Эталонные гипотетические цепи необходимы для определения таких показателей АСП, как допустимые тепловые помехи на входе линейных усилителей, номинальная длина усилительных участков, уровни передач, затухания нелинейности по гармоникам и т. п.
Помехи в каналах АСП слагаются из помех линейного тракта и помех оконечных и переприемных станций. Помехи линейного тракта состоят из собственных помех, помех линейных и нелинейных переходов.
Собственные помехи состоят из тепловых шумов и шумов транзисторов. Причиной помех линейных переходов являются электромагнитные связимежду отдельными цепями. Помехи нелинейных переходов обусловлены нелинейностью амплитудных характеристик групповых линейных усилителей.
Величина помех в каналах АСП зависит от структуры и протяженности линейного тракта.
Если предположить, что источники помех распределены по длине линии передачи равномерно, то допустимая мощность помех на один километр составит 7500/2500 = 3 пВтОп. Такова норма для большинства систем. Для каналов гипотетических цепей, входящих в состав глобальной сети связи (дальность до 25000 км), норму на помехи линейного тракта снижают до 1.5 и даже до 1.0 пВтОп на километр.
Для коаксиального кабеля мощности помех равны следующим значениям:
мощность помех линейного тракта: ;
мощность собственных помех: ;
мощность помех нелинейных переходов: .
4.2 Расчет допустимой мощности помех
Допустимая мощность помех линейного тракта для канала длиной L км может быть найдена как:
.
Мощность помех двух оконечных станций: .
Псофометрическое значение допустимой мощности:
Допустимая мощность помех:
Уровень допустимой мощности помех:
4.3 Расчет ожидаемой мощности собственных помех
Собственные помехи в каналах и трактах АСП носят флуктуационный характер. К ним относятся тепловые шумы резисторов, а также дробовые шумы электронных ламп и транзисторов.
Собственные помехи в кабельной магистрали определяются абсолютным уровнем собственных помех, приведенных к входу усилителей, усилением усилителей и числом усилительных участков.
Защищенность от собственных помех для одиночного участка на выходе усилителя:
Мощность собственных помех на выходе одного УУ в ТНОУ:
Мощность собственных помех на выходе канала в ТНОУ:
4.4 Расчет ожидаемой мощности от нелинейных переходов
Основными источниками помех нелинейного происхождения являются линейные усилители. Благодаря глубокой отрицательной обратной связи нелинейность усилителей очень незначительна. Однако, вследствие большого количества усилителей, приходиться считаться с продуктами нелинейности второго и третьего порядка.
Нелинейные продукты третьего порядка бывают первого и второго родов. Мощности продуктов нелинейности вычисляют отдельно, т. к. законы их суммирования различны.
Нормированная частота:
Нормированная спектральная плотность нелинейных помех:
;
Номинальное усиление в ТНОУ:
Коэффициенты затухания нелинейности по 2-ой и 3-ей гармоникам при номинальном усилении:
Ширина спектра сигнала:
Ширина линейного спектра:
Число усилительных участков:
Число секций ОУП-ОУП на магистрали:
Число усилительных участков в секции ОУП-ОУП:
Отдельные виды помех от нелинейных переходов:
Общая мощность помех от нелинейных переходов на выходе канала в ТНОУ:
4.5 Расчет суммарной ожидаемой мощности помех в канале:
Мощность помех двух оконечных станций:
Расчет суммарной мощности помех в канале производится путем суммирования всех вычисленных ранее составляющих:
, т. е. Ожидаемые помехи будут меньше допустимых, следовательно размещение усилительных пунктов произведено правильно.
Запас по защищенности:
4.6 Влияние погрешности настройки АСП на помехозащищенность каналов
Оценим увеличение мощности собственных и нелинейных помех в конце канала вследствие погрешности настройки АСП. Рассмотрим влияние различных факторов на помехозащищенность каналов:
Отклонение диаграммы уровней вследствие неточного соответствия АЧХ линейных усилителей и кабеля, т.е. вследствие неточности коррекции.
- регулярная составляющая коррекции;
Отклонение диаграммы уровней из-за неточной работы температурных АРУ.
Отклонение диаграммы уровней вследствие неточной работы АРУ по току КЧ.
Отклонение диаграммы уровней вследствие температурной нестабильности усилителей.
Отклонение диаграммы уровней вследствие неточности ее измерения и настройки.
Суммарные потери защищенности составят:
Относительное увеличение мощности помех вследствие погрешности коррекции, настройки и измерений:
5. Предыскажение уровня передачи
В реальных АСП затухание в линии зависит от частоты, причем с увеличением частоты затухание увеличивается. Это приводит к тому, что каналы, расположенные в верхней части спектра, имеют меньшую защищенность от собственных помех, чем каналы, расположенные в нижней части. Для повышения защищенности верхних по частоте каналов АСП, работающих по симметричным и коаксиальным кабелям, применяется предыскажение уровней передачи.
В АСП по коаксиальным кабелям часто находит применение закон предыскажения, при котором уровень передачи по верхнему по частоте каналу сохраняется неизменным, а уровни нижних каналов снижаются, т.к. при этом возможно увеличение числа НУП на секции ОУП-ОУП при заданной мощности источников дистанционного питания, а снижение загрузки позволяет понизить требования к затуханию нелинейности линейных усилителей.
5.1 Влияние предыскажения уровня передачи на среднюю мощность многоканального сигнала
Предыскаженный многоканальный сигнал можно рассматривать как результат прохождения группового сигнала через линейную инерционную систему с коэффициентом передачи по мощности .
