Что такое уровень передачи
В технике связи наряду с абсолютными единицами измерения параметров электрических сигналов (мощность, напряжение и ток) широко используются относительные единицы.
Уровнем передачи сигнала в некоторой точке канала или тракта называют логарифмическое преобразование отношения энергетического параметра S (мощности, напряжения или тока) к отсчетному значению этого же параметра.
Правило преобразования определяется формулой:
, где m — масштабный коэффициент; a — основание логарифма.
Уровни передачи измеряются в децибелах, если справедливы соотношения:
для уровней по мощности , дБм;
для уровней по напряжению , дБн;
Уровень передачи называется абсолютным , если P 0 =1 мВт. Если теперь задать R 0 , то при заданных значениях мощности и сопротивления легко получить соответствующие величины напряжения U 0 и тока I 0 : ; .
При R 0 = 600 Ом в практических расчетах принимают округленные значения: для U 0 = 0,775 В, а для I 0 = 1,29 мА.
Измерительные уровни служат для определения уровней передачи с помощью измерительных приборов, называемых указателями уровня .
Для измерения уровня наиболее часто применяется схема известного генератора, показанная на Рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема известного генератора
В этой схеме ко входу исследуемого объекта, например некоторого четырехполюсника, подключается генератор испытательного сигнала с полностью определенными параметрами, т.е. должно быть известно его выходное сопротивление R Г , развиваемая ЭДС E Г (или напряжение на входе объекта U ВХ ). Входное сопротивление объекта R Г также должно быть известно. К выходу объекта подключается указатель уровня с входным сопротивлением, равным номинальному значению сопротивления нагрузки; реальная нагрузка при этом отключается.
В качестве испытательного при измерении уровней передачи чаще всего применяют одночастотный синусоидальный сигнал, частота которого также должна быть известна, а начальная фаза, как правило, не фиксируется.
Если по значению параметров подключенный генератор испытательного сигнала обладает свойством нормального, т.е. его внутреннее сопротивление равно 600 Ом, развиваемая ЭДС равна 1,55 В, то измеренный на сопротивлении R Н уровень называется измерительным .
4.2 Уровни передачи
Оценка количественных соотношений между мощностями, напряжениями или токами обычно дается в относительных единицах, выраженных в логарифмической форме и называемых уровнями передачи*).
Уровни передачи могут определяться:
(4.1) .
(4-2)
(4.3)
где—соответственно величины кажущейся или активной мощности, напряжения или тока, действующие в рассматриваемой точке; —соответственно величины кажущейся или активной мощности, напряжения или тока, принятые за исходные для определения уровня передачи.
Из формул (4.1) — (4.3) следует, что уровни передачи будут положительными, если величины мощности , напряженияилитока будут больше исходных величин мощности , напряжения . или тока. В противном случае уровни передачи будутотрицательными.
Нулевое значение указанные уровни будут иметь в том случае, если соответственно
В общем случае уровень передачи, определенный по мощности С, не равен уровню передачи, определенному по напряжению () или току().Однако между ними легко устанавливается взаимозависимость, если известны сопротивления и, накоторых выделяется соответствующая кажущаяся мощность Рх или Действительно,
или (4.4)
Обычно уровни передачи выражаются в неперах (ней), если для их определения применяются натуральные логарифмы, или в децибелах(дб) в случае использования десятичных логарифмов, причем 1 неп. =8,686 Дб, а 1 Д6=0,116 неп.
Уровни передачи подразделяются на абсолютные, относительные и измерительные.
Уровень передачи называется абсолютным, если за исходные приняты следующие величины:
1) кажущаяся мощность=1мва или активная мощность =1 мвт;
эффективное напряжение=0,775в;
эффективное значение тока = 1,29ма.
Если абсолютные уровни передачи определяются при сопротивлении = 600ом, то уровень по мощности равен уровню по напряжению или по току ().
Относительный уровень передачи определяется при условии, что исходные величины мощности, напряжения или тока выбираются в соответствии с режимом, который установлен в начале тракта. Иными словами, относительный уровень показывает разность абсолютных уровней в рассматриваемой точке и в начале тракта. Действительно, если относительный уровень по мощности рк можно определить как
(4.5)
где— кажущаяся или активная мощность в рассматриваемойточке, — исходная мощность (мощность в начале тракта), топосле деления числителя и знаменателя на Ро=1 мет и логарифмирования получим
(4.6)
где= —In— абсолютный уровень по мощности в рассматриваемой точке тракта; =1/2 In— абсолютный уровень по мощности в начале тракта.
