книги / Методы борьбы с помехами в каналах проводной связи

большем числе станций является маловероятным. Практически при определении требований к подавлению соседних гармоник достаточно исходить из среднего значения угла 0= л/2 при А а = 0. В этих условиях подавление каждой из двух соседних нечетных гармоник, необходимое для передачи программ вещания, должно быть A = A S—6,1 +10 lgAM(j>=84,4—6,1+2,6=80,9, т. е. не ниже 80,9 дБ.

Полученные требования являются весьма жесткими. При ис­ пользовании резонансных усилителей нет особой необходимости полностью возлагать на фильтры несущих .первичных и вторичных групп функцию подавления соседних гармоник. Эти фильтры обес­ печивают подавление нечетных гармоник на величину порядка 69,6 дБ. Дальнейшее подавление осуществляется резонансными усилителями несущих.

Четные гармоники на выходе генератора имеют меньшие ам\ плитуды, чем нечетные, но частоты их прилегают к частотам несу­ щих. Требования к подавлению этих гармоник определяют кру­ тизну нарастания затухания фильтров. Защищенность от .перехо-, дов за счет проникновения соседних четных гармоник в цепи не­ сущих зависит не только от характеристик фильтра, но и от но­ мера п используемой нечетной гармоники, а также от коэффициен­ та нелинейных искажений основного тока по второй гармонике на выходе усилителя:

Л + 20]g = А3— 6,1 + 101gДМф+ 20lgn.

^т<й0

Учитывая фазовый характер паразитной модуляции на выходе генератора гармоник, а также нестабильность амплитуд четных гармоник во-времени, целесообразно вести расчет, исходя из ус­ ловия Аа = 0 ;и при самом неблагоприятном соотношении фаз 9= = я. Как видно из формулы, подавление четных гармоник зависит от перепада затухания фильтров несущих и .подавления второй гармоники основного тока на выходе усилителя. Наиболее жест­ кие требования предъявляются к несущим, которые являются гар­ мониками максимальных порядков. В соответствии с этой форму­ лой для получения заданной защищенности общее подавление четных гармоник в цепях несущей частоты 612 кГц (я=51) и вто­ рой гармоники на входе генератора 12 кГц должно быть не менее 118,3 дБ, а общее подавление четных гармоник в цепях несущей 2356 кГц (п = 19) и второй гармоники на входе генератора 124 кГц — не менее 109,6 дБ.

Фильтры несущих .первичных и вторичных групп подавляют соседние четные гармоники не менее чем на 52,2 дБ. Подавление второй гармоники основного тока на входах генераторов осуществ­ ляется резонансными контурами и фильтрами нижних частот Д-12 и Д-124. Продукты паразитной модуляции, возникающие на выходе индивидуальных преобразователей за счет проникновения в цепи индивидуальных несущих соседних гармоник, задержива-

ются канальными фильтрами. Разность затухания этих фильтров в полосе задерживания и в полосе пропускания оценивается «вели­ чиной порядка «52,5 дБ. Фильтры индивидуальных несущих подав­ ляют соседние гармоники не менее чем на 39,1 дБ. Таким обра­ зом, суммарная защищенность .превышает 87 дБ и взаимными влияниями между каналами ТЧ можно пренебречь.

Величина паразитной модуляции от помех в цепи основного колебания 12 кГц зависит от подавления помех на входе и выхо­ де генератора гармоник 12 кГц. Суммарное подавление помех, отстоящих по спектру от используемых колебаний «на ± 8 кГц, должно «составлять не менее 114 дБ, причем помеха с частотой 4 -кГц в цепи основного -колебания должна быть еще дополнитель­

первичных групп, а также резонансным«и усилителями. Суммар­

бованиям.

Паразитная модуляция с ча«стотой 8 кГц, которая возникает в цепях несущих вторичных групп за «счет проникновения на -вход генератора гармоник 124 кГц помехи с частотой 132 кГц, полно­ стью подавляется в цепи основного тока 124 кГц. Д ля’обеспечения заданной защищенности от .паразитной модуляции наивысшего по ча«стоте несущего колебания 2356 кГц (п= 19) помеха 132 кГц долж'на быть подавлена на «величину А = Л 3—6,120 lgtt —84,4—6,1 + +25,2=103,5 дБ.

