РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Народнохозяйственное значение радиорелейных ли­ний было бы очень невелико, если бы но ним можно было передавать только один телефонный разговор или только одну радиовещательную программу, каким бы высоким качеством и надежностью такая передача ни обладала.

Действительно, зачем строить цепочку радиостанций, между удаленными друг от друга пунктами, если при помощи сравнительно простой любительской коротко­волновой радиостанции можно передавать телефонные сообщения за тысячи километров? Ведь из Москвы по радио на коротких волнах можно говорить, например, с поселком Мирный в Антарктиде или с Владивостоком.

Основной причиной большого интереса и бурного развития радиорелейной техники в последние годы по­служила возможность передачи на одной несущей часто­те одновременно десятков и сотен телефонных разгово­ров или одной программы телевидения.

Посмотрим, как одна радиостанция, имеющая одну несущую частоту (или, как говорят, работающая на од­ной волне), может вести сразу несколько передач.

К настоящему времени разработано большое число методов передачи нескольких сигналов по многоканаль­ной системе» Однако лишь немногие из них оказались

Пригодными на практике и получили широкое распро­странение.

Можно указать на два основных метода разделения каналов — частотное и временное. При первом методе (с частотным разделением) по всем каналам передача идет непрерывно. При втором методе передача по каж­дому каналу производится поочередно.

Познакомимся сначала с методом частотного разде­ления каналов, поскольку последний наиболее часто применяется в современных радиорелейных линиях. Ши­рокое распространение этого метода объясняется, с од­ной стороны, тем, что его использование дает возмож­ность объединения радиорелейных линий с проводными многоканальными линиями связи, в которых в основном применяется частотное разделение каналов. С другой стороны, при частотном разделении можно передать по радиорелейной линии несколько сотен одновременных телефонных переговоров или же телевизионную про­грамму. При временном разделении, как увидим ниже, трудно осуществить передачу более чем по 24 телефон­ным каналам и практически нельзя передавать теле­видение.

Метод частотного разделения каналов известен давно. Впервые его применил в 1880 г. военный связист Г. Г. Игнатьев для многократного использования про­водных линий.

Объединение сообщений, передаваемых в каждом канале, в один слсщный суммарный сигнал при пере­даче и разделение его при приеме на отдельные состав­ляющие осуществляется в так называемой аппаратуре уплотнения.

В аппаратуре уплотнения на передающей стороне для каждого канала имеется генератор так называемой поднесущей частоты и канальный модулятор, устроен­ные и работающие в принципе так же, как задающий генератор и модулятор обычной радиостанции, назна­чение которых рассмотрено в предыдущем разделе. После амплитудной модуляции, поднесущей в каждом канальном модуляторе модулированный сигнал подается не в антенну, как на обычной радиостанции, а посту­пает на вход группового усилителя, куда направляются также модулированные колебания остальных каналов (рис. 5). Поднесущие частоты выбирают так, чтобы какие-либо частоты модулированного колебания одного канала не попали в полосу частот другого. В групповом усилителе сложный сигнал усиливается и поступает да­лее на вход модулятора передатчика, где модулирует по частоте высокочастотную несущую передатчика (частотная модуляция).

(------------------------------------------------------ ^

В проводных системах после группового усилителя суммарный сигнал непосредственно попадает в кабель.

На приемной стороне в конце радиорелейной линии (рис. 6) после детектирования принятого антенной вы­сокочастотного сигнала получается такая же совокуп­ность модулированных поднесущих частот, какая была на входе модулятора передатчика. Последняя поступает на вход канальных фильтров, каждый из которых про­пускает сигнал модулированной поднесущей частоты только одного канала. После фильтра в каждом канале имеется детектор, где сигнал модулированной поднесу - щей детектируется, в результате чего на выходе его получается сигнал звуковой частоты такого же вида, какой был на входе соответствующего канального моду­лятора в аппаратуре уплотнения на передающей стороне.

Важно подчеркнуть, что в приведенной схеме имеются две ступени модуляции: модуляция колебаний поднесу - щей частоты сообщением, передаваемым в каждом ка­нале, и модуляция несущей частоты передатчика. В за­висимости от способа модуляции в каждой ступени

(амплитудная, частотная или какая-либо другая) могут быть построены различные системы многоканальной связи с частотным разделением каналов. Однако наи­более широко применяется система с амплитудной моду­ляцией поднесущих и частотной модуляцией несущей, так как аппаратура в этом случае получается наиболее простой и нечувствительной к помехам.