Измерительным уровнем называется абсолютный уровень в рассматриваемой точке при. условии, что в начале тракта включен генератор синусоидальных колебаний опреде- ленной частоты с внутренним сопротивлением 600 ом и с эдс, равной 1,55 в.
Динамический диапазон. Для определения допустимых уровней передачи и режима работы отдельных приборов тракта вводят понятие о динамическом диапазоне. Под этим термином понимают разность между максимально возможным и минимально допустимым уровнями в тракте.
Динамический диапазон может быть определен как логарифм отношения максимально возможной мощности к минимально допустимой в тракте:
(4.7)
где—максимально возможное значение мощности;
—минимально допустимое значение мощности;
и —значения максимального и минимального уровней по мощности.
Максимальный уровень в тракте превышает средний уровень сигнала на величину пик фактора.
Пикфактором А называется разность максимально возможного и среднего уровней- сигнала:
(4.8)
где—средняя мощность сигнала;—средний уровень сигнала.
Минимально допустимое значение мощности сигналаопределяется, как правило, помехами.
Для качественной связи необходимо значительное превышение мощности полезного сигнала над мощностью помехи. Если полезный сигнал в канале окажется соизмеримым с помехой, то последняя будет заглушать («маскировать») полезный сигнал. В системах связи пользуются величиной
(4-9)
Эта величина называется превышением сигнала над (помехой и определяется как разность уровней полезного сигнала и помехи, действующих в одной и той же точке.
Диаграммой уровней называется график, показывающий распределение уровней передачи вдоль тракта. Различают диаграммы внутренних и внешних уровней. Диаграмма внутренних уровней показывает распределение уровней в отдельных частях аппаратуры. Диаграмма внешних уровней показывает распределение уровней вдоль линии, а также уровни на входе и выходе промежуточной и оконечной аппаратуры. Эта диаграмма строится для измерительных уровней и обладает рядом характерных точек.
В качестве примера на рис. 4.1 приведена диаграмма уровней для телефонного канала в одном направлении передачи.
Первая характерная точка 1 находится в начале диаграммы (вход канала). Измерительный или относительный уровень в этой точке принимается обычно равным нулю. В условиях эксплуатации уровень в этой точке непрерывно изменяется и зависит от динамического диапазона исходного сигнала.
Вторая характерная точка 2 соответствует выходу канала. Уровень передачи в этой точке зависит от «остаточного затухания» канала.
Под термином «остаточное затухание» понимают рабочее затухание канала, которое определяется как алгебраическая разность между суммой всех затуханий и суммой всех усилений в канале, т. е. . Так как входное и выходное сопротивления канала обычно бывают одинаковой величины, то остаточное затухание можно определить как разность уровней передачи на входе и выходе канала:
Для телефонной связи номинальное значение остаточного затухания при частоте 800 гц установлено равным=0,8неп. Необходимость такого остаточного затухания определяется условиями устойчивости (отсутствием генерации), допустимыми искажениями от обратной связи и минимальным мешающим действием токов электрического эха. (Все указанные явления и их влияние на величину остаточного затухания будут разобраны ниже.) Для остальных видов связи остаточное затухание ycтaнaвливaeтqя равным нулю.
Характерные точки 3 диаграммы соответствуют выходам оконечной передающей станции и промежуточной усилительной аппаратуры. Уровни передачи в этих точках определяются особенностями усилительной аппаратуры (безыскаженной мощностью).
Уровень передачи на входе промежуточной или оконечной приемной усилительной аппаратуры (т. е. в точках 4) в каждом отдельном случае зависит от затухания линии. Минимально допустимый уровень определяется величиной Л3—превышением сигнала над помехой.
Литература :
Контрольные вопросы
Какие методы оценки качество каналов?
Назовите номинальные измерительные уровни на входе и выходе двух и четырехпроводного окончаний канала ТЧ.
Каковы назначение и свойства дифференциальной системы?
Что такое остаточное затухание канала? Чему равно его номинальное значение?
Какие основные параметры телефонных каналов?
Объясните физический смысл уровней передачи (абсолютный, относительный и измерительный) и их единицы измерения.
Дайте определения и объясните физический смысл динамического диапазона с использованием диаграммы уровней.
Объясните с помощью структурных схем образование различных телефонных каналов.
Лекция 5. ГРУППОВОЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СП С ЧРК
Многократное преобразование частоты
Индивидуальной и групповой типовой преобразовательной.
