4.2.1 Структура линейного тракта. Нормирование помех.

Материал по данному вопросу изложен в [1, стр.39…43, 56…57; 7, стр.118…122].

Линейный тракт (ЛТ) АСП с ЧРК предназначен для передачи группового сигнала в линейном спектре частот, ширина которого определяется, в основном, количеством каналов.

Верхняя и нижняя граничные частоты линейного спектра определяются типом линии связи (ЛС) [1]. Для симметричного кабеля (СК) значение f_в ограничено взаимными влияниями на дальний конец между парами кабеля. Обычно f_в ≤ 260 кГц поскольку на более высоких частотах трудно обеспечить необходимую защищенность от линейных переходов. Нижняя граница спектра в СК f_н ≥ 6 кГц. Ниже этой частоты возрастают искажения из-за кривизны частотной характеристики затухания кабеля.

В коаксиальном кабеле (КК) f_н определяется частотой, выше которой достигается необходимая помехозащищенность, обусловленная экранирующим действием внешнего проводника КК. Обычно f_н ≥ 60 кГц. Значение f_в определяется числом каналов, однако не может быть произвольно большим. С увеличением f_в растут коэффициент затухания кабеля (α) и отношение f_в / f_н , что приводит, соответственно, к  уменьшению длины усилительного участка (УУ) и усложнению реализации многих узлов аппаратуры, в первую очередь – усилителей. Поэтому выбор f_в требует тщательного технико-экономического анализа.

Для воздушных ЛС f_в ≤ 150 кГц, если провода выполнены из цветного металла, и f_в ≤ 30 кГц, если они – из стали. На более высоких частотах увеличиваются помехи между параллельными цепями и появляются помехи от длинноволновых радиостанций.

Структура ЛТ определяется методом организации двусторонней связи АСП. В случае однополосной четырехпроводной системы для двусторонней связи необходимы два идентичных ЛТ. Поскольку в трактах передаются одинаковые линейные спектры, для исключения взаимных влияний их (тракты) размещают в разных СК. Такие системы передачи называют двухкабельными. В КК для организации каждого ЛТ используется одна коаксиальная пара, поэтому для одной системы передачи требуется две коаксиальные пары в одном кабеле. Такие системы – однокабельные. Например, АСП К-60П – двухкабельная, а К-1920П – однокабельная.

При использовании двухполосной двухпроводной системы для двусторонней связи используется один и тот же линейный тракт. Связь в противоположных направлениях передачи организуется в разных полосах частот. Для разделения линейных спектров применяются направляющие фильтры – ФНЧ и ФВЧ. Двухполосные двухпроводные системы применяются как на воздушных линиях    (В-3-3; В-12-3), так и на кабельных (КАМА; К-120; К-420).

Структурная схема линейного тракта кабельных систем передачи показана на рис. 4.76.

 

 

Рис.4.76 Структурная схема линейного тракта.

Схема содержит усилительные участки ЛС длиной L_учi; оконечные пункты (ОП) А и Б; необслуживаемые усилительные пункты (НУП); обслуживаемые усилительные пункты (ОУП). Основным оборудованием ОП, ОУП и НУП являются линейные усилители (ЛУС), усиливающие и корректирующие линейный сигнал. Вспомогательная аппаратура – режекторные фильтры (РФ), развязывающие устройства (РУ), согласующие устройства (СУ), устройства дистанционного питания (УДП), удлинители (дБ) и др. – служат для выполнения различных функций ОП, НУП, ОУП.

Кроме того, ЛТ может включать промежуточные пункты с переприемом по тональной или высокой частоте. Переприем по тональной частоте позволяет за счет дополнительной коррекции  и регулировки в каждом канале в отдельности  точнее выровнять частотные характеристики  и остаточные затухания  каналов. Переприем по высокой частоте дает возможность выделить группы каналов из стандартных спектров ПГ, ВГ, ТГ и передавать транзитом остальные группы.

Групповой сигнал Uгр от входа тракта передачи ОП-А через РФ поступает на РУ (рис.4.76) [1]. РФ удаляет из его спектра составляющие, которые совпадают с контрольными частотами, необходимыми для работы системы АРУ ЛУС (АРУ по КЧ) в ОУП и ОП. Контрольные частоты f_кчi вводятся на вход линейного усилителя передачи ЛУС_пер через РУ. Усилитель формирует линейный сигнал с заданным уровнем передачи р_пер.н на нагрузке, которой является волновое (характеристическое) сопротивление ЛС. Усилитель передачи охвачен цепью глубокой ООС β, которая уменьшает нелинейные искажения и помехи, вносимые транзисторными каскадами ЛУС_пер и влияет на формирование частотной характеристики усилителя. Во избежание перегрузки измерительный уровень группрврго сигнала на входе ЛУС_пер устанавливают  достаточно низким –             р_вх= - 39 дБ. С выхода ЛУС_пер сигнал через СУ поступает в линию. В качестве СУ применяют линейный трансформатор (рис.4.77,а), который согласует выходное сопротивление  ЛУС_пер Z_вых и волновое сопротивление линии, например, симметричного кабеля Z_ск.

 

 

Рис.4.77 Согласование ЛУС_пер с линией.

