Телефондық беру трактісі

Телефондық беру трактісі

1.2. ТРАКТЫ ПРИЕМА  И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ

Если исключить среду, в которой происходит распространение  радиоволн, то линию радиосвязи можно  разделить на два тракта: тракт  передачи сигналов и тракт приема сигналов. Рассмотрим пути прохождения  сигналов по элементам этих трактов.

Тракт передачи (рис. 1.1) —это электрический путь сигнала от места  его возникновения до излучения  в пространство. При телеграфной  радиосвязи телеграммы, предназначенные  для передачи, поступают на рабочее  место телеграфиста, на котором устанавливается  при работе буквопечатанием телеграфный  аппарат, например Т-63, при работе на слух — телеграфный ключ Морзе. В  телеграфном аппарате буквы телеграммы превращаются в электрические сигналы, которые, пройдя промежуточную аппаратуру в радиобюро, направляются по соединительной линии связи на промежуточную  аппаратуру передающей радиостанции и  управляют радиочастотными колебаниями  передатчика. Далее сигналы в  виде манипулированных радиочастотных колебаний поступают на передающую антенну. Передающая антенна излучает электромагнитные волны в пространство, где происходит распространение  радиоволн. Форма телеграфных сигналов в отдельных участках тракта передачи приведена на рис. 1.2. При передаче фототелеграммы в тракт передачи включается фототелеграфный аппарат.

В тракте передачи телефонной радиосвязи сигналы звуковой частоты  от телефонного аппарата абонента поступают  через меж-

14

 

дугородную или городскую  телефонную станцию на радиокомпандер или радиопроводное переходное устройство (РППУ). С РППУ по соединительной линии  сигналы звуковой частоты направляются на телефонный радиопередатчик и  модулируют радиочастотные колебания, которые через передающую антенну  излучаются в пространство в виде радиоволн.

Тракт приема (рис. 1.3) —это электрический  путь сигнала от приемной антенны, принявшей  радиоволны из пространства, да места  воспроизведения. При телеграфной  радиосвязи электромагнитные волны, излучаемые передающей антенной, через приемную антенну поступают на приемное устройство, в котором преобразуются в  сигналы звуковой частоты. С выхода приемного устройства сигналы через  промежуточную аппаратуру по соединительной линии поступают в радиобюро, где с помощью промежуточной  аппаратуры преобразуются в импульсы постоянного тока и коммутируются  на оконечный приемный телеграфный  аппарат. Форма телеграфных сигналов в отдельных участках тракта приема приведена на рис. 1.4.

15

 

 

 

Пропускная способность  телеграфного канала характеризуется  скоростью манипуляции, которая  определяется числом элементарных посылок, передаваемых в 1 с. За единицу скорости манипуляции принят 1 Бод, т. е. такая  скорость манипуляции, при которой  в течение одной секунды передается один элементарный импульс тока. Следовательно, скорость манипуляции В=\/х, Бод, где  т, с,— длительность элементарного  импульса тока. Если на импульсы телеграфного сигнала наложить синусоидальное колебание (рис. 1.5), то можно определить основную частоту манипуляции, Гц, которая  численно равна количеству волн синусоидального  колебания или, следовательно, удвоенной  величине числа импульсов в секунду (Бод). Например, частота наложенного  синусоидального колебания равна 25 Гц, тогда скорость манипуляции  составит 50 Бод.

16

Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

1.1. КРАТКИЙ  ОБЗОР РАЗВИТИЯ ЛИНИИ СВЯЗИ

Линии связи возникли одновременно с появлением электрического телеграфа. Первые линии связи были кабельными. Однако вследствие несовершенства конструкции  кабелей подземные кабельные  линии связи вскоре уступили место  воздушным. Первая воздушная линия  большой протяженности была построена  в 1854 г. между Петербургом и Варшавой. В начале 70-х годов прошлого столетия была построена воздушная телеграфная  линия от Петербурга до Владивостока длиной около 10 тыс. км. В 1939 г. была пущена в эксплуатацию величайшая в мире по протяженности высокочастотная  телефонная магистраль Москва—Хабаровск длиной 8300 км.

Создание первых кабельных  линий связано с именем русского ученого П. Л. Шиллинга. Еще в 1812 г. Шиллинг в Петербурге демонстрировал взрывы морских мин, использовав  для этой цели созданный им изолированный  проводник.

В 1851 г. одновременно с постройкой железной дороги между Москвой и  Петербургом был проложен телеграфный  кабель, изолированный гуттаперчей. Первые подводные кабели были проложены  в 1852 г. через Северную Двину и  в 1879 г. через Каспийское море между  Баку и Красноводском. В 1866 г. вступила в строй кабельная трансатлантическая магистраль телеграфной связи между  Францией и США.

