Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Сигналы электросвязи и их основные характеристики



 

2.2.1 Телефонный (речевой) сигнал

Как известно, речь основана на использовании звуковых колебаний. Колебательные движения частиц упругой среды - воздуха, вызывающие слуховое ощущение, называют звуком. Процесс распространения звуковых колебаний принято называть звукобой волной, а пространство, в котором распространяются звуковые волны, - звуковым полем.

В телефонной аппаратуре воспроизведение звуков обусловлено ко­лебательным движением определенных деталей. Так, звучание телефона происходит вследствие колебаний его мембраны. Она создает колебания воздуха, которые и воспринимает наше ухо.

Звуковые колебания, возникнув в какой-либо точке среды, распро­страняются во всех направлениях от источника звука. Скорость распро- i ранения звуковых колебаний в воздухе при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 °С - 343 м/с, причем она изменяется в зависи­мости от влажности и температуры воздуха.

При распространении звуковых колебаний в каждой точке звуковой волны создается определенное изменение давления воздуха, которое назы- вается звуковым. Временная зависимость изменения давления по форме аналогична временной зависимости движения, создающего звук объекта (например, голосовых связок человека). По звуковому давлению можно су­дить о силе звука. Звуковое давление в Международной системе единиц выражается в паскалях (Па).

Звуковая волна в каждой точке поля характеризуется определенной интенсивностью (силой звука), под которой понимают энергию звуковой волны, проходящей за 1 с через площадь 1 м2, расположенную перпенди­

 

кулярно направлению распространения волны. Интенсивность звука выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м").

 

Простейшим колебанием является равномерное гармоническое (или синусоидальное) колебание (рис. 2.2), которое принято характеризовать амплитудой А, периодом Т и частотой f.

 

Наибольшее отклонение, которого достигает колеблющееся тело за период колебания (считая от положения равновесия), называется амплиту­дой колебания. Чем больше амплитуда, тем больше звуковое давление и сильнее звук. Синусоидальный сигнал дважды дает амплитудное значе­ние - на положительном и отрицательном полупериоде.

Звуковая волна, встречая на своем пути тело, способное колебаться, приводит его в колебательное движение. Так, достигая ушной раковины человека, звуковая волна приводит в колебание систему органа слуха, ко­торая передает эти колебания в кору большого полушария головного моз­га, где они и создают ощущение звука.

Различают три элемента слухового восприятия; высоту (тон), гром­кость и тембр звука. Высота звука зависит от частоты звукового колеба­ния, с возрастанием которой увеличивается высота звука. При высоких частотах ухо человека теряет способность воспринимать звуковые колеба­ния. Громкость звука является количественной характеристикой слухового ощущения и зависит от звукового давления. Звуковое колебание при час­тоте, когда громкость минимальна и звук едва слышен, называется поро­гом слышимости. Верхний предел восприятия интенсивности звука назы­вают порогом болевого ощущения.

Областью слухового восприятия (рис. 2.3) называется область звуко­вых колебаний, заключенная между частотными характеристиками порога слышимости (кривая 1) и порога болевого ощущения (кривая 2). Тембр оп­ределяется наличием в звуковых колебаниях, кроме колебаний основной частоты, дополнительных колебаний с иными частотами.

Каждый звук голоса человека является сложным колебанием, со­стоящим из ряда простых колебаний, различных по частоте и силе, по ха­рактеризующихся частотой основного колебания (тона). Частота импуль­сов основного тона речи лежит в пределах от 50...80 Гц (очень низкий го­лос — бас) до 200...250 Гц (женский и детский голоса). Сложные сигналы основного тона содержат более 40 гармоник, амплитуда которых убывает с ростом частоты. При разговоре частота первой гармоники основного то­на меняется в значительных пределах, особенно при переходе от гласных 3bvков к согласным и наоборот.


Диаграмма области слухового восприятия

Слышимые звуки субъективно оцениваются человеком по громкости, зависящей от силы, частоты и индивидуальных особенностей слуха. Отождествлять понятия «громкость» и «сила звука» нельзя, так как физиологическая особенность слуха такова, что ощущение громкости возрастает во много раз медленнее, чем фактическая сила звука.