Удовлетворить такое требование при помощи одного фильтра затруднительно. «Подавление -помех на входе генератора гармоник 124 кГц осуществляется тремя фильтрами ПФ-124 и одним филь­ тром Д-124, сум'мар-ное затухание которых на частоте 132 кГц превышает 130,5 дБ.

Требования к подавлению паразитной модуляции за счет по­ мех, проникающих .в цепи основных колеба«ний, выполняются з унифицированном оборудовании с большим запасом. Этот запас необходим, поскольку одновременная паразитная модуляция с одинаковыми ча«стотами, например 8 кГц, в нескольких «ступенях преобразования приводит к .переходам между одними и теми же каналами. К тому же эти требования касаются небольшого объе­ ма оборудования, но в то ж«е время обеспечивают подавление па­ разитной модуляции в цепях целой группы «несущих.

Требования к подавлению помех, .вызываемых проникновени­ ем в цепи несущих .паразитных продуктов преобразования (не­ симметричных помех), определяются формулой А = А 3—6 ,1 . В со­ ответствии с этой фор«мулой «несимметричные помехи «с частотами, кратными 4 кГц, должны подавляться -на выходе генераторного оборудования не менее чем на 60,9 дБ. Подавление неиспользуе­ мого бокового продукта 3288 кГц в цепи несущей третичной груп-

162

пы 4152 кГц осуществляется двумя фильтрами с суммарным за­ туханием не менее 87 дБ.

Рассмотренные варианты не исчерпывают всего многообразия переходных влияний, .возникающих за счет паразитной модуляции в генераторном оборудовании. Например, в 'Случае проникновения на вход усилителя 12 кГц помехи с частотой 20 кГц на его входе возможно возникновение продукта нелинейности 20—12=8 кГц. Таким образом, паразитная модуляция с частотой 8 кГц на входе усилителя (частота помехи 20 кГц) вызывает на его выходе пара­ зитную модуляцию с частотой 4 кГц. В итоге это приводит к па­ разитной модуляции всех несущих первичных групп с частотой 4 кГц. Для подавления нелинейных помех между выходом усили­ теля и входом генератора гармоник -включается фильтр К-1 2.

из-за недостаточного подавления помех в цепях исходных коле­ баний.

8.2.Способы определения участков магистрали, подверженных действию импульсных помех и перерывов

Как видно из предыдущего материала, существует два пути улучшения качественных' характеристик всех видов связи. Пер­ вый — приспособление аппаратуры вторичного уплотнения к су­ ществующим характеристикам каналов связи. При этом, учитывая реальные свойства каналов связи, стремятся применять наиболее помехозащищенные виды модуляции, оптимальные виды кодиро­ вания и эффективные алгоритмы работы информационных систем. Второй — улучшение качественных характеристик каналов связи путем повышения надежности и ремонтопригодности разрабаты­ ваемой аппаратуры, повышения качества обслуживания действую­ щих систем ВЧ передачи, а также оперативности при отыскании и устранении причин нарушений связи.

Первым шагом в решении вопроса улучшения качественных характеристик каналов связи явилась разработка норм, учитыва­ ющих особенности всех видов передачи информации, проводимая как в рамках работы по созданию EAGC, так и отраженная в ре­ комендациях МККТТ. Однако вопрос о методике приведения ка­ нала, не удовлетворяющего норме, в нормальное состояние по некоторым параметрам является нерешенным. В частности, это относится к импульсным помехам и перерывам. Мы можем лишь констатировать факт неудовлетворительного состояния канала, а выяснить источник и причину ухудшения качества канала не име­ ем возможности.

Несмотря на важность и актуальность вол-роса об улучшении качества каналов связи в настоящее время ;ни в Советском Сою­ зе, ни за рубежом нет серийно выпускаемых 'приборов, с помощью которых можно было бы определить место возникновения им­ пульсных помех и .перерывов.

Рассмотрим некоторые способы определения участков маги­ страли, подверженных действию импульсных помех и перерывов.

стейших способов определения участков магистрали, подвер­ женных действию импульсных помех или перерывов, является спо­ соб последовательного исключения отдельных участков маги­ страли.