В 1882—1884 гг. в Москве, Петрограде, Риге, Одессе были построены первые в России городские телефонные сети. В 90-х годах прошлого столетия на городских телефонных сетях Москвы и Петрограда были подвешены первые кабели, насчитывающие до 54 жил. В 1901 г. началась постройка подземной городской телефонной сети.

Первые конструкции кабелей  связи, относящиеся к началу XX века, позволили осуществлять телефонную передачу на небольшие расстояния. Это были так называемые городские  телефонные кабели с воздушно-бумажной изоляцией жил и парной их скруткой. В 1900—1902 гг. была сделана успешная попытка  повысить дальность передачи методами искусственного увеличения индуктивности  кабелей путем включения в  цепь катушек индуктивности (предложение  Пупина), а также применения токопроводящих жил с ферромагнитной обмоткой (предложение  Крарупа). Такие способы на том  этапе позволили увеличить дальность  телеграфной и телефонной связи  в несколько раз.

Важным этапом в развитии техники связи явилось изобретение, а начиная с 1912—1913 гг. освоение производства электронных ламп. В 1917 г. В. И. Коваленковым был разработан и испытан на линии  телефонный усилитель на электронных  лампах. В 1923 г. была осуществлена телефонная связь с усилителями на линии  Харьков—Москва—Петроград.

В 30-х годах началось развитие многоканальных систем передачи. В  последующем стремление расширить  спектр передаваемых частот и увеличить  пропускную способность линий привело  к созданию новых типов кабелей, так называемых коаксиальных. Но массовое изготовление их относится лишь к 1935 г., к моменту появления новых  высококачественных диэлектриков типа эскапона, высокочастотной керамики, полистирола, стирофлекса и т. д. Эти кабели допускают передачу энергии  при частоте токов до нескольких миллионов герц и позволяют производить  по ним передачу телевизионных программ на большие расстояния. Первая коаксиальная линия на 240 каналов ВЧ телефонирования  была проложена в 1936 г. По первым трансатлантическим подводным кабелям, проложенным  в 1856 г., организовывали лишь телеграфную  связь, и только через 100 лет, в 1956 г., была сооружена подводная коаксиальная магистраль между Европой и Америкой для многоканальной телефонной связи.

В 1965—1967 гг. появились опытные  волноводные линии связи для  передачи широкополосной информации, а также криогенные сверхпроводящие  кабельные линии с весьма малым  затуханием. С 1970 г. активно развернулись работы по созданию световодов и оптических кабелей, использующих видимое и  инфракрасное излучения оптического  диапазона волн.

Создание волоконного  световода и получение непрерывной  генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в быстром  развитии волоконно-оптической   связи. К началу 80-х годов были разработаны и испытаны в реальных условиях волоконно-оптические системы связи. Основные сферы применения таких систем — телефонная сеть, кабельное телевидение, внутриобъектовая связь, вычислительная техника, система контроля и управления технологическими процессами и т. д.

В России и других странах  проложены городские и междугородные  волоконно-оптические линии связи. Им отводится ведущее место в  научно-техническом прогрессе отрасли  связи.

 

 

1.2. ВИДЫ  ЛИНИИ СВЯЗИ И ИХ ОСНОВНЫЕ  СВОЙСТВА 

[в  начало]

На современном этапе  развития общества в условиях научно-технического прогресса непрерывно возрастает объем  информации. Как показывают   теоретические и экспериментальные (статистические) исследования, продукция отрасли связи, выражающаяся в объеме передаваемой информации, возрастает пропорционально квадрату прироста валового продукта народного хозяйства. Это определяется необходимостью расширения взаимосвязи между различными звеньями народного хозяйства, а также увеличением объема информации в технической, научной, политической и культурной жизни общества. Повышаются требования к скорости и качеству передачи разнообразной информации, увеличиваются расстояния между абонентами. Связь необходима для оперативного управления экономикой и работы государственных органов, для повышения обороноспособности страны и удовлетворения культурнобытовых потребностей населения.

В эпоху научно-технической  революции связь стала составным  звеном производственного процесса. Она используется для управления технологическими процессами, электронно-вычислительными  машинами, роботами, промышленными  предприятиями т. д. Непременным  и одним из наиболее сложных и  дорогостоящих элементов связи  являются линии связи (ЛС), по которым  передаются информационные электромагнитные сигналы от одного абонента (станции, передатчика, регенератора и т.д.) к  другому (станции, регенератору, приемнику  и т. д.) и обратно. Очевидно, что  эффективность работы систем связи  во многом предопределяется качеством  ЛС, их свойствами и параметрами, а  также зависимостью этих величин  от частоты и воздействия различных  факторов, включая мешающие влияния  сторонних электромагнитных полей.

