Электрические характеристики канала ТЧ и порядок их измерений

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсовой работы  по учебной дисциплине:

«Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах»

Тема работы: «Электрические характеристики канала ТЧ и порядок их измерений»

Целевая установка

1.   Получить навыки анализа методов и средств измерений в телекоммуникационных системах.

2.   Научиться читать и синтезировать схемы средств измерений

Содержание работы

1.       Электрические характеристика канала ТЧ

2.       Измерение остаточного затухания КТЧ

3.       ФЧХ канала и ее измерение

4.       АХ КТЧ и ее измерение

Основная рекомендуемая литература

1. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Части 1 и 2 . − М.: Эко-трендз, 2000.
2. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. М.: Госкомсвязь России, 1999.
3. Хромой Б.Н. Метрологическое обеспечение систем передачи. Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1991.
4. Об утверждении норм на электрические параметры КТЧ магистральных и внутризоновых сетей /Приказ МС-РВ № 43 от 15.04.96.
5. Метрология и измерительная техника в связи.  − № 1.  − 1999; − №2. − 2000.

Дата выдачи задания: 20 апреля  2012 года

Задание принял к исполнению:___________________

Руководитель:                                      доцент А.А. Сляднев

Тема: Электрические характеристики канала ТЧ и порядок их измерений

1. Электрические характеристика канала ТЧ

При развертывании многоканальных систем передачи, далеко не всегда известно для какого вида связи будет использован тот или иной канал, поэтому необходимо обеспечить высокое качество всех каналов, чтобы каждый был пригоден для передачи любого вида информации.

С этой целью качество каналов определяется совокупностью частотных электрических параметров, каждый из которых можно объективно оценить, пользуясь соответствующими измерительными приборами. Кроме того, обнаружив уход того или иного параметра за пределы норм, можно найти устройство, группу узлов, нуждающихся в регулировке или замене, так, как в большинстве случаев известно, каким образом то или иное устройство или узел каналообразующего оборудования или линейного тракта оказывает влияние на каждый из параметров.

Перечень электрических параметров достаточно велик. Так в каналах тональной частоты в групповых трактах систем передачи с частотным разделением каналов оцениваются следующие параметры:

1.                   остаточное затухание (усиление) и его стабильность;

2.                   частотная характеристика остаточного затухания;

3.                   фазовая характеристика канала или частотная характеристика группового времени прохождения;

4.                   амплитудная характеристика;

5.                   коэффициент нелинейных искажений;

6.                   изменение частоты сигнала, передаваемого по каналу;

7.                   величина взвешенного (псофометрического) и невзвешенной мощности (напряжения) шума на выходе канала или шумовая защищенность;

8.                   защищенность от внятных переходных помех;

9.                   защищенность от внятных переходных помех между разными направлениями передачи канала.

Приведенные параметры обеспечивают объективную оценку канала ТЧ. Однако для измерения всех параметров с помощью существующей измерительной техники требуется значительные затраты времени, которым не всегда можно располагать в процессе эксплуатации полевых многоканальных систем передачи.

Многочисленные наблюдения показали, что в процессе эксплуатации наиболее часто выходят за пределы допустимых норм следующие параметры:

1.                   Величина остаточного затухания;

2.                   Частотная характеристика остаточного затухания;

3.                   Амплитудная характеристика остаточного затухания;

4.                   Напряжение шума на выходе канала;

5.                   Защищенность между направлениями передачи и приема канала в однокабельных системах передачи.

В оконечных пунктах, где каналы связи сдаются потребителям, перечень подлежащих изменению параметров сокращается с учетом свойств оконечной аппаратуры, для которой предназначен данный канал.

В процессе оценки качества канала обычно достаточно измерить:

1.                   величину остаточного затухания

2.                   частотную характеристику

3.                   амплитудную характеристику

2. Измерение остаточного затухания КТЧ

Остаточным затуханием канала называется разность между уровнями сигнала частотой 800 Гц на входе и выходе канала при согласованных включениях генератора и указателя уровня.

