Распределители направлений

Назначение и принцип действия. Как отмечалось, в групповых ка­налах в пунктах ответвления или подключения переговорных при­боров применяются устройства, называемые распределителями на­правлений. Распределитель служит для параллельного включения в одном пункте нескольких четырехпроводных каналов ТЧ так, чтобы, с одной стороны, разделить каналы передачи и приема, а с другой, ис­ключить переход разговорных токов из канала передачи в канал приема одного и того же направления. Осуществить это обычным соединением входов и выходов каналов, как это показано на рисунке 3.15, а,невозможно. На этом рисунке показано параллельное соединение трех 4-проводных каналов. При этом все входы и выходы оказываются соединенными между собой, вследствие чего создаются пути перехода разговорных токов из каналов приема в каналы передачи одноименных направлений, что недопустимо для нормальной эксплуатации каналов.

При приеме речи со стороны какого-либо направления, напри­мер 1, разговорные токи должны проходить через распределитель в ка­налы передачи других направлений (2 и 3) и не поступать по цепи обратной связи (1—1') в канал передачи направления приема (направление 1) (рис.3.15,б). Однако невоз­можно выполнить распределитель с бесконечно большим переходным затуханием а_п между одноименными входом и выходом. Затухание, дБ, между одноименными входом и выходом распределителя

а_п=10lgU_с /U_п (дБ) (3.1)

где U_с — напряжение сигнала, поступающего на вход распределителя; U_п — напряжение сигнала, появляющегося на одноименном выходе рас­пределителя.

В существующих распределителях получают а_п = 50-80 дБ. Включенный в канал распределитель вносит затухание в разго­ворный тракт, дБ,

а_р = а_д + а_н + а_с , (3.2)

где а_д — затухание вследствие разветвления разговорного тока на

k — 1 на­правлений, дБ;

а_н — затухание из-за несогласованности входного сопротивления распреде­лителя и включенного в него тракта приема канала ТЧ, дБ. В большинстве встречающихся на практике случаев имеет место согласование этих сопротивлений и а_н = 0 дБ;

а_с — собственное затухание, обусловленное потерями в элементах распре­делителя: резисторах, трансформаторах и др., дБ.

Затухание а_д определяется исходя из распределения мощности разговорных токов Р_вх, поступающей на вход распределителя, на k — 1 направлений с одинаковыми входными сопротивлениями:

а_д = 10 lg(Р_вх/Р_вых)= 10 lg(Р_вх/(Р_вх/(k – 1))) = 10 lg(k – 1), (3.3)

где: Р_вых - мощность разговорных токов на одном выходе, кроме собственного.

Значение составляющей а_с в формуле (3.2) определяется в зависи­мости от схемы распределителя.

Для компенсации затухания а_р в распределителе предусматриваются усилители (см.рис. 3.15, б). Усиле­ние каждого усилителя, дБ

S = а_р – (р_вх – р_вых)= (а_д+а_с + а_к) – (4 –(-13))

= 10 lg(k – 1) + а_с – 17, (3.4)

где р_вх= +4дБ, р_вых = -13дБ – нормированные уровни 4-проводного канала ТЧ на входе и выходе распределителя.

В состав распределителя входят: распределительное устройство, с помошью которого поступающий сигнал распределяется по направлениям, и усилители. Схемы распределителей могут строиться с включением распределительного устройства РУ до усилителей У (рис. 3.16, а) и после усилителей У (рис. 3.16, б). В распределителях первого вида имеется возможность регулирования уровня сигнала на любом выходе изменением усиления соответствующего усилителя, чего не допус­кает вторая схема. В то же время в распределителе первого вида отсутствует возможность повышения уровня сигнала на его входе, что обеспечива­ется распределителем второго вида. Преимущественное распростра­нение нашли распределители первого вида, так как они позволяют по­лучить наибольшее значение переходного затухания.

На аналоговых сетях ОТС наибольшее применение нашли распределители, в котором рас­пределительное устройство построено на резисторах, а в качестве уси­лительных элементов используются операционные усилители. Схема распределителя на три направления приведена на рисунке 3.17. Сигналы, поступающие на входы распределителя Bx1…ВхЗ, распределяются резисторами R1…R6 на входы усилителей У1…У3. Так, с Bx1 сигнал через резисторы R1 и R3 поступает на входы усилителей УЗ и У2, а на вход усилителя У1 не подается. В распределителе приме­няются операционные усилители У1…УЗ, которые в диапазоне час­тот 0,3—3,4 кГц имеют большой коэффициент усиления К_у = 10⁵, вы­сокое входное и малое выходное сопротивления.