Различают два основных типа ЛС:  
- линии в атмосфере (радиолинии РЛ)  
- направляющие линии передачи (линии связи).

Отличительной особенностью радиолиний является распространение  электромагнитных сигналов в свободном (естественном) пространстве (космос, воздух, земля, вода и т. д.). Дальность РЛ может простираться от нескольких сотен  метров, как, например, при первой радиопередаче, осуществленной великим русским  ученым А. С. Поповым в 1895 г., до сотен  миллионов километров—расстояния  между автоматическими космическими аппаратами и земными станциями.

Отличительной особенностью направляющих линий связи является то, что распространение сигналов в них от одного абонента (станции, устройства, элемента схемы и т. д.) к другому осуществляется только по специально созданным цепям и  трактам ЛС, образующим направляющие системы, предназначенные для передачи электромагнитных сигналов в заданном направлении с должными качеством  и надежностью.Вышеуказанные особенности  РЛ и ЛС определяют их основные свойства и области применения. Так, РЛ используются для осуществления связи на различные  расстояния, часто между абонентами, находящимися в движущемся относительно друг друга состоянии.

Характер распространения  электромагнитных сигналов в различных  средах в первую очередь зависит  от частоты радиосигнала (несущей  частоты). В соответствии с этим различают  следующие типовые диапазоны  длин волн и радиочастот:  
 

Сверхдлинные волны (СДВ)    Длинные волны (ДВ)    Средние волны (СВ)    Короткие волны (КВ)    Ультракороткие волны (УКВ)    Дециметровые волны (ДЦМ)    Сантиметровые волны (СМ)    Миллиметровые волны (ММ)    Оптический диапазон

100... 10 км (3...30 кГц)    10 ... 1 км (30 ... 300 кГц)    1,0... 0,1 км (0,3... 3 МГц)    100... 10 м (3...30 МГц)    10 ... 1 м (30 ... 300 МГц)    1 ... 0,1 м (0,3 ... 3 ГГц)    10... 1 см (3...30 ГГц)    10... 1 мм (30... 300 ГГц)    10... 0,1 мкм

Основные  виды линий связи

Основные виды линий  связи делятся на проводные и  беспроводные. В проводных линиях связи физическая среда, по которой  распространяются сигналы, образует механическую связь между приемником и передатчиком. Беспроводные линии связи характеризуются  тем, что отсутствует какая-либо механическая связь между передатчиком и приемником, а носителем информации являются электромагнитные волны, которые  распространяются в окружающей среде.

Проводные линии связи

По конструктивным признакам проводные линии делятся  на:

воздушные, которые  представляют собой провода без  каких-либо изолирующих или экранирующих оболочек, проложенные между столбами и весящие в воздухе; 
кабельные, которые состоят из проводников, заключенных, как правило, в несколько слоев изоляции.

По воздушным  линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются для передачи компьютерных данных. Скоростные характеристики и помехозащищенность этих линий  оставляют желать лучшего. Проводные  линии связи быстро вытесняются  кабельными.

Кабельные электрические  линии связи делятся на три  основных вида: кабель на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальный кабель с медной жилой, также волоконно-оптический кабель.

Скрученная пара проводов называется витой парой [twisted pair]. Провода скручиваются для устранения взаимного влияния между электрическими токами в проводниках. Витая пара существует в экранированном варианте [Shielded Twisted Pair, STP], когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированная [Unshielded Twisted Pair, UTP], когда изоляционная оболочка отсутствует. Одна или несколько  витых пар сводятся в кабели, имеющие  защитную оболочку.

Неэкранированная  витая пара имеет широкий спектр применения. Она используется как  в телефонных, так и в компьютерных сетях. В настоящее время кабель UTP является популярной средой для передачи информации на короткие расстояния [около 100 метров] Кабели на основе витой пары в зависимости от электрических  и механических характеристик делятся на 5 категорий. В компьютерных сетях широко применяются кабели 3 и 5 категорий, которые описаны в американском стандарте EIA/TIA-568А.

Кабель категории 3 предназначен для низкоскоростной  передачи данных. Для него определяется затухание на частоте 16 МГц и должно быть не ниже 13.1 дБ при длине кабеля 100 метров. Кабель на витой паре категории 5 характеризуется затуханием не ниже 22 дБ для частоты 100 МГц при длине  кабеля не более 100 метров. Частота 100 МГц  выбрана потому, что кабель этой категории предназначен для высокоскоростной передачи данных, сигналы которых  имеют значимые гармоники с частотой примерно 100 МГц.