Абсолютная ширина спектра частот первичной группы
При построении аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, как правило, используется многократное преобразование частоты. Оно заключается в том, что исходные сигналы несколько раз перемещаются по шкале частот, прежде чем передаются в линию. На приемной оконечной станции осуществляется аналогичное перемещение по шкале частот, но в обратном порядке.
Многократное преобразование дает возможность применять простые и дешевые фильтры, стандартное оборудование в системах передачи с различным числом каналов, более рационально использовать линейную полосу частот. Кроме того, оно позволяет преобразовывать полосу частот исходного сигнала в линейную, если они частично совпадают. При использовании в этом случае одной ступени преобразования вследствие непосредственной передачи исходного сигнала через преобразователь будет иметь место влияние этого сигнала на линейный сигнал.
Расположение спектра каждого канала в линейном спектре частот, полученное путем многократного преобразования, удобно характеризовать так называемой виртуальной несущей частотой.
Виртуальной несущей частотой называется воображаемая несущая частота, с помощью которой можно было бы исходную полосу частот переместить в линейную путем однократного преобразования (минуя все промежуточные ступени преобразования). Поясним это понятие. Первый канал системы передачи К-60 занимает в линейном спектре полосу частот 12,3. 15,4 кГц. Эта полоса образуется путем трехступенного преобразования (рис. 4.9). Как видно из этого рисунка, виртуальной несущей частотой, которая может перенести исходный сигнал в спектре 0,3. 3,4 кГц в линейный спектр 12,3. 15,4 кГц с помощью одной ступени преобразования, является частота /в=12 кГц. Легко видеть, что виртуальная несущая частота занимает в линейном спектре канала то положение, которое занимала бы в нем нулевая частота, если бы она имелась в исходном спектре.
Системы передачи с ЧРК могут строиться по индивидуальному или групповому методу. При индивидуальном методе построения преобразова-тели, фильтры, усилители и другое оборудование для каждого канала являются отдельными и повторяются в составе оконечной и промежуточной аппаратуры столько раз, на сколько каналов рассчитана система передачи. Если отдельной для
каждого канала является только часть оборудования оконечной аппаратуры, а остальное оборудование и оборудование промежуточной аппаратуры являются общими для всех или части каналов, то такой метод построения системы передачи называется групповым.
В настоящее время индивидуальный метод построения систем передачи не применяется из-за недостатков, к которым прежде-всего следует отнести небольшую дальность передачи и относительно небольшое число каналов, которое можно получить при использовании этого метода. Объясняется это тем, что полосовые канальные фильтры используются не только на оконечных, но и на всех промежуточных станциях.
От перечисленных недостатков практически свободен групповой метод. Структурная схема, поясняющая принцип построения многоканальных систем передачи с использованием группового метода, приведена на рис. 4.10. В первой ступени, являющейся ступенью индивидуального преобразования, одинаковые исходные частотные полосы от различных источников сигналов преобразуются в канальных сигналов, размещенных в неперекрывающихся полосах частот, образуя-канальный групповой сигнал.
Вторая и последующие ступени преобразования являются групповыми. Во второй ступени одинаковых частотных полос -канального сигнала преобразуются в общий групповой -канальный сигнал. В следующей ступени преобразования образуется -канальный сигнал путем переноса одинаковых частотных полос группового n1,n2 – канального сигналав неперекрывающиеся полосы частот и т.д.
Образованную изложенным выше способом группу из канальных сигналов называют первичной. Необходимо заметить, что в некоторых системах передачи образование первичной группы осуществляется двухкратным преобразованием.
Группу канальных сигналов, полученную объединением первичных групп, называют вторичной. Группу канальных сигналов, полученную объединением вторичных групп, называют третичной.
При построении аппаратуры систем передачи на очень большое число каналов можно использовать четверичные и пятиричные группы каналов.
Совокупность оборудования всех групп называется типовой преобразовательной аппаратурой, назначение которой заключается в преобразовании N исходных сигналов, занимающих полосу частот 0,3. 3,4 кГц, в групповой сигнал одной из типовых групп. В зависимости от общего числа каналов в системе передачи типовая преобразовательная аппаратура может состоят не только из первичных групп, первичных и вторичных .групп и т. д. Использование типовой преобразовательной аппаратуры позволяет строить оконечную аппаратуру любых многоканальных систем передачи на основе стандартного оборудования и, следовательно,, создать единое унифицированное преобразовательное оборудование для различных многоканальных систем передачи с ЧРК..