Система с амплитудной модуляцией в каждом из ка­налов и частотной модуляцией колебаний несущей часто­ты передатчика является наилучшей из возможных си­стем многоканальной связи с разделением каналов по частоте. Она была предложена советскими радиоспециа­листами И. С. Гоноровским и В. И. Сифоровым в

1941 г. и сейчас наиболее широко применяется во всех странах мира.

На рис. 7 показано, как выглядит аппаратура уплот­нения с частотным разделением каналов.

Перейдем к методам разделения каналов во времени.

Выше было отмечено, что при помощи временного разделения нельзя уплотнить большое число телефонных каналов и нельзя передавать телевизионные сигналы. По­чему же этот метод все-таки находит применение?

Объяснение простое: аппаратура уплотнения полу­чается проще и компактнее, чем у систем с частотным разделением каналов. Но не это главное. Главным до­стоинством лучших систем с временным разделением каналов является большая помехоустойчивость, т. е. способность передачи почти неискаженных сообщений при наличии сильных помех и при большом числе про­межуточных пунктов.

Принцип уплотнения по времени заключается в пере­даче сигналов каждого из низкочастотных каналов не

Непрерывно, а в виде последовательности электрических импульсов (рис. 8). В промежутках между импульсами одного канала передается по одному импульсу всех остальных каналов. Общая последовательность импуль­сов модулирует по амплитуде несущую частоту пере­датчика. Другими словами, передатчик работает только тогда, когда в него поступает импульс какого-либо ка­нала. Графически импульсы передатчика изображены на рис. 9.

На приемной стороне после демодуляции получается такая же последовательность импульсов, какая представ­лена на рис. 8. Разделение каналов производится за счет того, что приемники каждого канала включаются поочередно. Приемник, скажем, третьего канала вклю­чается в те промежутки времени, когда принимается импульс именно третьего канала, и выключен все осталь­ное время. Такая, как обычно говорят, синхронная ра­бота генераторов импульсов на передающей стороне и устройств, отпирающих приемники на приемной стороне, достигается путем использования специальных синхро­низирующих систем.

Действительно, на бумаге легко поставить над им­пульсами номера каналов. Но как приемник может узнать, какому каналу принадлежит импульс, принимае­мый в данное время, если он как две капли воды похож на предыдущий и последующий?

Обычно один из канальных импульсов не исполь­зуется для передачи сообщения. Он сильно отличается от остальных, например, имеет вдвое большую ампли­туду. Тогда на приемной стороне его легко выделить и

Направить в устройство синхронизации, управляющее включением канальных приемников. Здесь уже несложно отсчитать от такого необычного импульса время вклю­чения каждого канального приемника.

Теперь мы знаем, как разделяются каналы во вре­мени. Посмотрим, как при помощи импульсов можно осуществить передачу телефонного разговора.

Вернемся к рисунку 8. Параметрами импульсов од­ного канала являются амплитуда, длительность, время возникновения и частота повторения, равная единице, деленной на период повторения. Передать сообщение можно путем изменения в соответствии с ним любого параметра импульсов. Если все параметры неизменны, кроме амплитуды, мы имеем амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ). При изменении ширины импульсов — широтно-импульсную (ШИМ), при изменении времени возникновения — фазово-импульсную (ФИМ) и т. д.

Однако телефонный разговор происходит непрерывно, а передача его производится дискретно, импульсами, через малые, но все же конечные промежутки времени. Почему же разговаривающий по телефону не замечает импульсного характера передачи?

Объясняется это тем, что импульсы имеют очень ко­роткую длительность, измеряемую миллионными долями секунды. В каждом канале импульсы следуют очень часто друг за другом: через одну тысячную долю секун­ды. Другими словами, за одну секунду передается ты­сяча импульсов одного канала. Этого количества вполне достаточно для неискаженной передачи телефонного разговора. На приемной стороне в каждом канале вме­сто обычного детектора имеется специальный импульс­ный детектор, который, кроме детектирования высоко­частотных модулированных импульсов, полностью вос­станавливает звуковые частоты передаваемого сооб­щения.

В системах с временным разделением каналов нельзя передавать программу телевидения и трудно уплотнить более 24 телефонных каналов потому, что для этого требуются импульсы очень малой длительности. А труд­ности генерирования, усиления и преобразования им­пульсов резко возрастают при уменьшении длительности импульсов короче одной миллионной доли секунды (микросекунды).