Остаточное затухание и особенно его стабильность во времени является одним из основных параметров, обеспечивающих качество передачи сигналов.

Снижение уровня принимаемого сигнала ухудшает слышимость телефонной передачи, в сочетании с другими мешающими факторами может вызвать ошибки в приеме сигналов тонального телеграфа, передачи данных, а при значительных снижениях уровня (ниже порога чувствительности приемных устройств) прием дискретной информации становиться невозможным.

Номинальные значения уровней и остаточного затухания нормируются для различных режимов канала на частоте 800 Гц, ЭППЧ 0,3-3,4 КГц которые были приняты МККТТ в 1946 г.

Порядок измерений.

1.                   подать на вход канала в точку номинального относительного уровня -13дБ(-1.5 Нп) от измерительного генератора ИГ с выходным сопротивлением z = 600 Ом ток частотой 800 Гц с измерительным уровнем = -23 дБ (-2.5 Нп), т.е. на 10 дБ (1Нп) ниже номинального.

2.                   на противоположной станции подключить к выходу канала в точке номинального относительного уровня +4дБ (+0.5 Нп) измеритель уровня ИУ с входным сопротивлением Z=600 Ом. Установить регулятором канала (регулировкой усиления на выходе канала) уровень = -6 дБ (-0.5 Нп)

3.                   определить остаточное затухание по формуле аr = Pвх - Pвых или остаточное затухание Sr = Pвх - Pвых

4.                   произвести измерение и установку остаточного затухания (усиления) канала ТЧ в обратном направлении передачи.

Остаточное затухание считается в норме, если его значение равно номинальному с точностью 0.5 дБ (0.05 Нп) на протяжении всего канала.

3. ФЧХ канала и ее измерение

Частотной характеристикой остаточного затухания канала ТЧ называется зависимость остаточного затухания от частоты при постоянном уровне передачи на входе канала. Этот параметр определяет амплитудно-частотные искажения сигнала передаваемого по каналу.

Амплитудно-частотные искажения в канале отрицательно сказываются на качестве передачи сигналов любого вида связи, но особенно существенно влияют на передачу дискретной информации (сигналов передачи данных, тонального телеграфирования и т.п.).

Нелинейные искажения в каналах ТЧ возникают из-за наличия в его составе нелинейных устройств. Они проявляются в искажении формы передаваемого сигнала, а со спектральной точки зрения в появлении новых частотных составляющих, отсутствующих в исходном сигнале.

АЧИ обусловлены главным образом количеством и качеством полосовых фильтров в аппаратуре канального преобразования оконечных пунктов и пунктов транзита по ТЧ. Поскольку каждый транзит по ТЧ увеличивает количество каскадно-включенных в канал полосовых канальных фильтров, очевидно, что с увеличением числа транзитов по ТЧ ухудшается частотная характеристика остаточного затухания (увеличиваются амплитудно-частотные искажения сигнала, особенно на краях ЭППЧ канала).

Для корректирования частотной характеристики остаточного затухания канала ТЧ в аппаратуре имеются амплитудно-частотные корректоры (в усилителях ТЧ приемной части аппаратуры канального преобразования), которые позволяют с необходимой точностью устранять амплитудно-частотные искажения.

Если АЧХ в ЭППЧ будет постоянной, то в канале будут отсутствовать АЧИ. Выполнять в полосе частот канала ТЧ частотно независимую характеристику невозможно. Этому мешают многие факторы и в первую очередь реальные АЧХ усилителей, трансформаторов, фильтров (особенно канальных) и т.д. Поэтому величина остаточного затухания на разных частотах различна. Следовательно, имеется необходимость задать рекомендуемую АЧХ канала ТЧ с тем, чтобы АЧИ в нем были не более допустимых. АЧИ отдельных простых каналов в составном канале суммируются.

Частотная характеристика остаточного затухания нормируется в эффективно передаваемой полосе частот канала (ЭППЧ), одновременно эта характеристика и определяет ее.

