ВВЕДЕНИЕ
Средства общения между людьми (средства связи) непрерывно совершенствуются в соответствии с изменениями условий жизни, развитием культуры и техники. Сегодня средства связи стали неотъемлемой частью производственного процесса и нашего быта. Современные системы связи должны не только гарантировать быструю обработку и надежность передачи информации, но и обеспечивать выполнение этих условий наиболее экономичным способом.
Информация передается(по каналам связи (рис. В.1).
Линией с в я з и называется среда распространения электромагнитных волн, используемая для передачи сигналов от передатчика (Пер) к приемнику (Пр). Такой средой могут быть воздушная, кабельная, радиорелейная линии связи,, волноводы и т. д. Передатчик, линия связи и приемник образуют канал связи. Источник сообщений, передатчик, линия связи, приемник и получатель сообщений образуют систему связи.
Высокая стоимость линий связи обусловливает разработку систем и методов, позволяющих одновременно передавать по одной линии связи большое число независимых сообщений, т. е. использовать линию многократно. Такие системы передачи называются многоканальными. Связь, осуществляемую с помощью этих систем, принято называть многоканальной.

Рис. В.:   Обобщенная схема канала связи
Основной задачей, которая решается при создании многоканальной связи, является увеличение дальности связи и числа каналов.

В   истории  развития  телефонной  связи  можно  выделить  три
этапа.
Первый этап характеризуется появлением электрической связи — созданием первого электромагнитного телеграфа, изобретенного в начале 1830-х гг. русским ученым П. Л. Шиллингом.
Задача увеличения дальности связи эффективно решена русским академиком Б. С. Якоби, предложившим в 1858 г. телеграфную трансляцию В том же году было положено начало повышению эффективности использования линейных сооружений: русский инженер 3. Я. Слонимский изобрел дуплексное телеграфирование.
Первый вклад в технику многоканальной связи был сделан Г. И. Морозовым в 1869 г., предложившим способ одновременного телеграфирования по общей цепи с помощью токов различных частот.
Началом развития телефонной связи считается 1876 г., когда американец А. Белл предложил использовать для передачи речи на расстояние электромагнитный прибор, названный телефоном. В 1878 г. была разработана схема телефонного аппарата с угольным микрофоном. В этом же году Т. Эдисон предложил использовать в схеме передачи речи трансформатор, что обеспечивало двустороннюю передачу и большую дальность.
В 1880 г. Г. Г. Игнатьев создал схему для одновременного телеграфирования и телефонирования, основанную на разделении телеграфных и телефонных сигналов с помощью простейших электрических фильтров, т. е. был открыт принцип частотного разделения каналов. В это же время Пикар и Кайло предложили схемы для одновременного телеграфирования и телефонирования на основе применения принципа уравновешенного моста.
Хотя таким образом были созданы предпосылки для построения многоканальных систем связи, однако практически на первом этапе развития междугородной связи использовались отдельные телеграфные и телефонные цепи. Изучение свойств и опыт проектирования и строительства таких цепей позволили со временем перейти к практическому созданию многоканальных систем связи. Это стало возможным после развития методов радиотехники, изобретения электронных ламп и применения их для усиления, генерации переменных токов, модуляции и демодуляции, разработки теории и методов проектирования электрических фильтров, выравнивателей я других элементов.
Второй этап развития многоканальной .связи начинается с создания дуплексных усилителей. В 1915 г. инженер, капитан русской армии В. И. Коваленков продемонстрировал макет ламповых телефонных трансляторов на Всероссийском съезде инженеров-электриков Предложенная им идея двустороннего действия с дифференциальной системой соединения до сих пор остается основой построения дуплексных усилителей каналов тональной частоты (ТЧ). В 1922 г. в Бологом был установлен первый телефонный транслятор системы Ковалёнкова, обеспечивающий уверенную связь Петрограда с Москвой. Были организованы телефонные магистрали большой протяженности (Москва - Тбилиси, Москва - Магнитогорск и др.), т. е. на втором этапе теоретически была решена проблема увеличения дальности связи.
Третий этап характеризуется решением проблемы многоканальности. В конце 20-х гг. был реализован полосовой фильтр, позволяющий выделять одну боковую полосу частот. К 1930 г. появилась отечественная трехканальная аппаратура. В 1940 г. была сдана в опытную эксплуатацию первая в СССР 12-канальная система передачи по воздушным линиям из цветных металлов. Началась прокладка кабельных линий. Был создан кабель нового типа - коаксиальный, пригодный для использования в широком спектре частот.
После войны техника многоканальной связи стала развиваться особенно интенсивно. Было налажено производство симметричного кабеля, разработана аппаратура К-12, затем 24- и 60-канальные системы К-24-2 и К-60. Для передачи по коаксиальным кабелям разработаны системы К-120, К-300, К-1920, К-3600, К-2700, К-5400, К-Ю800. Все более широкое применение получают РРЛ большой емкости. Одновременно развиваются цифровые системы передачи (ИКМ-12, ИКМ-24, ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 и др.), которые постепенно .вытесняют аналоговые.
Последние два десятилетия знаменуются развитием волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). По сравнению с существующими системами, работающими по медному кабелю, ВОСП обладают рядом преимуществ, основными из которых являются: широкая полоса пропускания, позволяющая организовывать необходимое число каналов по одному волоконно-оптическому тракту; возможность предоставления абоненту наряду с телефонной связью любых из существующих ныне и создаваемых в процессе развития видов услуг связи (телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание, различные телематические и справочные службы, рекламу, местную связь и др.); высокая защищенность от электромагнитных помех; малое километрическое затухание и возможность организации регенерационных участков большой протяженности; значительная экономия меди и потенциально низкая стоимость оптического кабеля. В настоящее время на городских телефонных сетях (ГТС) активно внедряются ВОСП ИКМ-120-4/5, ИКМ-480-5 «(«Сопка-1»), на магистральных и зоновых - «Сопка-2», «Сопка-3», «Сопка-4», «Сопка-5» и др.
Основными направлениями в развитии систем передачи являются: повышение эффективности использования линий связи, увеличение дальности связи, повышение ее качества и надежности, постоянное техническое совершенствование элементов и узлов аппаратуры.