Преобразование спектра частот на выходе типовой преобразовательной аппаратуры в определенный для системы передачи линейный спектр осуществляет аппаратура сопряжения. Для разных систем передачи аппаратура сопряжения различна, так как различаются их линейные спектры частот. Эта аппаратура содержит одну или две ступени преобразования.
Если спектр группового сигнала на выходе типовой преобразовательной аппаратуры хотя бы частично совпадает с линейным спектром частот, то в аппаратуре сопряжения применяется две ступени преобразования. При использовании в этом случае одной ступени преобразования неизбежны значительные искажения, вызванные появлением на выходе преобразователя частоты исходного не преобразованного сигнала. Поясним это на примере формирования нижней группы частот линейного спектра системы передачи В-12-3. Типовая преобразовательная аппаратура этой системы передачи содержит только первичную группу, спектр частот которой 60 . 108 кГц. Нижняя группа частот линейного спектра этой системы передачи занимает полосу частот 36. 84 кГц. При использовании в аппаратуре сопряжения одной ступени группового преобразования для получения спектра 36. 84 кГц из спектра 60. . 108 кГц (рис. 4.11,а) вследствие неидеальности модулятора на входе фильтра кроме полезного преобразованного по частоте сигнала (36. 84 кГц) будет присутствовать исходный непреобразо^ ванный по частоте сигнал (60. 108 кГц). Таким образом, на выходе фильтра, имеющего полосу пропускания 36 . 84 кГц, в полосе частот 60. 84 кГц будут иметь место два сигнала, т. е. в каналах, занимающих в линии этот спектр частот, возникнут искажения. Для их устранения в системе лередачи В-12-3 применяется дополнительная ступень преобразования с помощью несущей частоты 324 кГц. Требуемая линейная полоса частот (36. 84 кГц) получается путем использования второй ступени преобразования с помощью несущей 468 «Гц (рис. 4.11,6).
В этом случае в обеих ступенях преобразования сигналы на входе и выходе преобразователей значительно отличаются друг от друга по шкале частот и появляющиеся на выходе модуляторов не преобразованные исходные сигналы подавляются фильтрами, выделяющими полезные боковые полосы частот.
Наиболее благоприятные условия для передачи полученного на выходе аппаратуры сопряжения линейного спектра создаются с помощью оконечной аппаратуры линейного тракта (ОАЛТ). В ее состав обычно входят усилители, устройства автоматического регулирования уровня (АРУ), направляющие фильтры и т. д.
Таким образом, оконечная аппаратура любой многоканальной системы передачи состоит из индивидуальной и групповой типовой преобразовательной аппаратуры (ТПАИ и ТПАГ), аппаратуры сопряжения (АС) и оконечной аппаратуры линейного тракта (ОАПГ) (рис. 4.12).
Групповое преобразование позволило использовать практически во всех многоканальных системах передачи типовую преобразовательную аппаратуру. С помощью этой аппаратуры помимо стандартных каналов ТЧ можно образовывать широкополосные каналы, предназначенные для высокоскоростной передачи данных, передачи газет и т. д.
На магистралях с большим числом каналов обычно имеется необходимость осуществления транзита группы каналов из одного участка магистрали в другой или из одной магистрали в другую.
Использование группового преобразования в многоканальных системах передачи позволило резко уменьшить в составе оконечного оборудования число разнотипных фильтров, что облегчило возможность создания «анальных фильтров с однородными характеристиками и позволило отвести на каждый канал одинаковую по ширине полосу частот. При групповом преобразовании каналы многоканальных систем передачи в линейной полосе частот располагаются с такими же, как в первичной группе, промежутками. Применение группового преобразования позволяет сократить не только число типов фильтров, но и число различных значений несущих частот, необходимых для формирования линейных спектров многоканальных систем передачи. Например, в системе передачи К-60 при использовании для формирования линейного спектра частот одной ступени преобразования необходимо было бы иметь 60 различных значений несущих частот. При групповом преобразовании их число уменьшается до 18.
Однако в многоканальных системах передачи, использующих групповое преобразование, сложно осуществлять выделение каналов в промежуточных усилительных станциях.
Типовой преобразовательной аппаратуре в настоящее время принято следующее группобразование. В качестве первичной группы используется 12-канальная группа. Вторичная группа формируется путем объединения пяти первичных групп, третичная группа — пяти вторичных трупп и четверичная — трех третичных групп.
Полосы частот каждой из групп выбирались так, чтобы их абсолютная и относительная ширина была как можно меньше. При этом учитывалась возможность изготовления фильтров, выделяющих полезную боковую полосу, и необходимость выделения этих групп каналов в промежуточных усилительных пунктах.
