3. Измерение помехозащищенности канала ТЧ

В канале ТЧ действуют помехи разного происхождения. При передаче по линейному тракту сигнал подвергается воздействию аддитивной помехи. Аддитивная помеха существует вне зависимости от передаваемого сигнала. К ней относятся собственные помехи линии, входные цепи усилителей, помехи от линейных переходов, атмосферные и внешние помехи. Другим видом помех являются помехи мультипликативные, возникающие лишь при наличии сигнала. К их числу следует отнести помехи, обусловленные нелинейностью промежуточных усилителей линейного тракта (нелинейные помехи).

При передаче речи помехи маскируют слабые звуки и тем самым снижают ее разборчивость. Помеха, спектр которой совпадает со спектром передаваемого речевого сигнала, является особенно неприятной, так как в паузе может прослушиваться в виде постороннего разговора, отвлекающего внимание абонента. Такую помеху называют внятным переходным разговором.

Мешающее действие помехи определяется не только ее уровнем и спектральным составом, но и уровнем сигнала. То есть мешающее действие помехи не может быть однозначно определено при отсутствии сведений об уровне полезного сигнала. Общепринято оценивать мешающее действие помехи с помощью измерения отношения сигнал-помеха или при логарифмических единицах – разности уровней сигнала и помехи:

α = 10 lg (Pc / Pп) = Lс – Lп. (3.1)

Величина α определяет помехозащищенность канала. Влияние помех можно оценить также по напряжению или мощности помех на выходе канала, т.е. в точке с известным относительным уровнем. Удобно эту оценку производить в точке нулевого относительного уровня, так как эти значения легко пересчитать для точки с любым относительным уровнем.

Для определения защищенности от внятного переходного влияния между каналами ТЧ на ближнем и дальних концах измеряют напряжения, наведенные в канале при подаче тока измерительной частоты во влияющий канал. Измерения выполняют в четырехпроводном тракте в обоих направлениях передачи. Вход подверженного влиянию канала и выход влияющего канала при измерениях должны быть нагружены на резисторы с сопротивлением 600 Ом.

Предварительно во всех измеряемых каналах проверяют номинальное значение остаточного усиления канала. Затем поочередно на входы влияющих каналов подают сигнал частотой 800 Гц с уровнем 13 дБм, а на выходе канала, подверженного влиянию в точке номинального относительного уровня +3 дБн измеряют влияющий сигнал на частоте 800 Гц.

Для определения защищенности от внятных переходных влияний между направлениями передачи и приема одного и того же канала ТЧ измеряют уровень на выходе тракта приема на ближнем конце при подаче сигнала с измерительной частотой в тракт передачи того же канала. При этом тракты передачи и приема на противоположном конце должны быть нагружены на резисторы с сопротивлением 600 Ом. Защищенность определяют по результатам измерений из следующего выражения:

α впв = 20 lg Uc / Uвпв или α впв = Lc – Lвпв, (3.2)

где Uc (Lc), мВ (дБм), – уровень (напряжение) на выходе канала;

Uвпв (Lвпв), мВ (дБм), – измерительный уровень (напряжение) внятного переходного влияния.

Измерения следует выполнять в часы минимальной загрузки системы передачи.

Для измерения напряжений продуктов паразитной модуляции в каналах ТЧ, вызванных модуляцией несущих частот и сигнала помехами, возникающими в цепях питания (в оборудовании преобразования и линейном тракте), на вход четырехпроводного тракта и измеряемого канала от измерительного с 600-омным выходом подают сигнал с частотой 800 Гц с измерительным уровнем – 13 дБм (защищенность генератора от продуктов паразитной модуляции должна быть не менее 78 дБ). На выходе четырехпроводного тракта этого же канала (в точке номинального относительного уровня +4 дБм) избирательным ИУ или анализатором напряжений вначале измеряют напряжение основного сигнала, а затем напряжения продуктов паразитной модуляции на частотах (800±50 Гц; 800±100 Гц; при этом плавно изменяют настройку анализатора на частоту и находят четко выраженный максимум). Для измерений следует использовать анализатор напряжений, обеспечивающий подавление частот, отстоящих от измеряемой частоты на ±50 Гц не менее чем на 87 дБ. Перед измерением проверяют номинальное значение остаточного усиления канала. Защищенность канала ТЧ от продукта паразитной модуляции в децибелах определяют по формуле