Глава 1.  ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
1.1. СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Задачей техники многоканальной связи является одно- или двусторонняя передача на большие расстояния различного рода информации. Все виды информации, передаваемые с помощью средств электрической связи, можно разделить на две группы: сообщения и данные.
К сообщениям относится информация, воспринимаемая органами чувств одного или нескольких человек. Сообщениям свойственна так называемая избыточность, т. е. наличие в данной информации элементов, несущественных для правильного понимания ее содержания. Такие элементы могут быть отброшены без потери смысла передаваемой информации.
К данным относится информация, передаваемая в виде целесообразно выбранных символов, пригодных для машинной обработки, и бедная или не обладающая избыточностью.
Сообщения, передаваемые по каналам связи, преобразуются передатчиком (см. рис. В.1) в непрерывные (аналоговые) или дискретные (прерывистые) электрические сигналы или сигналы электросвязи (первичные сигналы). К последним относятся: телефонный, звукового вещания, факсимильный, телевизионный, телеграфный, передачи данных.
Телефонный  (речевой)  сигнал. Звуки  речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки и полости рта и носа. Частота импульсов основного тона лежит в пределах от 50 ... 80 Гц (бас) до 200 ... 250 Гц (женский и детский голоса). Импульсы основного тона содержат большое число гармоник  (до 40), причем их амплитуды убывают с увеличением частоты со скоростью приблизительно 12 дБ на октаву При разговоре частота основного тона меняется в значительных пределах. Высокое качество передачи телефонного сигнала характеризуется уровнем громкости, разборчивостью, естественным звучанием голоса, низким уровнем помех. Эти факторы определяют требования к телефонным каналам. Основными характеристиками телефонного сигнала являются: мощность телефонного сигнала Ртлф. Согласно данным МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии) средняя мощность телефонного сигнала в точке с нулевым
Рис.1.1. Энергетический спектр речевого сигнала
измерительным уровнем на интервале активности составляет 88 мкВт. С учетом коэффициента активности (0,25) средняя мощность телефонного сигнала равна 22 мкВт. Кроме речевых сигналов в канал поступают сигналы управления, набора номера, вызова и т. д. С учетом этих сигналов среднюю мощность телефонного сигнала принимают равной 32 мкВт, что соответствует уровню рср = -15 дБм0;
коэффициент активности телефонного сообщения/ т. е. отношение времени, в течение которого мощность сигнала на выходе канала превышает заданное пороговое значение, к общему времени занятия канала для разговора. При разговоре каждый из собеседников говорит приблизительно 50% времени. Кроме того, отдельные слова, фразы отделяются паузами. Поэтому коэффициент активности составляет 0,25 ... 0,35;
динамический диапазон телефонного сигнала — десять десятичных логарифмов отношения максимальной мощности к минимальной (или разность между максимальным и минимальным уровнями сигнала): D = 10lg(Pmax/Pmin) = pmax  - pmin. Для телефонного сигнала D = 35 ... 40 дБ;
пик-фактор сигнала Q = 10lg(Pmax/Pcp) или Q = pmax - pcp, который составляет Q = 14 дБ. При этом максимальная мощность, вероятность превышения которой исчезающе мала, равна 2220 мкВт ( + 3,5дБм0);
энергетический спектр речевого сигнала – область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала (рис. 1.1)  = 10lg[П2(f)/П02]∆f, где П2(f) - спектральная плотность среднего квадрата звукового давления; П0 — порог слышимости (минимальное звуковое давление, которое начинает ощущаться человеком с нормальным слухом на частотах 600... 800 Гц);     ∆f  = l Гц. Из рис. 1.1 следует, что речь представляет собой широкополосный процесс, частотный спектр которого простирается от 50... 100 до 8000... 10000 Гц. Установлено, однако, что качество речи получается вполне удовлетворительным при ограничении спектра частотами 300 ... 3400 Гц. Эти частоты приняты МККТТ в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот слоговая разборчивость составляет около 90%, разборчивость фраз — более 99% и сохраняется удовлетворительная натуральность звучания;
количество информации речевого сигнала 
                                          (1.1)
где ∆F = 3100 Гц - эффективная ширина спектра речи; Рр.ср. = 88 мкВт-средняя мощность речевого сигнала на активных интервалах; η = 0,25 - коэффициент активности; Рш — допустимая не взвешенная мощность шума (178 000 пВт). Подставляя эти значения в (1.1), получаем Iр ≈ 8000 бит/с.
Сигналы звукового вещания. Источником звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты
или голос человека.
        Динамический диапазон сигналов вещательной передачи следующий речь диктора 25... 35 дБ, художественное чтение 40...50 дБ, вокальные и инструментальные ансамбли 45 ... 55 дБ, симфонический оркестр до 65 дБ. При определении динамического диапазона максимальным считается уровень, вероятность превышения которого равна 2%, а минимальным — 98%,
Средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от интервала усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем средняя мощность составляет 923 мкВт при усреднении за час, 2230 мкВт — за минуту и 4500 мкВт — за секунду. Максимальная мощность сигнала вещания в точке с нулевым измерительным уровнем составляет 8000 мкВт.
Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот 15... 20000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса частот ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) эффективная полоса частот должна составлять 0,05... 10 кГц, для безукоризненного воспроизведения программ (каналы высшего класса) 0,03... 15 кГц.
Количество информации сигналов вещания, определяемое по (1.1) при ∆F = 10000 Гц, Рср= 923 мкВт и Рп = 4000 пВт составляет Iвещ = 180 000 бит/с.
Факсимильный сигнал. Факсимильной связью называется передача неподвижных изображений (рисунков, чертежей, фотографий, газетных полос и т. д.) по каналам электрической связи. Первичные факсимильные сигналы получают в результате электрооптического анализа, заключающегося в преобразовании светового потока,   отражаемого   элементарными   площадками   изображения, в электрические сигналы. В приемнике полученный электрический сигнал возбуждает какое-либо физическое воздействие, окрашивающее элементарные площади, носителя записи, в результате чего получается копия передаваемого изображения.
Бланк с передаваемым изображением накладывается на барабан (Б) передающего факсимильного аппарата (рис.1.2). На поверхность изображения проектируется яркое световое пятно, перемещающееся вдоль оси барабана. При вращении последнего под Действием мотора (М) световое пятно по бинтовой линии обегает его поверхность, осуществляя развертку изображения. 