Усилители охвачены глубокой отрицательной обратной связью с помощью резисторов R_oc. Коэффициент усиления с учетом действия об­ратной связи

К_ос = —U_вых/U_вх = —R_oc/R_i ≈ 10¹. В рабочем режиме напряжение на входе усилителя в точке А

U_A = — (U_вых/K_у) = (U_вх К_ос)/ K_у = U_вх (10¹/10⁵) = U_вх 10^-4 .

Так как напряжение U_A на входе усилителя очень мало, то и вход­ное сопротивление в точке А этого усилителя близко нулю.

Переходное затухание а_п между входом и выходом первого направления

а_п = 20 lg( U_вх1 / U_вых1 ) = 20 lg( U_вх1 /( U_Д1 K_у), (3.5)

где U_Д1 – напряжение на входе У1.

На вход У1 с первого входа Bx1 поступает напряжение сигнала U_вх1, ослабленное делителями напряжения, образованными резисто­рами Rl, R3 и очень малыми сопротивлениями входов усилителей У3 и У2, соответственно. Кро­ме того, на вход У1 через делители напряжений, образованные резисторами R2, R4 и входными сопротивлениями R_ВХ2, R_вхз, посту­пают очень малые напряжения, близкие нулю. Если принять напряже­ния U_Д3 и U_Д2 в точках А усилителей УЗ и У2 равными нулю, то согласно формуле (3.5) будем иметь а_п = ∞. Практически при K_у = 10⁵ и К_ос = 10 имеем а_п ≥ 60 дБ.

Распределители на резисторах и операционных усилителях приме­няются в аппаратуре оперативно-технологической связи на пять (рисунок 3.18) и шесть направлений.

. Влияние распределителей на устойчивость группового канала и уровень электрических шумов. Рассмотрим групповой канал ТЧ, в ко­торый включено 4 переговорно-вызывных устройства ПВУ и 4 распределителя Р (рисунок 3.19). Каналы ТЧ вместе с распределителями образуют состав­ной групповой канал, в котором уровень электрических шумов будет определяться суммарным уровнем шумов всех каналов, включенных в распределитель. При передаче речи со стороны, например, ПВУ1 во всех распределителях создаются токи перехода I_п, которые поступают в обратный канал и по нему в переговорно-вызывное устройство ПВУ1. Они мо­гут вызвать при определенных условиях ложное срабатывание опреде­лителя речевых сигналов, включенного в ПВУ1 в канал приема. Кроме того, токи перехода образуют, как это показано на рассматриваемом рисунке, замкнутые петли токов обратной связи в каналах, включен­ных в распределители, которые, как известно, снижают устойчивость канала. Таким образом, включение распределителей в канал вызыва­ет увеличение уровня электрических шумов в групповом канале и об­разование токов обратной связи во время разговора. В источнике [1] приведен расчет шумов и показано, на сколько шумы групповых каналов превышают шумы стандартных каналов. В этом же источнике сделан расчет устойчивости групповых каналов ТЧ, включенных в распределители. Расчет показал, что при включении в каналы ТЧ распределителей с переходным затуханием не менее 60 дБ, влияния на устойчивость практически не оказывается.

Для частичного предотвращения суммирования шумов в групповых каналах на сети ОТС используют шумозаградители (ШЗ). На рисунке 3.20 показан пример применения шумозаградителей, которые включаются в ответвления от основного канала ТЧ. Шумозаградители управляют подключением тракта приема канала ответвления к распределителю. На рисунке 3.21 показана функциональная схема ШЗ, в который входят: устройство обнаружения речи (УОР) и два контакта S1 и S2. При отсутствии в канале ответвления разговорных сигналов тракт приема канала ответвления отключен от распределителя. В шумозаградителе тракт приема канала ответвления и вход распределителя нагружены на согласующие резисторы R_н.При появлении в канале ответвления разговорного сигнала, УОР обнаруживает его и передает управляющий сигнал на изменение состояния контактов S1 и S2. Через эти контакты канал ответвления подключается к входу рас­пределителя.

Шумозаградители включаются только в каналы ответвлений чтобы не увеличивать по главному направлению время переключения тракта из режима передачи в режим прие­ма. Если включить несколько ШЗ в основной канал, то при передаче они будут срабатывать последовательно друг за другом и общее время переключения кана­ла будет возрастать пропорцио­нально количеству ШЗ, а это в свою очередь будет вызывать иска­жение начальных слогов переда­ваемой речи.