теперь, в какие диапазоны радиоволн мы попадаем, оперируя блоками каналов. Оказывается, что уже при 300 каналах мы находимся в диапазоне средних волн* с длиной волны до 150 м. Еслиже построить систему на 10 800 каналов (такая система существует), то она займет диапазон частот до 60 МГц, т. е. все диапазоны радиоволн вплоть до дециметровых. Таким образом решается вопрос многоканальности. Но как мы уже знаем, чем выше частоты, тем больше затухание электрических сигналов в кабельной линии связи, поэтому возникла проблема усиления токов всех переговоров, текущих через кабельные линии в широком диапазоне частот. Щ Ее разрешили следующим образом. Через определенные расстояния в линию включаются специальные усилительные устройства, в которых поступающие на вход слабые сигналы все одновременно усиливаются до необходимого уровня на выходе. Принципиально эти усилители не отличаются от подобных усилителей в радиоприемниках, проигрывателях и других радиоустановках, но обладают рядом особенностей, реализация которых потребовала многолетних весьма сложных исследовательских работ. Они должны усиливать сигналы в весьма широком диапазоне частот, при этом с точно градуированным усилением для разных частот, обладать высокой стабильностью как при изменении напряжения источников питания, так и во времени и высокой линейностью, т. е. не создавать перехода токов из одного канала в другой, и некоторыми другими параметрами. Поскольку усилитель включается в разрез линии, то он должен усиливать сигналы, поступающие от одного конца линии, скажем левого, для передачи их к другому, правому концу, и наоборот — усиливать токи от правого конца для передачи их к левому.


::Следующая страница::