Рис.1.2. Вариант схемы канала факсимильной связи
Отраженный световой поток воздействует на фотоэлемент (ФЭ), в результате чего в его цепи появляется изменяющийся во времени ток, мгновенное значение которого определяется оптической плотностью (отражающей способностью) элементов изображения.
В приемной части факсимильного аппарата принятый сигнал подается на безынерционную газосветную лампу (ГЛ). Пучок света от лампы фокусируется на поверхности светочувствительной бумаги, закрепленной на барабане приемного аппарата. Барабан вращается синхронно и синфазно с барабаном передатчика, световое пятно от ГЛ перемещается вдоль его оси. В результате после проявления получается копия передаваемого изображения.
Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки и размерами анализирующего пятна. Максимальную частоту рисунка fрис можно рассчитать, полагая, что оригинал представляет собой чередующиеся' черные и белые полосы, перпендикулярные направлению развертки, причем ширина этих полос равна ширине анализирующего пятна. В этом случае fрис = πDN/120 d, где D - диаметр барабана, мм; N - частота вращения барабана, об/мин; d - ширина анализирующего пятна, мм.
Параметры факсимильных аппаратов, рекомендуемые МККТТ: N =120, 90 и 60 об/мин; D = 70 мм и d = 0,15 мм. Соответственно fрис = 1465 Гц при N = 120 об/мин; fрис = 1 100 Гц при N = 90 об/мин; fрис = 732 Гц при N = 60 об/мин. При передаче реальных изображений получается первичный сигнал сложной формы, энергетический спектр которого содержит частоты 0... fрис. Динамический диапазон сигнала составляет приблизительно 25 дБ, пик-фактор равен 4,5 дБ при l = 16 градациям яркости.
Информационную содержательность факсимильного сигнала определяют по формуле 1р=FТlog2l, полагая число уровней сигнала 1 = 2 для штрихового изображения, l = 16 для полутонового и FT = 2fрис. В результате расчетов fфакс = 2,93.103 бит/с (1 = 2, N =120 об/мин) и fmax= 11,7.103 бит/с (l = 16, N=120 об/мин).
Телевизионный сигнал. При телевидении, как и при факсимильной связи, первичный сигнал формируется методом развертки.

Рис. 1.3. Сигналы телеграфии и передачи данных
     Рис. 1.4. Энергетический спектр двоичного сигнала

Спектр телевизионного сигнала (видеосигнала) зависит от характера передаваемого изображения, но структура определяется в основном разверткой. Анализ показывает, что энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0 ... 6 МГц. Цветное телевидение должно быть совместимо с черно-белым, т. е. цветные передачи должны приниматься в виде черно-белых на монохромные телевизоры и черно-белые передачи  - на приемники цветного изображения. Эти условия выполняются с помощью специальной обработки первичных сигналов.
Динамический   диапазон   телевизионных  сигналов  составляет приблизительно   40 дБ,   пик-фактор 4,8 дБ,   а   информативность
80.106 бит/с	
Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных. Первичные
телеграфные сигналы и сигналы передачи данных имеют вид последовательностей двухполярных (рис. 1.3, а) или однополярных (рис. 1,3,6) прямоугольных импульсов. Длительность импульсов определяется скоростью передачи В, измеряемой в бодах. Тогда величина FT = 1/τи называется тактовой частотой, которая численно равна скорости передачи В. График нормированного энергетическою спектра GH телеграфного сигнала показан на рис. 1.4, из которого видно, что основная энергия сигнала сосредоточена в полосе частот 0 ... FT. Понятия динамического диапазона, пик-фактора для таких сигналов не имеют смысла, а количество информации Iтлг = FТ.
1.2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
Передача первичных сигналов от одного абонента к другому осуществляется с помощью электромагнитных сигналов, которые передаются по каналам связи. Линии связи обычно являются наиболее дорогостоящей частью систем передачи (СП) и отличаются большим разнообразием - это воздушные, кабельные, радиорелейные, спутниковые, волоконно-оптические и другие линии. 

Рис .1.5. Структурная схема системы передачи
С помощью СП осуществляется одновременная и взаимно независимая передача сообщений от N абонентов, расположенных в пункте А, к N абонентам, расположенным в пункте Б.
Первичные сигналы (рис. 1.5) c1(t), c2(t),..., cN(t) от N абонентов поступают на входы N каналов оборудования оконечного пункта (ОП А). В каждом, например i-м, канале с помощью соответствующего модулятора Mi первичный сигнал Ci(t) преобразуется в канальный Ui(t) и на выходе сумматора действует групповой сигнал

Необходимость преобразования сi(t) в ui(t) обусловлена тем? что совокупность сигналов {ci(t)} не обладает свойством разделимости. Действительно, если объединить несколько источников первичных сигналов, например подключить несколько телефонных' аппаратов к одной линии и говорить по ним одновременно, то на приеме невозможно определить, к какому каналу относится каждый первичный сигнал. Очевидно, что канальные сигналы u1(t)… uN(t) должны обладать существенными отличительными признаками, чтобы на приемном конце с помощью простых технических средств можно было отделить один канальный сигнал от другого. Передающая часть (Пер) оборудования оконечного пункта преобразует групповой сигнал в линейный, который поступает в линию связи. Последнее преобразование обусловлено большим разнообразием линий. Поэтому при формировании линейного сигнала из группового необходимо учитывать свойства соответствующей линии связи, и в частности рабочий диапазон частот, уровни передаваемых и принимаемых сигналов, а также помех.
Прохождение сигналов по линиям связи сопровождается искажением их формы и ослаблением мощности. Кроме того, происходит маскирование сигналов помехами. Поэтому в подавляющем  большинстве случаев линию связи разбивают на отдельные участки, в конце которых устанавливают обслуживаемые или необслуживаемые промежуточные усилительные пункты (ОУП, НУП). Расстояние между ними выбирается сравнительно малым, в результате чего удается на каждом усилительном пункте достаточно
Рис.1.6. Структурная схема системы передачи с ЧРК
качественно восстановить форму передаваемых сигналов и обеспечить их защищенность от помех. В случае цифровых систем передачи с помощью оборудования НУП (ОУП) удается практически полностью восстановить форму передаваемых сигналов, т. е. осуществить их регенерацию.
Приемная часть (Пр) ОП станции Б, во-первых, выполняет функции оборудования ОУП, во-вторых, преобразует линейный сигнал в групповой. Совокупность передающей части станции А, приемной - станции Б ОУП, НУП и линии связи объединяется в линейный тракт. В пункте Б с выхода линейного тракта сигнал ur(t) поступает на вход совокупности разделителей Р1,..., РN канальных сигналов. Так, в i-м канале Pi выделяет ui (t) из ur(t). Затем с помощью демодуляторов ДМ1...ДМN канальные сигналы преобразуются в первичные и поступают на выходы каналов.
В настоящее время широкое распространение имеют СП с частотным разделением каналов (СП-ЧРК). Отличительным признаком канальных сигналов в случае ЧРК является частотный диапазон, занимаемый спектром сигналов Ui(t). С помощью системы несущих колебаний fH1,..., fHN (рис. 1.6) модуляторы М1... MN формируют канальные сигналы, спектры которых занимают взаимно непересекающиеся диапазоны частот (рис. 1.7). Спектры первичных сигналов идентичны и занимают диапазон 0,3 ... 3,4 кГц. Здесь используется стандартное обозначение спектра первичного