При появлении в канале ТЧ импульсных помех, наличие кото­ рых регистрируется на оконечном пункте, по каналу служебной связи на какой-либо из промежуточных пунктов дается команда «дать нагрузку». При выполнении этой команды часть участков исключается из схемы прохождения канала. Если интенсивность импульсных помех, регистрируемых на оконечном пункте, замет­ но не изменилась, значит, источник импульсных помех сосредото­ чен в измеряемых участках канала. Если интенсивность действия •импульсных помех изменилась, то поиск продолжают на исклю­ ченных участках. Снова даются команды «снять нагрузку», для участка на котором была поставлена нагрузка, и «дать нагрузку» для следующего участка и т. д.

Алгоритм нахождения участка, .подверженного действию пере­ рывов, остается тем же. В этом случае .на промежуточные пунк­ ты поступают команды «дать генератор» и «снять генератор». Пра этом на промежуточных пунктах в сторону оконечной стан­ ции включаются генераторы синусоидальных .колебаний с уров­ нем —13 дБ и частотой 800 Гц.

Эти методы неэффективны, так как время, затрачиваемое тех­ ническим персоналом промежуточных пунктов на выполнение команд, плюс время, необходимое для наблюдения за изменени­ ем интенсивности .потока импульсных помех и перерывов, в по­ давляющем большинстве случаев значительно превышает время действия этих нарушений связи.

Разновидностью этого способа является способ определения участков магистрали, подверженных действию импульсных помех с помощью так называемого фильтра-пробки. Фильтр-пробка представляет -собой режекторный фильтр, настроенный .на часто­ ту 11-го канала ТЧ (54 -кГц), используемого на магистрали для поиска усилителя с повышенной нелинейностью. Поскольку фильтр вносит затухание 13—18 дБ, при проверке этого способа для осуществления наиболее полного «обрыва» иногда использу­ ются два последовательно включенных фильтра-пробки. Практи­ ка показала, что указанный выше недостаток является характер­ ным и для этого способа.

164

О п р е д е л е н и е м е с т а « а р у ш е н и я с в я з и с по ­ м о щ ь ю к о н т р о л я к а ж д о г о из у ч а с т к о в м а г и с т р а - л и. Этот способ определения участков, .подверженных действию •импульсных помех и перерывов, заключается в том, что на обслу­ живаемых усилительных пунктах магистрали включаются конт­ рольные приборы, с помощью которых ведется непрерывное на­ блюдение за состоянием канала связи. Предлагалось и в настоя­ щее время реализуется несколько модификаций рассматриваемо­ го способа.

Один из этих способов заключается в следующем. На маги­ страли в качестве контрольного выделяется один канал ТЧ. На •оконечных .пунктах устанавливаются приемо-передающие ком­ плекты аппаратуры: датчик сигнала, датчик опорного сигнала, схема совпадений и устройство преобразования сигнала УПС (рис. 8.4). В качестве датчика сигнала используется генератор

Рис. 8.4. Структурная схема организации контроля качества канала ТЧ

по каналу связи.

На приемном конце с помощью УПС, включенного в точку 4,3 дБ, пришедший сигнал снова преобразуется в прямоугольные импульсы и подается на схему совпадений, на второй .вход кото­ рой поступает опорный сигнал (на рис. 8.4 изображена передача в одну сторону). В случае несовпадения принятого сигнала с опор­ ным на выходе схемы совпадения появляется сигнал «ошибка», который регистрируется счетчиками. На промежуточных обслужи­ ваемых усилительных .пунктах, где нет переприема сигналов по НЧ, устанавливаются комплекты аппаратуры, аналогичные прием-

165

ному, и аппаратура выделения из группового «спектра полосы ча­ стот, соответствующей данному контрольному каналу. Выделение и регистрация сигнала к<ошибка» происходят аналогично описан­ ному выше. Сигнал вида '«точки» выбран для упрощения системы фазирования. Таким образом, опросив все ОУП, техник оконеч­ ной станции по разнице в .величине ошибок на каждом из ОУП может определить участок, на котором произошло .нарушение связи.

Другой способ заключается в том, что на всех ОУП для кон­ троля состояния канала ТЧ или первичного канала включаются анализаторы импульсных помех и перерывов. Наблюдая и сопо­ ставляя результаты измерений, обслуживающий персонал опре­ деляет поврежденный участок. Чтобы избежать ошибок при про­ ведении измерений, необходима синхронность действий обслужи­ вающего -персонала оконечных и -всех промежуточных станций, т. е. моменты начала и конца сеансов измерений должны «строго ф'иксироваться*).