Нормы на частотную характеристику канала задаются в виде отклонения между остаточным затуханием на данной частоте и остаточным затуханием на частоте 800 ГЦ:

аr = аrf - ar0,a

Таблицы настроечных норм для конкретных стационарных и полевых систем передачи приводятся в соответствующих технических описаниях, а эксплуатационные нормы приводятся в специальном сборнике для полевых систем передачи или разрабатываются и утверждаются для конкретных систем передачи и узлов связи в установленном порядке.

Для удобства пользования на узлах связи по таблицам строятся графики-шаблоны для различной структуры канала (количества простых каналов). Если измеренная характеристика не выходим за пределы заштрихованной части, то канал по данному параметру находимся в норме.

Нижняя граница выбрана из условия, чтобы при организации двухстороннего канала ни на одной из передаваемых частот не могла возникнуть генерация. Ступенчатая верхняя граница получена в результате исследований допустимых АЧИ при передаче по каналу телефонных сигналов.

Измерение частотной характеристики остаточного затухания (усиления) производится с помощью встроенных приборов, а также с использованием измерительных приборов (панорамных или с фиксированными частотами) ИП ТЧ, П-321, П-322, П-326.

Измерение частотной характеристики при использовании измерительных приборов с фиксированными частотами проводиться в следующем порядке.

Порядок измерений.

1.                   установить номинальное остаточное затухание канала ТЧ на частоте 800 Ом.

2.                   подать поочередно на вход канала от измерительного генератора с 600 Ом выходом токи частот 300, 400, 600, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400, 3000, 3400 Гц с постоянным измерительным уровнем -23 дБ (-2,5 Нп).

3.                   измерить уровень этих частот на выходе тракта приема канала ТЧ измерителем уровня с 600 Ом входом.

4.                   вычислить неравномерность остаточного затухания по формуле:

аr=Pвых 0.8 - Рвых f, где

o                     Рвых f - выходной уровень сигнала канала на измеряемой частоте;

o                     Pвых 0.8 - уровень сигнала на частоте 800 Гц.

5.                   аналогично произвести измерения в обратном направлении передачи. Если неравномерность частотной характеристики канала превышает допустимые значения или выходит за пределы графика-шаблона, необходимо произвести ее коррекцию путем перепайки корректирующих контуров в цепи обратной связи усилителя тональной частоты тракта приема канала.

4. АХ КТЧ и ее измерение

Амплитудной характеристикой называется зависимость остаточного затухания от уровня на входе канала при подаче сигнала 800 Гц.

АХ качественно характеризует нелинейные искажения сигналов в канале ТЧ возникающие за счет перегрузки группового и линейного оборудования систем передачи.

Нелинейные искажения в канале ТЧ незначительно влияют на передачу речи, но заметно сказываются на качестве работы аппаратуры тонального телеграфирования. Аппаратура передачи данных менее критична к искажению амплитудной характеристики.

Во избежание перегрузки канала ТЧ и групповых устройств в современной аппаратуре многоканальной электросвязи с частотным разделением каналов на входе каждого канала ТЧ включают специальные устройства ограничители амплитуд.

В большинстве станционной и полевой аппаратуры прежних выпусков ограничитель амплитуд включается только в 2ПР режиме канала ТЧ, а при 4 проводном окончании канала ОА отсутствует или выключается. В этом случае линейность канала должна сохраняться при большом диапазоне изменения входного уровня сигнала.

ОА реализованы таким образом, что при уровнях на входе канала выше на 3,5 дБ от номинального вносимое ими затухание было мало, а выше - значительно. Уровень, начиная с которого ОА вносит в тракт передачи большое затухание, называется пороговым.

До порога ограничения АХ должна быть линейной, т.е. остаточное затухание не должно изменятся при увеличении уровня на входе канала. Отклонение АХ от постоянного значения на этом участке объясняется главным образом нарушением режимов в узлах аппаратуры канального преобразования (модуляторы, усилители тональной частоты) и нарушением режимов работы групповых устройств (групповых модуляторов, групповые и линейные усилители). Это приводит к росту нелинейных искажений в данном канале или во всех каналах при нарушении режимов в групповых устройствах.