Рис.1.7. Схема преобразования спектра сигналов в СП с ЧРК
     Рис. 1.8.      Идеализированная АЧХ канального фильтра

сигнала в виде прямоугольного треугольника. В результате модуляции формируются канальные сигналы со спектрами S1(ω),....,.SN(ω). На приемном конце разделение канальных сигналов осуществляется системой канальных фильтров КФ1,…,КФN. Из АЧХ канального фильтра i-гo канала (рис. 1.8) видно, что частотные компоненты, принадлежащие канальному сигналу i-гo канала, проходят через КФi без ослабления, а частотные компоненты другим канальных сигналов подавляются не менее чем на 60 дБ, что соответствует их ослаблению по напряжению в 1000 раз. В результате можно считать, что на выход КФi проходит только канальный сигнал ui(t).
Кроме СП-ЧРК в настоящее время все более широкое использование находят СП с временным разделением каналов (СП-ВРК) Функционирование   этих  систем   передачи  связано  с  разбиением времени передачи на циклы длительностью T0 или с частотой следования fД = l/T0, которая называется частотой  дискретизации   (рис.   1.9).  В свою очередь, каждый цикл N-канальной СП разбивается   на   N   канальных   интервалов   (КИ)   длительностью ΔtКИ = To/N, и в течение каждого канального интервала передается информация соответствующего канала (рис. 1.10).
Рассмотрим передачу сигналов в произвольном, например i-м канале (рис. 1.11) в течение k циклов (k = 1, 2, 3,...). В первичном сигнале ci(t) с частотой fд выбирается множество отсчетов

Рис.  1.9. К пояснению метода ВРК
Рис. 1.10. Структурная схема системы передачи с ВРК
c1i, c2i, c3i ,... , соответствующих мгновенным значениям ci(t)  в моменты t1, t2, t3... (рис. 1.11). Модулятор i-го канала Mi вырабатывает последовательность сигналов u1i(t), u2i(t), u3i(t),…, которые содержат информацию о вышеупомянутых отсчетах  так, что канальный сигнал Ui(t) = u1i(t)+ u2i(t)+ u3i(t)+… Временное расположение этих сигналов определяется воздействием импульсов, вырабатываемых распределителем канальных импульсов (РИК) (см. рис. 1.10), действующих на i-м выходе РИК (рис. 1.12). Распределитель на приеме работает синхронно с РИК на передаче. Под воздействием импульсов РИК на приеме замыкается ключ i-гo канала (Клi), в результате чего на выходе Клi - действует только сигнал ui(t). Демодулятор выделяет из Ui(t) последовательность отсчетов c1i, c2i, c3i ,... и преобразует ее в первичный сигнал. Теоретическое обоснование возможности передачи информации в СП с ВРК связано с теоремой Котельник0ва, которая доказывает возможность передачи информации с помощью системы отсчетов, если fД ≥2Fmах, где Fmах - максимальная частота в спектре первичного сигнала.
В качестве канальных сигналов в СП-ВРК широко используются модулированные импульсные последовательности, и в частности АИМ сигналы. В этом случае высота импульсов пропорциональна отсчетам первичного сигнала. На рис.1.13 показаны временные диаграммы канальных и группового АИМ сигналов СП-ВРК. Однако групповой АИМ сигнал затруднительно передавать по линии из-за искажения формы импульсов, связанного с резким увеличением длительности фронтов и спадов. В результате возникает взаимное наложение импульсов, находящихся в разных канальных интервалах, что вызывает взаимное влияние между каналами. Это обстоятельство является одной из причин внедрения цифровых СП-ВРК (ДСП).
         На передающем конце ЦСП в точке А (рис. 1.14, а) действует групповой АИМ сигнал. С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) каждому импульсу группового АИМ сигнала ставится в соответствие кодовая комбинация, т. е. последовательность импульсов и пауз, причем длительность кодовой комбинации равна ΔtКИ (рис. 1.14,6). В результате на выходе АЦП формируется групповой  ИКМ сигнал  в виде цифрового потока.  В  настоящее время принято, что Т0 = 125 мкс  (fд = 8 кГц), число элементов в кодовой комбинации m = 8. Частота следования элементов цифрового потока или тактовая частота N-канальной ЦСП fT = NmfД =  64 N кГц.

Рис.1.13. Сигналы в системе передачи с ВРК при использовании АИМ
Рис.1.14. К пояснению принципа функционирования ЦСП

На приеме с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) групповой ИКМ сигнал преобразуется в групповой АИМ сигнал, после чего происходят его разделение на канальные сигналы и демодуляция. Сравнение СП-ЧРК и ЦСП показывает, что ширина спектра группового сигнала в случае ЧРК примерно равна N∆fc , где ∆fc - ширина спектра первичного сигнала. В современных СП-ЧРК ∆fc  = 4 кГц. В случае СЦП ориентировочно можно считать, что ширина спектра группового ИКМ сигнала сверху ограничивается частотой fT. Таким образом, если в СП с ЧРК на один канал отводится диапазон частот, равный 4 кГц, то в ЦСП этот диапазон составляет 64 кГц. Необходимость существенного расширения спектра сигналов, передаваемых по линейному тракту в случае ЦСП, является существенным недостатком систем передачи этого типа. Однако их высокая помехозащищенность, возможность использования современной элементной базы, стабильность в работе обусловливают широкое внедрение ЦСП на различных участках сети связи.
1.3. ДВУСТОРОННЯЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ
Системы передачи обеспечивают передачу сигналов одновременно как от абонентов станции А к абонентам станции Б, так и в противоположном направлении. Четырехпроводный канал (рис. 1.15) состоит из двух каналов однонаправленного действия, в которых сигналы, проходя от передающих зажимов к приемным, усиливаются (SА-Б и SБ-А) и поступают в развязывающие устройства (РУ), обеспечивающие преобразование четырехпроводного канала в двухпроводный. Пути прохождения сигналов от линейных зажимов l-l РУ станции А к линейным зажимам 1—1 РУ станции Б, а также в противоположном направлении показаны с помощью сплошной и штриховой линий. Затухание сигналов между линейными зажимами станций А и Б носит название остаточного затухания двухпроводного канала:
                                            (1.2)
где а1-2, а4-1 - затухания сигналов между соответствующими зажимами РУ, а усиление четырехпроводной части канала SА-Б или SБ-А выбирается в зависимости от направления передачи. Очевидна целесообразность того, чтобы затухания а1-2 и а4-1 были минимальными.
Основная трудность при организации перехода от четырех- к двухпроводному каналу с помощью РУ состоит в появлении петли обратной связи (рис. 1.16). Сигнал, попадая в двухпроводный канал, начинает циркулировать по петле ОС, что приводит к искажениям формы сигналов и в пределе — к самовозбуждению канала.
Рис.1.17. К анализу влияния ОС на АЧХ канала
Рис.1.18. График зависимости ∆аос от частоты