В системах телефонной связи учитывают адаптацию слуха и маски­ровку звуков. Адаптацией слуха (приспособляемостью) называется свой­ство уха менять во времени порог слышимости в зависимости от уровня внешнего звукового воздействия, причем значительное звуковое воздейст- м с повышает порог слышимости, который восстанавливается после пре­кращения воздействия внешнего звука через единицы или десятки секунд. Явление ослабления слышимости полезного звука на фоне одновременно воздействующего меняющегося звука называется маскировкой звуков. В ре­зультате маскировки порог слышимости повышается.

В телефонии приходится сталкиваться со сложными звуковыми колебаниями, состоящими из большего или меньшего числа простых колеба­ний Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока и из легких человека через голосовые связки и полости рта и носа.

Звуки речи представляют собой непериодическую функцию, кото- р, о можно разложить в ряд Фурье и рассматривать как периодические ко­лебания в спектре частот от 80 до 12 000 Гц. Ухо человека может воспри­нимать звуковые колебания с частотой 16...20 000 Гц.

В процессе разговора происходит усиление отдельных областей частот, гак называемых формант, которыми определяется разборчивость ре­чи. Большинство формант расположено в полосе частот 300---3 400 Гц. Эта часть спектра, получившая название эффективно передаваемой полосы частот, рекомендована Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи и является стандартом для всех телефонных линий.

Средняя мощность телефонного сигнала на так называемых интер­валах активности (в отсутствие длительных пауз) составляет 88 мкВт. Од­нако в речи 75 % времени занимают паузы, поэтому средняя мощность те­лефонного сигнала, измеренная в час наибольшей нагрузки (ЧНН), с уче­том сигналов управления - набора номера, сигнала вызова и так далее со­ставляет 32 мкВт. Максимальная мощность телефонного сигнала, вероят­ность превышения которой исчсзающе мала, равна 2 220 мкВт, а мини­мальная мощность сигнала, который еще слышен на фоне шумов, принята равной 0,22 мкВт,


Пик-фактором речевого сигнала называют отношение его макси­мальной мощности к средней. В логарифмических единицах пик-фактор речи равен

Диапазон изменения мощности звуков речи, как правило, выражают в логарифмическом масштабе, измеряют в децибелах (дБ) и называют ди­намическим диапазоном речевого сигнала:


 

Влияние шумов на качество телефонной связи характеризуется сле­дующими данными: при мощности 0.017 8 мкВт шумы едва различимы; при мощности 0,178 мкВт разборчивость речи еще достаточна; при мощ­ности 1,78 мкВт разборчивость речи затруднена и качество связи неудов­летворительно.

 

Важной характеристикой любого сигнала является количество ин­формации. переносимой им в единицу времени, т. е. его информационная емкость, измеряемая в бит/с. Для непрерывного (аналогового) сигнала ко­личество информации определяется как

где - ∆F - ширина спектра сигнала: Рср - средняя мощность сигнала: Рш-мощ­ность шумов,

При условии, что ширина спектра речи составляет 3 100 Гц, сред­няя мощность речевого сигнала на интервалах активности - 88 мкВт, допустимая мощность шума - 0.117 8 мкВт и при этом 75 % времени в речи составляют паузы, то количество информации в речевом сигнале 7= 8 000 бит/с.

 

 

2.2.2Сигналы звукового вешания

Источником звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты или голос человека.

Динамический диапазон сигналов вещательной передачи составляет от 30 до 70 дБ. Средняя мощность сигнала вещания существенно зависит от уровня усреднения. В точке с нулевым измерительным уровнем (т. е. при наличии длительных пауз) средняя мощность составляет 923 мкВт при ус­реднении за час, 2 230 мкВт - за минуту и 4 500 мкВт - за секунду. Мак­симальная мощность вещания составляет 8 000 мкВт.