Кроме того, в среднюю точку трансформатора подают сигналы служебной связи (СС), телемеханики (ТМ) и напряжение дистанционного питания (ДП). На рис.4.76 эти сигналы объединяются с помощью РУ.

КК в отличие от симметричных имеют один номинал характеристического сопротивления (Z_кк = 75 Ом). Линейные спектры сигналов в АСП на КК значительно шире, чем на СК. Поэтому в первом случае линейные трансформаторы , как правило, отсутствуют. Для ввода в тракт ДП, СС и ТМ применяется пара фильтров (ФНЧ и ФВЧ) с постоянным характеристическим сопротивлением Z_ф = Z_кк (рис.4.77,б), которая и выполняет функции СУ.

При прохождении участка длиной L_уч1 линейный сигнал ослабляется, поэтому на определенном расстоянии включается НУП, содержащий ЛУС, необходимый для усиления и коррекции. НУП содержит СУ и РУ, выполняющие те же функции, что и в ОП-А. Устройство дистанционного питания  (УДП) не только запитывает ЛУС, но и транслирует ДП для питания  последующих НУП. Количество дистанционно питаемых НУП тем больше, чем больше подаваемое в кабель от ОП-А напряжение ДП U_дп. Его значение ограничено напряжением пробоя кабеля U_пр, поэтому обычно выбирают U_дп = 0,5U_пр. В связи с этим в функции ОУП, наряду с усилением и коррекцией, входит и дистанционное питание НУП. Расстояние между двумя питающими пунктами (ОП-А – ОУП₁; ОУП₁ – ОУП₂) называется секцией дистанционного питания. Обычно секция ДП делится пополам, НУП соответствующей полусекции питаются от прилегающего к ней ОП или ОУП.

В ОУП, тракте приема ОП-Б, а также в НУП некоторых типов (см.4.1.1) ЛУС охвачены цепями АРУ, работающими по КЧ, которые вводятся в тракт в ОП-А. С помощью АРУ на выходе ЛУС поддерживается постоянный уровень передачи линейного сигнала (т.е. поддерживается постоянным остаточное затухание каналов и диаграмма уровней в заданных пределах).

С выхода ЛУС_пр в тракте приема ОП-Б сигнал проходит через РФ, устраняющий из его спектра КЧ. С помощью регулируемого удлинителя на выходе линейного тракта устанавливается необходимый уровень р_вых.

Для обеспечения высокого качества передачи информации как по национальной, так и по международной сети связи по рекомендации МККТТ производится нормирование помех для каналов ТЧ эталонной (гипотетической) цепи. Протяженность цепи для кабельной, воздушной и радиорелейной ЛС составляет 2500 км, а ее структура (число и тип переприемов) зависит от типа кабеля и применяемой АСП. Например, эталонная цепь для СК и АСП К-60П содержит два переприема по ТЧ и на каждом переприемном участке по ТЧ – один переприем по первичной группе. Согласно требованиям МККТТ в точке нулевого относительного уровня (ТНОУ) на выходе канала ТЧ эталонной кабельной цепи мощность всех видов помех не должна превышать Р_пΣ=10000 пВт псоф, причем

Р_пΣ (0)= Р_ппо (0)+Р_плт (0),

где Р_ппо – мощность помех в ТНОУ КТЧ, вносимых преобразовательным оборудованием оконечных и переприемных станций; Р_плт -мощность помех в этой же точке, вносимых ЛТ.

 По нормам МККТТ для эталонной цепи Р_ппо (0) =2500 пВт псоф. Следовательно,  Р_плт (0) =7500 пВт псоф, т.е. каждый километр ЛТ вносит мощность помех Р_лт (0)/1км = 7500пВт псоф/ 2500 км = 3 пВт псоф. Для современных АСП эта норма еще жестче: 1,5 пВт псоф/ км для К-1920П и 1 пВт псоф/ км для К-3600.

Приведенные нормы характеризуют результирующую мощность помех в ТНОУ. Нормы на отдельные виды помех зависят от типа кабеля. Например, для многочетверочного СК характерно соотношение между мощностями собственных, нелинейных и помех от линейных переходов Р_сп : Р_нп: Р_плп = 1:1:2, т.е. нормами предусмотрено, что основным видом помех в симметричном кабеле являются помехи от линейных переходов. Для одночетверочного СК Р_сп : Р_нп: Р_плп = 1:1:1.

В КК поверхностный эффект проявляется, начиная от частоты 60 кГц. Поэтому в полосе частот линейного спектра АСП на коаксиальном кабеле помехи от линейных переходов отсутствуют. Соотношение между мощностями собственных и нелинейных помех зависит от типа кабеля и АСП, работающей по нему. Так, для кабеля МКТП-4 и АСП К-420 Р_сп : Р_нп = 1:1, а для кабеля КМБ-4 и АСП К-1920П или К-3600 Р_сп : Р_нп = 2:1.

При использовании воздушных ЛС помехи для цепей из цветного металла нормируются для эталонной цепи длиной 2500 км, а для стальных – длиной 400 км.

Для КТЧ, организованных на воздушных цепях  из цветного металла длиной 2500 км мощность помех в ТНОУ не должна превышать Р_пΣ (0)= 20000 пВт псоф, из которых 17500 пВт псоф отводится на помехи линейного тракта.