Это обстоятельство, а также необходимость повышения опера­ тивности определения участка, на котором действуют им«пульсные помехи и перерывы, породило целый ряд «предложений. Все они основаны на том, чтобы организовать специальный обратный ка­ нал, по которому в том или ином виде ;на оконечную «станцию пе­ редавалась бы информация о результатах измерений, проводимых в ОУП.

Однако каждому «из этих способов в большей или меньшей степени присущи недостатки, ограничивающие его пр«именение.

Кэтим-недостаткам относятся:

—наличие на промежуточных пунктах магистрал«и относитель­ но сложного оборудования для оценки качества ка«нала связи;

—наличие обратного канала связи для передачи информации о состоянии различных участков;

—значительные потер«и времени техническим персоналом переприемных пунктов на обслуживание оборудования выделения и регистрации импульсных помех и перерывов.

В настоящее время некоторые магистрали оборудованы уст­ ройствами, .позволяющими определить моменты «пропадания уров­ ня сигнала. Эти устройства устанавливаются «в ОУП и включают­ ся на выход приемника контрольной частоты. При занижениях уровня контрольной частоты «более чем на 17 дБ «и на время, боль­ шее 2 0 м«с, срабатывает сигнализация, -предупреждая обслуживаю­ щий персонал о нарушении «связи.

О п р е д е л е н и е у ч а с т к а , п о д в е р ж е н н о г о д е й с т ­ в и ю и м п у л ь с н ы х п о м е х с п о м о щ ь ю в к л ю ч е н и я

о Это условие распространяется и .на предыдущий способ, при котором подсчитываются ошибки.

166

вид дельта-функции, и определяется коэффициентом передачи ка­ нала от места воздействия до выхода канала (см. § 3.2).

Поэтому, формируя определенным образом спектр импульсной помехи с .помощью специальных устройств, изменяющих частот­ ные характеристики канала в местах переприема по НЧ, и анали­ зируя спектр '-помехи, -полученной на выходе канала, .можно опре­ делить участок, на котором она .возникла.

Структурная схема, поясняющая принцип действия этого спо­ соба, приведена на рис. 8.'5, где цифрами 1, 2, ..., п, п + 1... обо-

Рис. 8.5. Структурная схема канала, подверженного влиянию импульс­ ных помех

ста возникновения импульсного воздействия до выхода канала. Поэтому спектр помех, возникших на п =м и (п+1)=м участ­

ках, будет определяться соответственно выражениями:

Sn(to) = А0Кп(to) Кп-1 И . . . Кг И Кг И ; 5n+i (со) = А0Кп+1 И Кп(<о) . . . iC2(to) Кг (to).

При этом коэффициент передачи канала в .полосе частот 300— 3400 Гц считается равным 1, а за полосой — 0. Таким образом реакция канала ТЧ на импульсное воздействие содержит инфор­ мацию об участке, на котором это воздействие возникло. Рассмот­ рим один из вариантов реализации этого способа [25].

Прибор АУНП *) предназначен для статистических измерений импульсных помех и определения участков их возникновения, ограниченных пунктами переприема .по НЧ. Анализатор может быть использован как в .период настройки и отработки каналов ТЧ, предназначенных для передачи данных или тонального теле-

о Прибор АУИП — анализатор участка нмпульоиых помех — изготовлен в КОНИИС

167

графирования, так и в .период юдачи и настройки ВЧ систем пере­ дачи. При измерениях, проводимых с помощью АУИП, исполь­ зуются каналы ТЧ, свободные от передачи информации. Анализа­ тор раосчитан ;на проведение измерений в каналах ТЧ, имеющих до шести переприемов по НЧ, и включается в канал в точке с от­ носительным уровнем 4,3 дБ.

Анализатор состоит из приемной части, включающей в себя согласующее устройство, полосовые фильтры, детекторы, порого­ вые устройства и счетчики импульсов, и комплекта из пяти филь­ тров нижних частот. iB качестве устройств, изменяющих коэффи­ циент передачи канала, используются фильтры нижних частот с различными частотами среза, которые включаются в измеряемый канал на переприемных пунктах «вразрез». Частоты среза фильт­ ров нижних частот составляют 700, 1080, 1420, 1780 и 2140 Гц. Структурная схема, изображающая последовательность включе­ ния фильтров нижних частот в канал, и форма спектра импульс­ ных помех на выходе канала при действии на -различных участ­ ках изображены на рис. 8.6 и 8.7 соответственно.