Рассмотрим процесс многократного прохождения сигнала по петле ОС 
(рис. 1.17). В качестве точки рассмотрения выбраны выходные зажимы четырехпроводного канала на станции Б. Пусть в рассматриваемой точке петли ОС возникло напряжение U1, которое после однократного прохождения по петле ОС преобразовалось в напряжение U2, затем после повторного прохождения в U3 и т. д.
Коэффициент   передачи   петли   обратной   связи   . (Здесь с целью упрощения полагается, что модуль К(ω) имеет на всех частотах рабочего диапазона канала одинаковую величину К). Тогда    ; ;  . Суммарное напряжение на выходе  четырехпроводного  канала   .
Данная сумма является суммой членов геометрической прогрессии, которая стремится к конечному пределу, если К<1. В это случае  . При К ≥ 1  ,что указывает на явление самовозбуждения в канале. Таким образом, при отсутствии петли ОС на выходе четырехпроводного канала действовал напряжение U1, а за счет многократного прохождения по петле ОС оно изменилось в раз, что соответствует изменению остаточного затухания двухпроводного канала на величину
	(1.3)
Затухание, которое претерпевает сигнал, проходя от зажимов 4-4 к зажимам 2-2 РУ, называется переходным. Из рис. 1.16 следует, что затухание петли ОС
                                             (1.4)
Очевидно, что К= 10-0.05аос. Величина аос имеет специальное название - запас устойчивости, и если аос ≤0, то К ≥ 1 и канал самовозбуждается.
Рассмотрим зависимость ∆а от частоты при различных запасах устойчивости. Имеют место два крайних случая, которым соответствует положительная и отрицательная ОС: φ(ω) = 0; 2π; 4π, ...;
 φ(ω) = π; 3π, 5π...
 При положительной ОС на основе (1.3) можно
получить  ,  а   при  отрицательной ОС 
Рабочий диапазон частот канала ∆fРаб обычно содержит поддиапазоны с положительной и отрицательной ОС, так что зависимость ∆а(f) имеет вид, приведенный на рис. 1.18. В результате т. е. в рабочем диапазоне частот остаточное затухание канала принимает различные значения, что приводит к искажениям формы передаваемых сигналов. Нера номерность остаточного затухания инормируется следующим образом: ≤ 0,6 дБ; ≤ 0,6 дБ. Эти нормы обеспечиваются, если запас устойчивости аос ≥ 24 дБ.
В качестве РУ в каналах широко используется  дифференциальная  система  (ДС), выполненная на основе: трансформатора 
Рис    1 19.   Схема   трансформаторной ДС
Рис.1.20 Схемы, поясняющие передачу энергии от зажимов 4-4
со средней точкой (рис. 1.19). Рассмотрим ее работу в двух режимах: когда абонент станции А слушает и когда абонент станции А говорит. Анализ режимов проведем в предположении,, что трансформатор идеален и потери в нем отсутствуют.
Эквивалентная схема, соответствующая первому режиму, изображена на рис. 1.20, а. Если входное сопротивление абонентской линии ZBX равно Z3, имеют место соотношения i1 = i2 , Ф1 = Ф2 ,где i1, i2 — токи, протекающие в полуобмотках дифференциального трансформатора; Ф1, Ф2 — магнитные потоки, создаваемые этими токами в сердечнике трансформатора. Полуобмотки намотаны на сердечник таким образом, что магнитные потоки Ф1 и Ф2 направлены встречно и взаимно уничтожаются. В результате ни в одной из обмоток трансформатора не возникает ЭДС и эквивалентная схема ДС вырождается в схему, изображенную на рис. 1.20,б, из которой видно, что энергия, подводимая к зажимам 4—4, не выделяется на зажимах 2—2. Такая ДС называется сбалансированной в направлении 4—2. Условием баланса является равенство
ZBX = Z3	(1.5)
Очевидно, что вследствие равенства (1.5) половина подводимой к сбалансированной ДС мощности выделится на сопротивлении ZBX и поступит к абоненту, а другая половина мощности бесполезно выделится на сопротивлении Z3. Таким образом, ДС вносит в тракт прохождения сигнала затухание a4-1 = 10lg2 = 3 дБ.
       Эквивалентная схема, соответствующая второму режиму, изображена  на  рис.   1.21, а.   Входной  ток iвх создает в  сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф, который вызывает равные и однонаправленные напряжения U0 в полуобмотках дифференциального трансформатора. Переменные напряжения UZ4  на сопротивлении Z4 и во второй полуобмотке дифференциального трансформатора U0 имеют противоположные фазы, и если, то UZ3 = 0. В этом случае энергия на зажимах 3—3 не выделяется.Такая  ДС   называется  сбалансированной  в  направлении   1—3. Так как UZ3 = 0, то i3 = 0, iВХ = i4 и можно прийти к эквивалентной схеме сбалансированной ДС (рис. 1.21,б). Здесь zbx.tp — входное сопротивление первой полуобмотки дифференциального трансформатора, причем zbx.tp = (W1/W2)2Z2.

Рис.1.21. Схемы, поясняющие передачу энергии от зажимов 1-1
Рис.1.22. К анализу работы несбалансированной ДС 

