Спутниковые и радиорелейные системы передачи   

Тема 2 Основные параметры сигналов, передаваемых по радиорелейным линиям

назад | оглавление | вперёд

2.1 Цель изучения раздела

Целью данного раздела является изучение параметров многоканальных и телевизионных сигналов, а также цифровых сигналов, передаваемых по радиорелейным линиям.

Телефонные сигналы, поступающие в каналы ТЧ, на выходе АСП с ЧРК образуют МТС, который представляет собой случайный процесс. При достаточно большом числе каналов (N>60) МТС представляет собой нормальный случайный процесс. Сигналы в каждом канале не зависят от остальных, следовательно, средняя мощность МТС (P_ср) равна сумме средних мощностей сигналов активных каналов. В таком случае уровень средней мощности

МТС (в дБм):

— для цепей МСЭ; (2.2)

—для цепей ВСС РФ; (2.3)

При меньшем числе в час наибольшей загрузки в ТНОУ уровень средней мощности МТС (в дБм):

,

Пик-фактор МТС (c ) был определен экспериментально. Установлено, что при передаче 240 ТФ каналов c =8,55 дБ при e =1% и c =10,8 дБ при e =0,1%. С ростом N пик-фактор уменьшается. При проектировании аппаратуры РРЛ () принимают c =10 дБ. Соответствующий этому значению c уровень пиковой мощности называют квазипиковым. Таким образом, квазипиковая мощность МТС

P_пик=10Р_ср. (2.4)

Спектр МТС совпадает с линейным спектром системы передачи, т. е. он сосредоточен в полосе D F=F_B — F_H, где F_B и F_H — верхняя и нижняя частоты линейного спектра соответственно. Хотя в спектре МТС есть ЗЧИ, принято считать, что он равномерен.

2.2 Параметры сигнала, передаваемого по ТФ стволу аналоговой РРЛ с ЧМ. Многоканальный телефонный сигнал u(t) поступает на частотный модулятор (ЧМД) ОРС. Частота сигнала на выходе модулятора

(2.4)

где — центральная частота; — максимальная девиация частоты;

Фаза ЧМ сигнала Подставив , получим

Частотно-модулированное колебание , где - амплитуда СВЧ сигнала. Таким образом, по РРЛ с ЧМ передают сигнал вида

(2.7)

На выходе ЧМД девиация частоты пропорциональна напряжению входного сигнала U_вх. Аналитическая запись в виде (2.5) и (2.6) предполагает, что крутизна передаточной модуляционной характеристики идеального ЧМД

(2.8)

Таблица 2.1

На практике при сопряжении АСП и АРРС устанавливают крутизну характеристики ЧМД по измерительному сигналу. Последний представляет собой гармоническое колебание с частотой 800 Гц и мощностью Р_к=1 мВт, которой соответствует действующее напряжение. При подаче этого сигнала в канал ТЧ в ТНОУ на выходе ЧМД устанавливают эффективное измерительное значение девиации частоты на канал , рекомендованное МККР (табл. 2.1). В таком случае крутизна модуляционной характеристики

Если теперь на вход модулятора, в ТНОУ, подать гармонический сигнал мощностью Р_cp (или действующим напряжением u_ср) и частотой F_K, которая лежит между F_H и F_B, то эффективное значение отклонения частоты на выходе модулятора

Для круговых частот

(2.9)

где f_cp выражена в милливаттах. Это значение соответствует средней мощности МТС и называется эффективной девиацией частоты МТС. Аналогично может быть определена соответствующая квазипиковой мощности МТС пиковая девиация

Согласно (2.4) и (2.9)

(2.10)

Ширину спектра сигнала на выходе ЧМД определяют по выражению, в котором

(2.11)

Из рекомендаций МСЭ следует, что D f_K=200 кГц при ; Df_K=140 кГц при. Для систем, имеющих N=2700 и более, МКК.Р рекомендует выбирать Df_К из двух значений 140 и 100 кГц, а для систем, в которых N=60; 120 — из трех значений девиации 50; 100; 200 кГц. В отечественных системах, где N=1020, часто устанавливают Df_K=200 кГц.

В табл. 2.1 приведены результаты расчетов параметров для не
которых отечественных систем. Загрузка рассчитывалась по
(2.3б). Результаты табл. 2.1 показывают, что любой из рассмотренных сигналов может быть передан по широкополосному стволу
РРЛ с полосой пропускания 28 МГц.