α пм = 20 lg Uc / Uмп, (3.3)

где Uc, мВ, – напряжение основного сигнала в точке номинального относительного уровня 4 дБм; Uпм, мВ, – напряжение продукта паразитной модуляции в этой же точке.

Измерения следует выполнять в часы наименьшей нагрузки систем передачи. Длительность передачи токов с измерительными уровнями более 10 дБм0 должна быть не более 6 с.

При измерении помехозащищенности канала ТЧ от помех нелинейного происхождения необходимо использовать измерительный сигнал, максимально приближающийся по своим статистическим свойствам к реальному многоканальному сигналу.

В общем случае уровень средней мощности LМ(0), дБм0, многоканального сигнала в точке с нулевым измерительным уровнем для систем с числом каналов N более 240 определяется выражением

LМ(0) = Lk(0) +10 lg N (3.4)

где Lk(0) – уровень средней мощности в точке нулевого измерительного уровня, равный » –14 дБм0.

Имитация сигнала многоканальных систем передачи белым шумом. Ранее было показано, что значительная часть помех системы зависит от уровня загрузки, так как от нее, в свою очередь, зависит степень нелинейных искажений. Таким образом, для оценки качества функционирования аппаратуры необходимо имитировать загрузку каналов. Загрузку канала удобно имитировать с помощью белого шума. Белый шум, во-первых, имеет однородный энергетический спектр и, во-вторых, распределение по закону Гаусса. Таким образом, белый шум может использоваться в качестве модели многоканального сигнала при числе каналов N>240.

При имитации номинального уровня загрузки многоканального тракта мощность белого шума следует определять с помощью уравнения 3. При числе каналов N<240 многоканальный сигнал существенно отличается от сигналов с гауссовским распределением. В международной практике для 12<N<240 загрузка белым шумом выбирается на основе соотношения

Lш(0) = – 1 + 4 lg N, дБм0. (3.5)

Широко используется загрузка белым шумом для моделирования многоканального сигнала, образованного цифровыми и телеграфными сигналами. При N>12 уровень средней мощности белого шума в этом случае определяется соотношением

Lш(0) = – 10 + 10 lg N, дБм0. (3.6)

Белый шум с уровнями мощности, выбранными на основе приведенных соотношений, является удовлетворительной моделью номинального уровня загрузки только в том случае, если полоса частот белого шума ограничена так же, как и полоса частот системы передачи. Обычно спектр шума ограничивают, пропуская сигнал от генератора через последовательно включенные фильтры нижних и верхних частот.

Загрузив тракт белым шумом, имитирующим обычный многоканальный сигнал, необходимо измерить результирующие помехи. Эти измерения заключаются в поочередном включении ряда полосовых заграждающих фильтров, средние частоты которых находятся в пределах спектра белого шума. Эти фильтры создают на входе испытательный сигнал, от которого свободны отдельные, так называемые «тихие» каналы. При отсутствии нелинейных искажений эти каналы должны быть свободны от помех такого рода. На практика на выходе этих каналов имеются как собственные помехи, так и продукты, связанные с нелинейными искажениями. На выходе приемного устройства с помощью узкополосного ИУ, настроенного на частоту полосового заграждающего фильтра, измеряются помехи и продукты нелинейных искажений. Из спектра белого шума с помощью фильтров НЧ и ВЧ формируется спектр, ширина которого занимает полосу, равную полосе частот тракта передачи. Этим испытательным сигналом нагружается аппаратура. На приемной стороне шум имеет место в любом из каналов. Если из совокупности имеющихся каналов выбрать один, назовем его контрольным, то в нем можно измерить уровень шума L1. Повторим эксперимент, удалив из исходного спектра с помощью фильтра участок спектра, соответствующий контрольному каналу. На приемной стороне в незагруженном «тихом» канале появятся помехи, уровень которых L2 может быть измерен тем же узкополосным измерителем. Под помехозащищенностью в этом случае понимается логарифмическое отношение мощности шума в измерительном канале при полной загрузке белым шумом измеряемого тракта к мощности помех в этом канале при загрузке белым шумом всего тракта, за исключением измерительного канала.