Таким образом, для возникновения баланса в направлении 1-3 необходимо, чтобы ZBX.TP = Z4.
Мощность, подводимая к зажимам 1—1, согласно эквивалентной схеме, изображенной на рис. 1.21,б, поровну распределяется между равными сопротивлениями ZBX.TP и Z4, причем, имея в виду идеальность трансформатора, можно считать, что мощность, выделяемая на zbx.tp, полностью поступает на Z2. Затухание ДС между зажимами 1—1 и 2—2 a1-2 = 101g2 = 3 дБ.
В реальных каналах ДС работает в условиях согласования как в направлении 1—3, так и в направлении 2—4. Однако необходимо иметь в виду, что к каналу могут быть подключены различные абонентские линии и поэтому (1.5) носит приближенный характер. Сопротивление Z3, которое называют балансным, приближенно отражает свойства входного сопротивления абонентской линии (рис. 1.22, а). Можно считать, что входное сопротивление ДС со стороны линейных зажимов 1—1 равно балансному сопротивлению, т. е. Z1-1 = Z6. Процесс прохождения сигналов в несбалансированной ДС от 4—4 к 2—2 можно уяснить с помощью рис. 1.22,6. Здесь показано, что сигнал проходит от зажимов 4—4 к зажимам 1—1, претерпевая затухание а4-1 затем из-за несогласованного подключения ДС к линии часть энергии отражается от 20
зажимов 1—1 и, претерпевая затухание а1-2, поступает на зажимы 2—2. В соответствии с этим a4-2 = a4-1 + a0TР + a1-2  где аотр — затухание отражения. Так как коэффициент отражения равен отношению напряжения падающей и отраженной волны: 
, то аотр=- 20lgKотр.
С учетом (1.5) и (1,6) a4-2 = 201g| (ZBX + Z6)/(ZBX—Z6)| + 6 дБ. На практике а4-2 ≈ 20 ... 40 дБ.
1.4. КАНАЛЫ СВЯЗИ
Стандартный канал ТЧ. Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи. Такой канал включает в себя двухпроводное окончание и четырехпроводный тракт (рис. 1.23). Дифсистема (ДС) служит для перехода с четырехпроводного тракта к двухпроводному окончанию. Удлинители в двухпроводном окончании имеют затухание 3,5 дБ и называются транзитными. Рассмотрим основные характеристики такого канала.
Нормированные (номинальные) измерительные уровни в стандартных точках канала ТЧ показаны на рис. 1.23. На входе канала 0 дБм, на выходе транзитного удлинителя -3,5 дБм, на входе чстырехпроводного тракта -13 дБм, на выходе четырехпроводного тракта 4,3 дБм, на входе транзитного удлинителя -3,5 дБм и на выходе канала -7 дБ.
Входное ZBX и выходное сопротивления канала ТЧ равны 600 Ом. Отклонение входного и выходного сопротивлений от номинального ZH оценивается коэффициентом отражения ρотр = |(ZH - Zp)/(ZH + Zp)| или затуханием несогласованности (отражения) aотp = 201g| (ZH + ZP)/(ZH - Zp) |, где Zp — реальное значение сопротивления. Значение ρотр не должно превышать 10%.
Остаточное затухание канала. Это есть величина, равная разности суммы затуханий и суммы усилений в канале: аост = Σа - ΣS. Остаточное затухание канала составляет 7 дБ. Максимальное отклонение во времени на одном транзитном участке не должно превышать 2.2 дБ с вероятностью 0,95. Эффективно передаваемая  полоса   частот  канала  ТЧ — полоса,  на  крайних частотах которой (0,3 и 3,4 кГц) остаточное затухание на 8,7 дБ превышает остаточное затухание на частоте 800 Гц. Частотная характеристика отклонения канала ТЧ от номинала 7 дБ должна оставаться  в  пределах  шаблона   (рис.   1.24)   при  максимальном числе транзитов, т. е. при 12 переприемных участках.

Рис. 1.23. Эквивалентная схема стандартного канала ТЧ
Рис. 1.24. Шаблон отклонения остаточного затухания аналогового канала ТЧ
Рис.1.25. Допустимые отклонения ГВП канала ТЧ

Фазочастотные искажения не являются столь существенными при передаче речи. Но так как каналы ТЧ используются также для передачи данных и факсимильной связи, большие фазочастотные искажения недопустимы. Поэтому нормируется отклонение группового времени передачи (ГВП) от его значения на частоте 1900 Гц на одном транзитном участке длиной 2500 км (рис. 1.25).
Коэффициент нелинейных искажений канала ТЧ на одном участке не должен превышать 1,5% (1% по третьей при номинальном уровне передачи тока частотой 800 Гц. Амплитудная характеристика при этом нормируется следующем образом: остаточное затухание канала на одном транзисторном участке должно оставаться постоянным с точностью 0,3 дБ при изменении уровня измерительного сигнала от -17,5 до +3,5 дБ в точке с  нулевым измерительным уровнем на любой частоте в пределах 0,3 ... 3,4 кГц. При повышении уровня измерительною сигнала до 8,7 и 20 дБ остаточное затухание должно уменьшиться не менее чем на 1,75 и 7,8 дБ соответственно.
     Помехи в каналах ТЧ. На выходе канала ТЧ кроме информационного сигнала присутствуют и помехи, которые определяются на приемном конце в точке с относительным уровнем –7 дБ. Средняя величина псофометрического (взвешенного) напряжения помех в канале в течение любого часа на одном переприемном участке длиной 2500 км не должна превышать 1,1 мВ псоф (10000 пВт псоф в точке относительного нулевого уровня). 
Пропускная  способность канала ТЧ определяется выражением
                                                     (1.6)

где ΔF - эффективно передаваемая  полоса частот, 3,1   кГц; 
РСР - средняя мощность сигнала, 32 мкВт; Рп  -  невзвешенная средняя мощность помех, отнесенная к точке с нулевым измерительным уровнем, 87 нВт. Подставляя эти значения в (1.6), получаем
С≈25.103 бит/с.

Рис.1.26. Шаблон отклонений остаточного затухания цифрового канала ТЧ
Рис.1.27. Шаблон на допустимую неравномерность ГВП цифрового канала ТЧ

Стандартные каналы ТЧ, организованные с помощью цифровых и оптических систем передачи, являются более высококачественными. Поэтому ряд характеристик цифровых каналов ТЧ имеют следующие отличия.
Нормы на амплитудно-частотные искажения заданы МККТТ в виде шаблона (рис. 1.26). Если сравнить допустимые отклонения Да цифровых и аналоговых каналов ТЧ (см. рис. 1.24), можно отметить, что нормы для цифровых каналов более жесткие. То же можно сказать и о фазочастотных искажениях (рис. 1.27).
Для цифровых каналов ТЧ вводится дополнительная характеристика, которая оценивает шумы квантования. Эта характеристика задается в виде зависимости отношения сигнал-шум (ОСШ) от уровня сигнала (рис. 1.28).
Широкополосные каналы. Современные системы передачи позволяют кроме стандартных каналов ТЧ организовать каналы с более высокой пропускной способностью. Увеличение пропускной способности достигается расширением эффективно передаваемой полосы частот, причем широкополосные каналы образуются объединением нескольких каналов ТЧ.
В настоящее время аналоговые системы передачи предусматривают образование следующих широкополосных каналов: 
предгруппового канала с полосой частот 12...24 кГц взамен трех каналов ТЧ;
первичного канала 60 ... 108 кГц взамен 12 каналов ТЧ; 
вторичного канала 312 ... 552 кГц взамен 60 каналов ТЧ; т
ретичного канала 812... 2044 кГц взамен 300 каналов ТЧ. 
Кроме перечисленных каналов в системах передачи формируются каналы вещания и телевидения (со звуковым вещанием).
Таблица 1.1.
Рис.1.28. Зависимость ОСШ от уровня сигнала