2.3 ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

В соответствии с рекомендациями МККР при подаче на ЧМД полного ТВ сигнала на его выходе должен быть установлен полный размах частоты D f_p=8 МГц. Размаху сигнала от уровня черного до уровня белого соответствует размах частоты

При смене сюжета на входе модулятора изменяются положительные и отрицательные значения уровней сигнала. Получается, что ПТВС “ползает” по передаточной характеристике ЧМД, из-за чего она должна иметь линейный участок. Реализация такого модулятора достаточно сложна. Облегчить требования к передаточной характеристике ЧМД в ТВ стволе позволяет предыскажающий контур, устанавливаемый на входе ЧМД. Этот ПК ослабляет компоненты сигнала на частотах ниже 1,5 МГц, в том числе колебания строчной частоты и ее гармоник, и как бы “симметрирует” ПТВС. В результате при смене сюжета ПТВС остается “привязанным” к центру передаточной характеристики ЧМД.

2.4 Линейный цифровой сигнал

Любой ЛЦС — случайная последовательность импульсов. Его спектр принято определять для случая равной вероятности появления символов 1 и 0 в кодовой группе. Спектр ЛЦС зависит от выбранного кода и скорости передачи. При формировании ЛЦС применяют бинарные и квазитроичные коды (рис. 2.1, где U - амплитуда импульса). На каждом тактовом интервале бинарный ЛЦС может принимать одно из двух возможных значений: +1; 0 – для вариантов рис. 2.1, б, в и +1; -1 - при двухполярном ЛЦС. При квазитроичном коде с чередующейся полярностью символы “О” кодируют отсутствием импульсов, а символы 1 поочередно импульсами положительной и отрицательной полярности (рис. 2.1, д, е).Полярность первого импульса устанавливается произвольно. При другом варианте квазитроичного кодирования (рис. 2.1,ж) каждая 1 передается в виде биимпульса. Заметим, что при любом варианте квазитроичного кода ЛЦС представляет собой трехсимвольную импульсную последовательность -1; 0; +1. В то же время кодирование для ЦГС остается двоичным. Алгоритм относительного бинарного кодирования (рис. 2.1,з, и) состоит в следующем. Изменяемый параметр (амплитуду при однополярных импульсах либо полярность при двухполярных) при передаче первого символа ЛЦС устанавливают произвольно. Затем при передаче символа 0 кодовой группы его значение сохраняют таким же, как и для предшествующего символа, а при передаче 1 изменяют на противоположное. Спектральная плотность мощности G₂ однополярного ЛЦС (рис. 2.2) в общем случае состоит из постоянной составляющей, непрерывной части и дискретных компонент на частотах , где - первая гармоника частоты следования импульсов или тактовая частота, m=1, 2, 3. Огибающая непрерывной составляющей имеет вид функции и, следовательно, обращается в ноль на частотах . Однако в спектре однополярного сигнала при дискретных компонент нет, поскольку для него совпадают частоты . При в спектре появляются дискретные компоненты на тактовой частоте и ее нечетные гармониках. В спектре квазитроичного сигнала нет дискретных компонент и постоянной составляющей, а спектральная плотность мощности его непрерывной части G₃ сконцентрирована в облаете частот, близких к .

Выбор кода ЛЦС связан с особенностями передачи его по кабелям. Целесообразно выбрать такой ЛЦС, который не содержит постоянной составляющей и имеет максимум спектральной плотности энергии в области средних частот. Этим требованиям отвечает спектр квазитроичного ЛЦС. Для работы цепей тактовой синхронизации необходимо выделить из ЛЦС колебания тактовой частоты. В спектре квазитроичного ЛЦС нет дискретной составляющей с частотой F_t, а в спектре бинарного ЛЦС с укороченными импульсами она присутствует. Поэтому для выделения колебаний тактовой частоты на приеме квазитроичный ЛЦС преобразуют в бинарный.

В ИКМ-30 и ИКМ-120 в качестве ЛЦС используется квазитроичная последовательность импульсов. В ЦРРС широко применяют относительное бинарное кодирование.

Рис 2.1 Кодовая группа (а) и вид ЛЦС в различных кодах: бинарном - однополярный ЛЦС (б), однополярный укороченный (в), биполярный (г); квазитроичном - биполярный (д), биполярный укороченный (е), биполярный с пассивной паузой (ж); относительном бинарном - однополярный (з), биполярный (и)
Рис 2.2 Спектральная плотность мощности ЛЦС однополярного (а), однополярного укороченного (б), и квазитроичного (в)

2.5 Вопросы для самоконтроля

1. Поясните, как определить основные параметры МТС.
2. Поясните, как определить измерительное, эффективное и пиковое значения девиации частоты при передаче МТС.
3. Каково значение ПК на входе модулятора в ТВ стволе?
4. Что такое ЛЦС? Чем отличаются ЛЦС в бинарном и квазитроичном кодах, в бинарном и относительном бинарных кодах?