Частотный спектр сигнала вещания расположен в полосе частот от до 20 000 Гц. При передаче как телефонного сигнала, так и сигналов вещания полоса пропускания ограничивается. Для достаточно высокого качества (каналы вешания 1-го класса) эффективная полоса составляет 50 ..10 000 Гц.

2.2.3Факсимильный сигнал

Факсимильной связью называется передача неподвижных изображе­ний (рисунков, чертежей, фотографий, газетных полос и пр.) по каналам электросвязи [3; 4]. Факсимильные сигналы получают в результате элек- трооптического анализа, заключающегося в преобразовании светового по­тока, отражаемого элементарными площадками изображения в электриче­ские сигналы. В приемнике полученный электрический сигнал возбуждает некоторое физическое воздействие, окрашивающее элементарные площад­ки носителя записи, в результате чего получается копия передаваемого изображения.

Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется требуемым качеством передачи изображения (разрешающей способно­стью, скоростью развертки) и может составлять 732, 1 100, 1 465 Гц для стандартных скоростей разверток. Динамический диапазон составляет примерно 25 дБ, пик-фактор 4,5 дБ при 16 градациях яркости.

Количество информации для полутонового изображения с 16 града­циями яркости составляет около 12 кбит/с.

 

2.2.4Телевизионный сигнал

Для передачи подвижных (динамических) изображений широко исполь­зуется телевизионный сигнал, состоящий из отдельных кадров. В телевидении, как и при факсимильной связи, первичный сигнал формируется методом раз­вертки. Спектр телевизионного сигнала (видеосигнала) зависит от характера передаваемого изображения, но его структура в основном определяется раз­верткой. Энергетический спектр телевизионного сигнала сосредоточен в полосе частот 0...6 МГц. Динамический диапазон телевизионного сигнала состав, ляет 40 дБ, пик-фактор - 4,8 дБ, а информативность - 80 Мбит/с.

 

2.2.5 Телеграфные сигналы и сигналы передачи данных

   
+ 1 +  
— 1
Рис. 2.4. Телеграфные сигналы: - однополярные импульсы; 6 - двухполярные импульсы

 
 

Первичные телеграфные сигналы и сигналы передачи данных имеют вид последовательных однополярных или двухполярных импульсов (рис. 2.4. Длительность импульсов определяется скоростью передачи, измеряемой в бодах. Тогда величина Fj = 1 /tи называется тактовой частотой, которая численно равна скорости передачи. Сигналы постоянного тока (одно- и двух полюсные) применяют при передаче сообщений на сравнительно короткие расстояния (как правило, не превышающие 300...400 км) по кабельные и воздушным линиям

 

(физическим цепям). На магистральных линиях передачу ведут двоичными сигналами переменного тока (рис. 2.5), обычно модулированными по


 

 

частоте, а в качестве линий используют преимущественно телефонные каналы. Это позволяет получать в одном телеграфном канале до 44 независимых каналов. Для этого применяется аппаратура тонального телеграфирования.

 

Для дискретного сигнала, которым являются телетрафные сигналы и сигналы передачи данных, количество информации определяется как

J = FT- log2 N,

где Ff — тактовая частота, N- число уровней логического сигнала. Для двухуровнего сигнала количество информации J = Ft.

2.3 | Сети электросвязи

Связь между абонентными устройствами осуществляется с помощью узлов коммутации, в которых информация концентрируется, а затем на­правляется по определенным путям. Для этого узлы коммутации соединя­ются между собой линейными сооружениями (соединительными линия­ми), в которые входят системы каналообразующего оборудования, органи­зующие необходимые пучки каналов по кабельным, радиорелейным и спутниковым линиям связи. Совокупность узлов коммутации оконеч­ных абонентских устройств и соединяющих их каналов и линий называют сетью связи.

Действующие средства связи в нашей стране объединены в Единую автоматизированную сеть связи (ЕАСС). Сеть ЕАСС предназначена для передачи различных видов информации: телефонных и телеграфных со­общений, программ звукового вещания и телевидения, передачи газет, . iaHHbix и фототелеграмм. Она объединяет в одно целое средства электри­ческой связи всех ведомств и министерств (кабельные, радиорелейные, оп­тические, воздушные, радиолинии, ионосферные линии и каналы, созда­ваемые через искусственный спутник Земли). Направляя их развитие по единому плану, а также все сети магистральной, зоновой (областной), сельской и городской связи, обеспечивая их развитие в едином автомати­зированном комплексе с единой нумерацией и коммутацией.