Основные характеристики широкополосных каналов приведены
в табл. 1.1.
Цифровые системы передачи позволяют организовать следующие стандартные широкополосные каналы:
Канал                                             Скорость, кбит/с
Основной цифровой канал (ОЦК), 1 канал                                                 64
Субпервичный цифровой канал (СЦК), 7 каналов .                                      480
Первичный цифровой канал (ПЦК), 30 каналов                                        2048             
Вторичный цифровой канал (ВЦК), 120 каналов                                          8448              
Третичный цифровой канал (ТЦК), 480 каналов                                          34368
Четвертичный цифровой канал (ЧЦК), 1920 каналов                           139264       
Важным достоинством широкополосных стандартных каналов является возможность построения .систем передачи на базе унифицированного оборудования формирования широкополосных каналов. Так, система передачи ИКМ-120 включает в себя четыре комплекта оборудования формирования ПЦК и один комплект оборудования для ВЦК. Система передачи ИКМ-480 содержит 16 комплектов для формирования ПЦК, четыре комплекта оборудования для ВЦК и один комплект для создания ТЦК и т. д.
Глава  2.  ПОСТРОЕНИЕ ОКОНЕЧНЫХ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
2.1. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ КАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
Для организации по одной линии передачи большого числа каналов используют метод частотного разделения каналов (ЧРКК при котором сигналы от разных источников с помощью сигналов-переносчиков размещаются в непрерывающихся частотных полосах. Для этой цели можно использовать разные виды модуляции — амплитудную, частотную и фазовую. Для более эффективного использования линии передачи желательно в ее полосе частот разместить как можно больше каналов. Это означает, что спектр частот, отводимый для одного канального сигнала, должен быть как можно более узким.
Из перечисленных выше видов амплитудная модуляция характеризуется самым узким спектром модулированного сигнала. Если принять, что в качестве несущей частоты (сигнала-переносчика) используется гармоническое колебание Uωcosωнt, а исходного (преобразуемого) сигнала — гармоническое колебание UΩ cos Ωt, то         выражение для амплитудно-модулированных колебаний будет иметь вид
                                                                  (2.1)
где т= UΩ/Uω, — коэффициент глубины модуляций. Разложив (2.1) на слагаемые, получим
                     (2.2)
В системе передачи с ЧРК преобразуемый сигнал представляет собой сложное гармоническое колебание:       
		(2.3)
и тогда спектр амплитудно-модулированных колебаний будет состоять из несущей частоты и двух боковых полос, занимающих частотный диапазон ∆Q = Qmax - Qmin (рис. 2.1). При этом верхняя боковая (ωн + Ωi) преобразуется без инверсии, а нижняя боковая (ωн - Ωi)—с инверсией. Частотный интервал между нижней и верхней боковыми полосами определяет абсолютную величину полосы расфильтровки ∆ΩР.
Передача канального сигнала, содержащего несущее колебание и две боковые полосы частот, является нерациональной, так как ширина спектра этого сигнала ∆ΩK в 2 раза с лишним больше, чем ширина спектра исходного (преобразуемого) сигнала ∆Ω. В то же время передача обеих боковых полос не обязательна, потому что они несут одинаковую информацию о преобразуемом сигнале. Несущее колебание вообще не содержит полезной информации, хотя основная мощность AM сигнала приходится на несущее колебание. Например, при глубине амплитудной модуляции m = 0,2 мощность несущего колебания в 100 раз больше, чем мощность боковых полос.  
Рис.2.1. Спектр амплитудно-модулированного сигнала
Рис. 2.2. Фильтровой преобразователь частоты

Следовательно, передающее устройство должно развивать на выходе линии передачи мощность, большая часть которой расходуется бесполезно.
В современных системах передачи с ЧРК используют метод передачи одной боковой полосы (ОБП) частот без несущей. Основным способом получения ОБП является использование фильтрового преобразователя частоты (рис. 2.2), состоящего из модулятора М, с помощью которого осуществляется амплитудная модуляция преобразуемого сигнала и подавляется несущее колебание ωH = 2πfH и полосового фильтра ПФ, который выделяет верхнюю (или нижнюю) боковую полосу частот. В некоторых малоканальных системах передачи с ЧРК для получения ОБП используется фазоразностная схема, которая позволяет существенно упростить преобразовательное оборудование. Однако из-за недостаточного подавления одной из боковых полос при использовании фазоразностного метода на канальный сигнал в линейном спектре отводится полоса в 2 раза больше, чем при фильтровом методе формирования ОБП. Так, при организации канала ТЧ с учетом защитных полос в линейном спектре на него отводится при фильтровом методе формирования ОБП полоса 4 кГц, а при фазоразностном — 8 кГц.
Важной технической задачей при построении систем передачи с ЧРК и передачей ОБП является необходимость восстановления несущего колебания на приемной станции. Частота восстановленного колебания должна с требуемой точностью совпадать с частотой несущей на передающей станции. Эта задача решается путем соответствующего построения генераторного оборудования оконечных станций систем передачи с ЧРК. Принцип построения и анализ работы преобразователей частоты и генераторного оборудования рассмотрены в § 2.4.

2.2. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТАНДАРТНЫХ ГРУППОВЫХ СИГНАЛОВ

Возможности реализации фильтров, обеспечивающих нужную степень подавления на 65... 70 дБ неиспользуемой боковой полосы частот при преобразовании сигнала со спектром Qmin…Qmax,
Рис.  2.З.  Многократное преобразование частоты
определяются относительной шириной полосы расфильтровки (см. рис. 2.1)
	(2.4)
Для речевого сигнала ΔFР = 2.0,3 кГц = 0,6 кГц. При использовании, например, LC-фильтров для выполнения указанных выше требований по избирательности необходимо выполнение условия δ ≥ (0,025... 0,03). При меньшем значении полосы расфильтровки необходимо использовать кварцевые, магнитострикционные, электромеханические и другие фильтры с высокодобротными элементами. Очевидно, что при очень высоких значениях несущих частот полоса расфильтровки оказывается настолько малой, что реализовать соответствующий фильтр оказывается невозможным. В этом случае, а также тогда, когда применение высокодобротных фильтров нежелательно из экономических соображений, применяют многократное преобразование частоты.
При многократном преобразовании сигнал проходит последовательно через несколько преобразователей частоты (ПЧ) с различными несущими частотами (рис. 2.3). На выходе ПЧ образуется сигнал со спектром      или    в зависимости от того, какая боковая полоса — нижняя или верхняя — выделяется фильтром.
Относительная ширина полосы расфильтровки на первой ступени преобразования  .
На   выходе   ПЧ2   образуется  сигнал   со  спектром   
Относительная ширина полосы расфильтровки на этой ступени преобразования 
(предполагается, что на обеих ступенях преобразование осуществляется без инверсии). Абсолютная ширина полосы расфильтровки существенно больше, чем на первой ступени преобразования, и даже при сравнительно невысоком значении несущей ωН2 величина δ2 может окзазаться больше, что облегчает построение соответствующего фильтра. Для увеличения δ1 следует выбрать небольшие значения несущей частоты ωн1. При передаче, например, речевого сигнала и применении LC-фильтров несущая частота fн = ωн /2π не должна превышать 24 кГц.
На выходе последнего ПЧ образуется сигнал со спектром  или                         (2.5)
Где ωв = ωн1 ± ωн2 ± …± ωнn - называется виртуальной частотой преобразования. 