Абсолютная ширина спектра частот первичной группы определяется полосой частот канала ТЧ, равной 0,3 . 3,4 кГц. Однако расстояние между виртуальными несущими частотами соседних каналов составляет 4 кГц. Интервал 0,9 кГц между полосами частот соседних каналов необходим для обеспечения требуемой ‘крутизны нарастания затухания фильтров при переходе от полосы пропускания к полосе задержания. Таким образом, ширина спектра первичной 12-канальной группы составляет 48 кГц.
Выбор полосы частот первичной группы основывается на следующих соображениях. Относительная ширина спектра частот группы должна быть не только как можно уже, но и меньше двух. В этом случае вторые и более высокие гармоники всех составляющих этого спектра, а также комбинационные частоты второго порядка оказываются вне полосы группы. С этих позиций желательно выбирать спектр группы в области более высоких ‘частот. Однако это потребовало бы использовать несущие частоты более высоких значений, это усложнило бы .генераторное оборудование. С этих позиций спектр группы желательно выбирать в области более низких частот. В качестве компромисса был выбран спектр 60 . . 108 кГц. В этом диапазоне частот достаточно хорошей однородностью и высокой стабильностью характеристик обладают кварцевые и магнитострикционные фильтры, которые применяются в ряде стран для подавления неиспользуемой боковой полосы при формировании спектра первичной группы с использованием одной ступени преобразования.
Абсолютная ширина спектра вторичной группы составляет 240 кГц, так как она объединяет пять первичных групп. Полоса частот каждой из первичных групп при помощи группового преобразования перемещается таким образом, что общая полоса частот вторичной группы становится равной 312 . 552 кГц.
Третичная группа занимает спектр 812. 2044 кГц и формируется из пяти вторичных групп путем группового преобразования. Между преобразованными 60-канальными группами введены частотные промежутки 8 кГц, которые необходимы для облегчения задачи выделения 60-канальных групп на промежуточных станциях.
Четверичная группа занимает полосу частот 8516. 12 388 кГц и формируется путем объединения трех третичных групп. Частотные промежутки между преобразованными 300-канальными группами выбраны равными 88 кГц.
Литература :
Контрольные вопросы
Что такая виртуальная несущая частота?
Преимущества группового метода преобразования частот.
Формирование спектра типовой преобразовательной аппаратуры?
Оконечная аппаратура линейного тракта.
Выбор спектра первичной, вторичной, третичной, четверичной и пятеричной групп.
УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ
величина (в неперах), определяющая мощность телефонных пли телеграфных токов в месте выхода их с передающей станции (напр. на зажимах микрофона, на выходе усилителя и т. д.). Принято считать, что если У. п. равен нулю, то мощность равна 0,001 вт. Чем больше У. п., тем больше мощность токов на выходе и тем дальше можно передать телефонно-телеграфные сигналы.
Технический железнодорожный словарь. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство . Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941 .
Смотреть что такое «УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ» в других словарях:
уровень передачи — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN transmission level … Справочник технического переводчика
уровень передачи — perdavimo lygis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. transmission level vok. Übertragungspegel, m rus. уровень передачи, m pranc. niveau de transmission, m … Automatikos terminų žodynas
уровень передачи — perdavimo lygis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. transmission level vok. Übertragungspegel, m rus. уровень передачи, m pranc. niveau de transmission, m … Fizikos terminų žodynas
номинальный уровень передачи СПМ — Уровень передачи спектральной плотности мощности (уровень СПМ, выраженный в дБм/Гц), определенный в данной Рекомендации для каждого из режимов работы в одном направлении. Этот уровень используют при запуске инициализации. При последующей передаче … Справочник технического переводчика
эталонный уровень передачи СПМ — Номинальный уровень передачи СПМ, который уменьшают понижением мощности в любом одном направлении (МСЭ Т G.992.3). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN reference transmit PSD… … Справочник технического переводчика
абсолютный уровень передачи — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN absolute transmission level … Справочник технического переводчика
нулевой уровень передачи — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN transmission level pointTLPzero level pointZLP … Справочник технического переводчика
относительный уровень передачи — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN relative transmission level … Справочник технического переводчика
Уровень — в модели OSI набор структур и программ, обеспечивающих обработку определенного класса событий. Уровень выступает единицей декомпозиции совокупности функций, обеспечивающих информационное взаимодействие прикладных процессов. В модели OSI выделяют… … Финансовый словарь