Структурная схема системы передачи с частотным разделением каналов
Многоканальные системы передачи с частотным разделением каналов (СП с ЧРК) относятся к классу систем с линейным разделением сигналов с совпадающими или перекрывающимися спектрами. В качестве переносчиков канальных сигналов в СП с ЧРК используются гармонические колебания различных частот, а методами формирования канальных сигналов является модуляция одного или нескольких параметров этих колебаний. Переносчики канальных сигналов называются несущими колебаниями, или несущими частотами.
Известно, что модуляция одного из параметров несущей частоты переносит спектр модулирующего сигнала в спектр частот, определяемый частотами несущего колебания и видом модуляции.
Сущность построения СП с ЧРК заключается в том, что спектр каждого первичного сигнала с помощью несущей частоты переносится в отведенную для него полосу частот линии связи (физической среды распространения электрического сигнала), формируя таким образом канальные сигналы с неперекрывающимися спектрами (рис. 1).
На вход канальных модуляторов M1, М2и М3 поступают первичные сигналы c1(t), c2(t) и c3(t), спектры которых S1 (f), S2(f) и S3(f) занимают одну и ту же полосу частот ΔFC= F1...F2 (pиc. 2 а). С помощью несущих частот fH1, fH2 и fH3, представляющих гармонические колебания - переносчики Ψ1(t), Ψ2(t) и Ψ3(t), первичные сигналы преобразуются в канальные сигналы, занимающие полосы частот f′1…f′′1 для первого канала, f′2... f′′2для второго и f′3... f′′3 для третьего каналов (рис.2 б).
Рис.1. Структурная схема системы передачи с частотным разделением каналов
Рис. 2. Формирование канальных сигналов в системе передачи
с частотным разделением каналов в передающей части -
тракте передачи
Канальные сигналы выделяются канальными полосовыми фильтрами (КПФ-1 для первого канала, КПФ-2 для второго канала и КПФ-3 для третьего канала). Спектр группового сигнала состоит из трех полос и занимает общий диапазон частот от f′1 до f′′3 .
В приемной части происходит разделение канальных сигналов с помощью разделительных канальных полосовых фильтров КПФ-1 для первого канала, КПФ-2 для второго канала и КПФ-3 для третьего канала. Спектральные диаграммы сигналов приемной части системы передачи с частотным разделением каналов приведены на рис. 3.
На рис. 3 а показаны канальные сигналы на выходе разделительных канальных полосовых фильтров (КПФ-1, КПФ-2, КПФ-3) приемной части или тракта приема системы передачи с частотным разделением каналов (см. рис.1). Выделенные канальные сигналы поступают на входы демодуляторов Д-1 первого канала, Д-2 второго канала и Д-3 третьего канала (см. рис. 1). На другие входы демодуляторов подаются несущие частоты fH1 первого канала, fH2второго канала и fH3 третьего канала. На выходе демодуляторов появляются первичные сигналы с полосой частот ΔFC= F1... F2 и высокочастотные продукты демодуляции (рис.3 б, в, г). Фильтры нижних частот (ФНЧ), устанавливаемые на выходе демодуляторов, выделяют полосу частот первичных сигналов ΔFC и подавляют высокочастотные продукты демодуляции (см. рис.1 и рис.3 б, в, г).
Рис.3. Преобразование канальных сигналов в приемной части - тракте приема
Нетрудно показать, что сигналы на выходе канальных полосовых фильтров тракта передачи СП с ЧРК будут ортогональными в частотной области. Рассмотрим N-канальную систему передачи, спектр канальных сигналов которой приведен на рис. 4.
Рис.4. Спектры канальных сигналов N-канальной СП с ЧРК
Для спектров канальных сигналов (см. рис. 4) справедливы следующие условия:
(1)
Общий диапазон частот, занимаемый многоканальным - групповым сигналом S(f)= Si(f),находится в области частот от f′1 до f′N. Спектры канальных сигналов si(t)не перекрываются и потому
(2)
где Ai - некоторая постоянная, величина которой определяется энергией i-го канального сигнала.
Выражение (2) означает, что спектры канальных сигналов представляют ортогональные функции частоты и, следовательно, они всегда разделимы. Канальные сигналы, как функции времени s1(t), s2(t)... sN(t), также ортогональны, что легко доказывается с помощью преобразования Фурье.
Выделение i-го канального сигнала из группового будет осуществлено, если модуль коэффициента передачи (частотная характеристика) i-го разделительного канального полосового фильтра Ki(f)удовлетворяет условию
(3)
Последнее выражение соответствует частотной характеристике идеального полосового фильтра. Реальные полосовые фильтры имеют хотя и значительное, но все же конечное затухание в полосе эффективного затухания и переходную область - полосу расфильтровки. Поэтому для обеспечения разделения канальных сигналов реальными фильтрами между спектрами канальных сигналов должны быть защитные частотные интервалы ΔfЗ, ширина которых определяет ширину полосы расфильтровки канальных полосовых фильтров.
Неидеальность разделительных канальных полосовых фильтров приводит к появлению межканальных переходных помех.
Общая полоса частот группового сигнала ΔF,передаваемого в тракт, определяется полосой частот Δfi, отводимой на один канал, защитным частотным интервалом ΔfЗiи количеством каналов N:
(4)
Или
(5)
если все канальные сигналы имеют одинаковые полосы частот, т.е. Δfi=Δf.
Полоса частот Δf,отводимая на один канал, определяется способом формирования канальных сигналов и может быть равна или шире исходной полосы частот первичного сигнала ΔFC, т.е. Δf ≥ ΔFC.Для более экономичного использования линии связи ширина полосы частот группового сигнала должна быть как можно меньше при заданном числе каналов N. Минимальная ширина полосы частот группового сигнала получается в случае, когда Δf = ΔFC.
Поэтому выбор способа формирования канальных сигналов имеет большое значение при построении СП с ЧРК.
Дата добавления: 2016-04-06; просмотров: 7323;