Структурная схема измерительной аппаратуры изображена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Структурная схема измерительной аппаратуры

Рисунок 3.1. Структурная схема измерительной аппаратуры

Измерительный сигнал от генератора шума после усиления поступает последовательно на два фильтра – НЧ и ВЧ. Усилитель необходим для компенсации затухания, вносимого фильтрами в полосе пропускания. Фильтры с помощью переключателей П1 – П4 могут участвовать в формировании исходного спектра либо могут быть отключены. Нужная пара фильтров НЧ и ВЧ выбирается в зависимости от типа системы передачи, на которой происходят измерения. Эти фильтры помогают формировать исходный спектр испытательного сигнала в полосе fн – fв (см. рисунок 3.1). С помощью переключателей П5 – П6 можно включить полосовой фильтр, который устранит спектральные компоненты шума в контрольном канале. Уровень выходного сигнала контролируется с помощью широкополосного ИУ. Необходимый уровень на выходе устанавливается с помощью аттенюатора.

Приемное устройство состоит из входного аттенюатора, полосового пропускающего фильтра и широкополосного измерителя уровня. С помощью аттенюатора добиваются одинаковых показаний измерителя уровня при включенном и выключенном полосовом заграждающем фильтре. Разность затуханий аттенюатора и определяет помехозащищенность.

Собственные помехи в канале, уровень мощности которых не зависит от загрузки, можно оценить, отключив шумовой генератор. Разность меду помехозащищенностью и защищенностью от собственных помех позволяет судить об уровне помех от нелинейных искажений.

Оценка погрешности измерения помехозащищенности. Как следует из рисунка 3.1, помехозащищенность зависит от уровня шума на выходе передающего устройства измерителя. Точность установки уровня мощности шума определяется классом точности измерителя мощности передающей части прибора и выходного аттенюатора. Прямое влияние на точность измерения помехозащищенности оказывает неравномерность спектральной плотности мощности шума, так как первоначально измеряемый уровень мощности шума в измерительном канале при включенном полосно-заграждающем фильтре зависит от этого параметра. Общая погрешность, вносимая передающим устройством измерителя, может быть определена из соотношения

(3.7)

для линейной зоны,

(3.8)

для нелинейной зоны. Здесь δа1 – погрешность измерения помехозащищенности; δатт1 – погрешность аттенюатора; δинд1 – погрешность измерителя шума; δf – неравномерность спектральной мощности в полосе частот на выходе передающей части измерителя.

Влияние параметров приемного устройства на погрешность измерения зависит от применяемого метода измерения. При использовании метода компенсации, т.е. восстановления на индикаторе приемника первоначального уровня, единственным источником погрешности является неточность установки затухания аттенюатора, по которому производится отсчет значения помехозащищенности. Если же значения помехозащищенности отсчитываются по шкале индикатора, то должна быть учтена его погрешность. Погрешности, возникающие в приемной части измерительного устройства, могут быть учтены следующим образом. При измерении помехозащищенности методом компенсации δа2 = δатт2.

При измерении помехозащищенности с отсчетом по аттенюатору и индикатору

, (3.9)

где δа2 – погрешность измерения помехозащищенности, возникающая в приемном устройстве; δатт2 – погрешность аттенюатора; δинд2 – погрешность индикатора приемной части измерителя.

На основании приведенных соотношений обща погрешность измерения помехозащищенности с учетом приемной и передающей части измерительного устройства составит:

(3.10)

для линейной зоны и

(3.11)

для нелинейной зоны.

Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.