Рис. 8.6. -Структурная схема для определения участков, подверженных действию импульсных помех

На рис. 8.6 представлены две оконечные станции: передающая (ОСг) и приемная (OCi), цифрами обозначены номера переприем­ ных участков. Как видно, ширина спектра импульсной помехи на выходе канала ТЧ будет различна для помех, возникших на каж­ дом из переприемных участков. При действии помех на .первом участке ее спектр занимает всю полосу пропускания .канала ТЧ; при действии помехи на втором участке ее спектр ограничивается диапазоном 0,3—2,14 Гц; на третьем 0,3—1,78 кГц; на четвертом 0,3—1,42 кГц; на .пятом 0,3—1,06 кГц и на шестом 0,3—0,7 кГц. Таким образом, для получения информации об участке .возникно­ вения импульсных помех необходимо проанализировать ширину спектра помехи на выходе канала ТЧ. Эту задачу выполняет приемная часть АУИП (рис. 8.8) .

Для этого в устройстве согласования с каналом производятся предварительные операции, необходимые для .последующего ана­ лиза спектра помехи (согласование прибора с каналом ТЧ, уси­ ление,. согласование с параллельно работающими фильтрами).

168

Анализ спектра помехи осуществляется с помощью шести полосо­ вых фильтров, которые имеют полосы пропускания, соответствую­ щие диапазонам частот -канала ТЧ: 560—700, 920—1060, 1280—

Ри-с. 8.7. Спектры импульсных помех на выходе канала ТЧ

Рис. 8.8. Структурная схема анализатора АУИП

1420, 1640—1780, 2000—2140 и 2360—2500 Гц. В зависимости от спектра по-мехи возбуждается определенная группа фильтров, что отмечается пороговыми устройствами, 'включенными иа -выходе каждого из фильтров. При регистрации импульсной помехи на вы­

169

ходе пороговых устройств возникает -импульс, который 'поступает на вход соответствующего счетчика.

•В качестве -примера рассмотрим -работу приемника в случае действия импульсной помехи на четвертом участке. В этом слу­ чае спектр импульсной помехи на выходе канала ТЧ имеет шири­ ну 0,3—1,42 кГц (ем. рис. 3.7), т. е. отклик на действие импульс­ ной .помехи мы получим па выходе полосовых фильтров, соответ­ ствующих диапазонам частот линейного спектра: 660—700, 920— 1060 и 1280—1420 Гц.

Так как спектр импульсной помехи равномерный, ширина по­ лос пропускания полосовых фильтров одинаковая и пороги ана­ лиза пороговых устройств равны, тона выходе .пороговых уст­

двух, и т. д. Для определения количества импульсных помех, воз­ никших на каждом из участков, необходимо произвести последо­ вательное вычитание показаний счетчиков.

-Наряду с преимуществами перед изложенными способами опи­ сываемый способ имеет недостаток: он -предполагает включение на пунктах магистрали дополнительных устройств. Несмотря на то, что -фильтры -нижних частот являются устройствами пассивны­ ми, малогабаритными и недорогими, на их включение, выключе­ ние или переключение требуется дополнительное время.

О п р е д е л е н и е у ч а с т к а , п о д в е р ж е н н о г о д е й с т ­

иотработки каналов ТЧ, .предназначенных для передачи данных

итонального телеграфа. При измерениях, проводимых с помощью АУП, используются каналы ТЧ, свободные от передачи инфор­ мации. Анализатор рассчитан на проведение измерений в кана­ лах ТЧ, имеющих до шести переприемных участков по НЧ.

Анализатор участка перерыва состоит из приемной части, включающей в себя согласующее устройство, пороговые устрой­

анализатора поясняется рис. 8.9, где изображен канал тональной частоты между оконечными станциями -OCi и ОСь имеющий иереприемные по НЧ лу-нктыЛТСь ПС& ПС3, ПС4 и -ПСб. 'В переприем­

следний необходим организации НЧ переприема. Подключение ге-

о Прибор АУП — анализатор участка перерывов — изготовлен в КОНИИС.

170