Рис. 2.5. Структурная схема (а) и диаграмма преобразования спектра (б) при однократном способе формирования ПГ
Рис.  2.4.   Групповое  преобразование частоты

Выбор знаков в (2.5) определяется наличием или отсутствием инверсии на соответствующей ступени преобразования.
Таким образом, при многократном преобразовании частоты абсолютная ширина полосы расфильтровки на выходе каждого последующего ПЧ больше, чем на выходе предыдущего, что позволяет увеличивать значение несущих частот без уменьшения относительной ширины полосы расфильтровки.
При использовании многократного преобразования по схеме, приведенной на рис. 2.3, общее число ступеней преобразования и, следовательно, общее число разнотипных фильтров оказывается очень большим. В N-канальной системе число фильтров и их типов равно Nn, где п — число ступеней преобразования. Число фильтров и их типов можно уменьшить, если дополнить многократное преобразование групповым, при котором преобразованию подвергается групповой сигнал. С этой целью N каналов разбивается на т групп по /С каналов, т. е. Km = N. В каждой группе сигнал каждого канала подвергается индивидуальному преобразованию с помощью несущих частот ωн1,  ωн2 , …, ωнk (Рис. 2.4). Во всех группах это преобразование однотипно, поэтому на выходе

каждой группы образуется один и тот же спектр частот + 0т/п) ... (и>нк+&тах). Групповые спектры подвергаются затем групповому преобразованию с несущими югрь о>гр2, •-, <огрт, так что после объединения преобразованных групповых сигналов образуется СПекТр чаСТОТ N КанаЛОВ (Orpl—(Юн/С+Йта*) ... а>грт—г(сОн1 +
-г-Йт»я). (Для определенности предполагается, что индивидуальное преобразование осуществляется без инверсии, а групповое—^с,.инверсией боковых полос.) Образованные после индивидуального преобразования группы могут подвергаться многократному преобразованию. В рассматриваемом случае общее число фильтров. равно (Л^+/ггр), а число типов фильтров сокращается до (/С—//Шгр)*! где Пгр— число групповых ступеней преобразования. Для того, например, чтобы преобразовать спектры 12 каналов в спектр выше 60 кГц, используя LC-фильтры, необходимо минимум двукратное преобразование. Число типов фильтров при использовании только индивидуальных ПЧ равно 2X12 = 24, а при четырех группах по три канала в каждой 3+4x1=7. Общее число фильтров в первом случае равно 24, а во втором -=-16.
Таким образом, применение многократного и группового преобразования позволяет унифицировать фильтровое оборудование системы, т. е. уменьшить его разнотипность. Такая унификация повышает технологичность изготовления узлов аппаратуры и в конечном счёте удешевляет ее.
Кроме того, применение группового преобразования и стандартизации методов формирования групп каналов позволяет унифицировать часть оборудования различных систем. В основу стандартных групп каналов положена 12-канальная группа, формируемая в спектре 60... 108 кГц и называемая первичной группой (ПГ). Формирование ПГ в современной аппаратуре осуществляется различными путями в зависимости от применяемого типа канальных фильтров. При использовании кварцевых или магнитострикционных фильтров ПГ формируется однократным преобразованием (рис. 2.5) с помощью несущих частот 64,-68, 72,..., 108 кГц. На рис. 2.5 -и последующих рисунках значения частот указаны в килогерцах. Преобравованный спектр^ инвертирован относительно исходного, как видно из диаграммы рис. 2.5. Для устранения взаимного влияния 12 фильтров, работающих параллельно, на выходе включается компенсирующий контур (КК). При использовании LC-фильтров ПГ формируется (рис. 2.6) с помощью четырех предварительных трехканальных групп, расположенных в спектре 12... 24 кГц, который не инвертирован относительно исходного. Каждая предварительная группа подвергается групповому преобразованию с инверсией.
Возможно также образование ПГ с применением электромеханических или монолитных кварцевых фильтров.
Для систем с большим числом каналов целесообразно формирование помимо ПГ 60-канальных вторичных групп (ВГ), которые строятся на базе пяти ПГ (рис. 2.7)' в спектре частот 312... 552 кГц. Очевидно, что спектр ВГ инвертирован относитель-
30Рис, 2.6. Структурная схема форми рования ПГ при помощи двукратно го преобразования
Рис.  2.7.   Структурная  схема   (а)   и -* диаграмма    преобразования   спектра (б) при формировании ВГ
но спектров ПГ и, следовательно, не инвертирован относительна исходных спектров 0,3... 3,4 кГц. Иногда изменением несущих частот, подаваемых на преобразователи некоторых или всех ПГ, обеспечивают инверсию спектров этих групп.
Для обеспечения параллельной работы фильтров они включаются через развязывающий блок параллельной работы первичных групп (ПРПГ).
Для систем с числом каналов более 300 формируется третич-,ная группа (ТГ) в спектре частот 812... 2044 кГц. Эта группа формируется из пяти ВГ с помощью несущих частот [1364 + + (п—1)-248]| кГц, где п — номер ВГ в спектре третичной группы. Между ВГ устанавливается частотный промежуток 8 кГц, что облегчает построение фильтров и выделение отдельных В Г из спект* Ра ТГ.
Для мощных систем, работающих в спектре частот до 60 МГц, могут также применяться 900- и 1800-канальные группы, которые строятся соответственно из трех или шести третичных групп в спектрах частот 8516... 12388 и 812... 8544 кГц. Группа из 900 каналов, называемая четверичной, может формироваться также непосредственно из 15 вторичных групп, и в этом случае она занимает спектр частот 312 ... 4028 кГц.
Таким образом, многократное и групповое преобразование частоты позволяет облегчить требования, предъявляемые к канальным фильтрам, уменьшить разнотипность фильтрового и генераторного оборудования систем передачи и в значительной степени унифицировать оборудование разнотипных систем, что резко повышает их экономичность