- коэффициент передачи по мощности;
Рис. 6. График коэффициента передачи по мощности
5.2 Влияние предыскажений уровня передачи на среднюю мощность нелинейных помех
Из вышеизложенного следует, что определяет не только коэффициент передачи группового сигнала, но и мощность не линейных помех. Поэтому:
- нормированная частота.
В соответствии с этим изменяются энергетические спектры компонент продуктов нелинейности 2-го и 3-го порядков. В случае неизменного уровня передачи по верхнему каналу коэффициенты спектрального разложения имеют вид:
Отдельные виды помех от нелинейных переходов равны:
Изменение средней мощности многоканального сигнала при этом можно оценить следующим образом:
6. Построение структурной схемы радиоаппаратуры
Аппаратура любой многоканальной АСП состоит из оборудования оконечных пунктов (ОП) и оборудования линейного тракта (ОЛТ).
6.1 Состав и назначение аппаратуры ОП
Аппаратура ОП решает задачу формирования многоканального группового сигнала из N исходных сигналов на приёме и обратную задачу на передаче. Структурная схема ОП строится на основе рассчитанной ранее схемы формирования линейного спектра.
Аппаратура ОЛ условно может быть разделена на основную и вспомогательную. В состав основной аппаратуры ОП входят каналообразующие оборудование (КОО), аппаратура сопряжения (АС) и оконечная аппаратура линейного тракта (ОАЛТ). К вспомогательной аппаратуре ОП можно отнести генераторное оборудование (ГО), аппаратуру телемеханики (ТМ), служебной связи (СС) и дистанционного питания (ДП) необслуживаемых усилительных пунктов.
Каналообразующие оборудование предназначено для преобразования N исходных сигналов в групповой сигнал одной из разновидностей стандартных групп и состоит из аппаратуры индивидуального преобразовании (ИП) и группового преобразования (ГП). Аппаратура ИП обеспечивает преобразование стандартных каналов тональной частоты (КТЧ), занимающих полосу частот 0.3÷3.4 кГц в стандартную первичную группу (ПГ) со спектром частот 60÷108 кГц. Аппаратура ГП обеспечивает дальнейшее преобразование ПГ в стандартную вторичную группу (ВГ) в полосе частот 312÷552 кГц, затем вторичную группу - в стандартную третичную группу (ТГ) в полосе частот 812÷2044 кГц и т.д.
Аппаратура сопряжения предназначена для преобразования спектра группового многоканального сигнала с выхода КОО в линейный спектр с помощью одной или двух ступеней преобразования в соответствии с разработанной ранее схемой преобразования частот.
Оконечная аппаратура линейного тракта осуществляет согласование сформированного аппаратурой АС сигнала с линией по уровню, сопротивления и другим параметром на передаче, усилению сигнала и коррекции частотных характеристик предыдущего на приеме.
Генераторное оборудование необходимо для получения токов несущих, контрольных и контрольно - вспомогательных частот. В основу работы ГО положен гармонический способ получения несущих.
Аппаратура телемеханики служит для управления параметрами и контроля состояния НУП с прилегающих ОУП или ОП.
Аппаратура служебной связи организует служебную связь между различными усилительными пунктами магистрали и по решаемым задачам делится на магистральную, постанционную и участковую.
Аппаратура дистанционного питания предназначена для организации дистанционного питаемых НУП с прилегающих ОП и ОУП.
6.2 Состав и назначение аппаратуры ОЛТ
Оборудование линейного тракта представляет собой совокупность технических средств и среды распространения сигналов электросвязи и определяет основные качественные показатели передаваемых сообщений. В состав аппаратуры ОЛТ входят обслуживаемые, полуобслужиааемые и необслуживаемые усилительные пункты (ОУП, ПОУП. НУП).
Усилительные пункты ОУП и НУП предназначены для установочной регулировки усиления под длину усилительного участка и автоматической регулировки для компенсации температурных изменений затухания кабелей различного типа. Кроме того, в состав оборудования ОУП и НУП входят устройства коррекции амплитудно-частотных искажений, устройства телемеханики, служебной связи и дистанционного питания.
В современных многоканальных АСП применяют устройства АРУ по контрольным частотам, температуре грунта и току дистанционного питания.
7. Оценка надежности АСП
Под надёжностью понимается свойство системы передачи выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Оборудование системы передачи, каналов и трактов является восстанавливаемым, т.е. его эксплуатация представляет чередование интервалов работоспособности и простоя. В момент простоя происходит восстановление работоспособности.
К основным наиболее употребительным характеристикам надёжности многоканальной системы передачи относятся:
- параметр потока отказов аппаратуры системы передач;
- наработка на отказ;
- вероятность безотказной работы;
- коэффициент готовности системы передач.
Интенсивность потока отказов аппаратуры системы передачи в период нормальной эксплуатации:
- параметр потока отказов кабеля длиной 1 км;
Среднее время работы системы передачи:
Вероятность безотказной работы за время t в период нормальной эксплуатации:
Рис. 7. График безотказной работы в период нормальной эксплуатации
Среднее время восстановления системы передачи между двумя отказами:
Определение коэффициента готовности системы передачи как вероятности того, что система передачи будет работоспособна в любой момент времени в период нормальной эксплуатации:
Список использованной литературы
1. Ю. К. Казаков, “Проектирование аналоговых систем передачи (АСП)”, Рязань, 1994г.
2. Ю. К. Казаков, “Описание аналоговых систем передачи (АСП)”, Рязань, 1999г.
Страницы: 1, 2, 3