В инженерном отношении сеть представляет собой широко разветв­ленную сеть каналов связи с большой пропускной способностью и высо­ко;: верностью передачи информации. Сеть базируется на целесообразно размещенных по стране узлах автоматической коммутации, соединенных между собой большими пучками каналов. Она включает электронно-вычислительный центр, где информация обобщается и систематизируется (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Система электросвязи

 

 

Составными частями сети являются следующие:

- автоматическая телефонная сеть (ТФ);

- телеграфная сеть (ТГ);

- сеть передачи данных (ПД);

- сеть звукового вещания (ЗВ);

- сеть факсимильной связи (ФСК); компьютерная сеть (ВТ);

- сеть телевизионного вешания (ТВ); ведомственные сети и др.

Сети связи бывают коммутируемыми и некоммутируемыми. Се называется коммутируемой, если тракт передачи информации создается п запросу абонента на время передачи сообщения, и некоммутируемой, к гда тракт передачи обеспечивается постоянным соединением между опр деленными абонентами, и нет необходимости в коммутации.

Сеть ЕАСС подразделяется на первичную и вторичную. Первичн

сеть представляет собой совокупность всех типовых каналов связи и гpyпповых трактов без подразделения по назначению и видам, а вторичная сеть состоит из каналов определенного назначения (телефонных, телеграфных, вещания телевидения, передачи газет и др.). Первичная сеть является единой для всех потребителей каналов и представляет собой базу для вторичных. Первичная сеть ЕАСС охватывает всю территорию страны и по территориальному признаку подразделяется на магистральные и зоновые первичные сети (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Построение сети: а - магистральной; б - зоновой

 

Зоновая сеть организуется в пределах одной-двух областей (или рес пуолик, краев). Она подразделяется на внутризоновую и местную Внутри зоновая связь соединяет областной (республиканский, краевой) центр с рай онами. Местная связь включает сельскую связь (райцентр с колхозами совхозами и рабочими поселками) и городскую связь. Магистральная сеть соединяет Москву с центрами зон (областей, республик, краев), а также зоны между собой (рис. 2.7, а). Внутриобластная (внутризоновая) сеть яв- (яется сстыо областного, краевого или республиканского (в республиках без областного деления) значения, Эта сеть обеспечивает связью област­ной. краевой или республиканский центр со своими городами и районны­ми центрами и последние между собой, а также выход их на магистраль­ную сеть (рис. 2.7, б).

Наиболее разветвленной вторичной сетью является Общегосударст­венная автоматическая коммутируемая телефонная сеть (ОАКТС). Она представляет собой совокупность автоматических телефонных станций, узлов коммутаций каналов, линий телефонной сети и оконечных абонент­ских устройств. Эта сеть предназначена для удовлетворения потребностей населения, учреждений и организаций в передаче телефонных сообщений в пределах страны.

Сеть ОАКТС строится по принципам, которые зависят от построения первичной сети Вся территория страны разделена на зоны. Зона - это часть территории, на которой все абоненты телефонной сети охватываются единой семизначной нумерацией. Территория зоны, как правило, совпада­ет с территорией административной области, края или республики, не имеющей областного деления.

Зоновая телефонная сеть состоит из множества местных телефонных сетей, расположенных на территории зоны. Местные телефонные сети раз­деляются на городские (ГТС), обслуживающие город и ближайшие приго­роды. и сельские (СТС), обеспечивающие связь в пределах сельского ад­министративного района. Существует также учрежденско-производственная автоматическая телефонная сеть (УПАТС), которая служит для внутренней связи предприятий, учреждений, организаций. Она нередко соединена с теле­фонной сетью общего пользования (ТФОП), но может быть и автономной.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.