Расчет соединительной линии звукового вещания

Содержание

 

 

1 Перечень исходных данных для проектирования 4

2 Назначение соединительной линии 5

3 Основные параметры качества соединительной линии 7

3.1 Принципы корректирования амплитудно-частотных искажений 10

4 ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА 20

5 ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ПОМЕХ 24

6 ОБОСНАВАНИЕ МЕСТА ВКЛЮЧЕНИЯ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО КОНТУРА 27

7 Расчет характеристики затухания  соединительной линии 29

8 Расчет характеристики затухания колебательного контура 32

9 Расчет элементов корректирующего контура 35

10 Расчет номинальных уровней на входе и выходе соединительной линии и колебательного контура 38

Заключение 39

Литература 40

 

 

1 Перечень исходных  данных для проектирования

 

Диаметр жил симметричной пары кабеля d=0.8мм.

Длина СЛ  l=10 км.

Параметры кабеля используемого  в качестве соединительной линии  приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Параметры  соединительного кабеля

f, кГц	α, Нп/км	β, рад/км	|zв|, Ом	-φo	|zв|Cosφ, Ом	|zв|Sinφ, Ом
Диаметр жилы d = 0.8 мм, R = 72.2 Ом/км, С = 0.033 мкФ/км
0.05	0.019	0.019	2640	45	1840	1860
0.1	0.027	0.029	1864	45	1325	1310
0.3	0.046	0.05	1051	44	754	738
1	0.082	0.087	578	43	424	396
3	0.133	0.151	340	39	262	217
10	0.202	0.36	200	29	175	97

 

В таблице 1 обозначено:

f-частота сигнала;

α-коэффициент распространения;

β-коэффициент фазы;

Z_В-волновое сопротивление.             

 

Рабочая полоса частот и неравномерность частотной  характеристики затухания должны соответствовать  нормам первого класса качества ГОСТ 11515-91.

 

 

2 Назначение соединительной линии

 

 

Соединительные  линии (СЛ) связывают между собой  различные территориально разобщённые  вещательные аппаратные. Они служат для передачи электрических сигналов вещательных программ из одной аппаратной в другую, а также для контроля и дистанционного управления. Иногда по СЛ осуществляют также дистанционное  питание необслуживаемых устройств  и служебную телефонную связь.

СЛ предназначены  для соединения аппаратных тракта формирования программ с коммутационной распределительной  аппаратной (КРА), КРА с оконечной  междугородной вещательной аппаратной (ОМВА), передатчиком, центральной станцией проводного вещания (ЦСПВ) или станцией проводного вещания (СПВ); ОМВА с каналом  звукового вещания (КЗВ); ЦСПВ с СПВ; а также междугородного канала звукового  вещания с передатчиком и СПВ.

Соединительные  линии организуются:

• cпециальной аппаратурой соединительных линий;
• на поднесущих частотах в телевизионных стволах радиорелейных систем передачи;
• аппаратурой уплотнения в кабельных системах передачи и телефонных стволах радиорелейных систем передачи;
• физическими цепями по низкой частоте.

В качестве примера  использования соединительной линии  в системе звукового вещания  приведем типовой тракт формирования программ и типовой тракт первичного распределения программ звукового вещания с магистральным или внутренним каналом звукового вещания (Рисунок 1 и 2 соответственно).

 

 

 

Рисунок 1 – Типовой тракт формирования программ звукового вещания

 

Рисунок 2 – Пример типового тракта первичного распределения программ звукового вещания с магистральным или внутренним каналом звукового вещания

 

В тракт формирования программ входят аппаратно-студийный  блок (АСБ), центральная аппаратная (ЦА), трансляционная аппаратная (ТА).

В состав тракта первичного распределения программ звукового вещания входят коммутационно-распределительные аппаратные и междугородная вещательная аппаратная, связанные между собой соединительными линиями.

Соединительные  линии связывают трансляционные пункты (ТП), находящиеся в зрелищных  предприятиях (в театрах и концертных залах) и в спортивных комплексах (на стадионах, в спортивных залах), с трансляционной (ТА) или центральной  аппаратной (ЦА) радиодома (РД); ЦА РД с  коммутационно-распределительной аппаратной (КРА); КРА с междугородной вещательной  аппаратной (МВА) междугородной телефонной станции (МТС), передающим радиоцентром (РЦ) и центральной станцией (ЦС) местного узла проводного вещания (УПВ); ЦС ПВ с  усилительными станциями проводного вещания (УС, ОУС, УПС) и т.д. При небольшом  количестве потребителей КРА совмещают  с ЦА РД.

 

 

 

3 Основные параметры качества соединительной линии

 

Нормируются следующие технические  характеристики СЛ:

- полоса передаваемых  частот;

- номинальные значения  максимальных уровней напряжений  на входе и выходе;

- номинальное значение  остаточного усиления;

- номинальное значение  входного и выходного сопротивления;

- неравномерность амплитудно-частотной  характеристики;

- коэффициент гармоник;

- защищенность от взвешенного  шума;

- защищенность от внятной  переходной помехи;

- отклонение выходного  уровня от номинального значения;

- изменение группового  времени прохождения;

- разность фаз в каналах,  организованных соединительными  линиями и образующих стереопару;

- защищенность от внятной  переходной помехи между каналами, организованными соединительными  линиями и образующими стереопару;

- разность уровней на  выходах каналов, организованных  соединительными линиями и образующих  стереопару;

- защищенность от продуктов  внутриполосной перекрестной модуляции  второго и третьего порядка;

- защищенность от продуктов  внеполосной перекрестной модуляции  первого и второго порядка;

Основными параметрами качества из приведенных выше являются: номинальный  диапазон частот, неравномерность амплитудно-частотной  характеристики, коэффициент гармоник, защищенность от помех.

Основные параметры  качества СЛ:

1. Номинальный диапазон частот.

Под номинальным  диапазоном частот понимают полосу частот от f_min  до f_max, в пределах которой неравномерность АЧХ не превышает заданной величины.

2. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики.

Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот. Неравномерность АЧХ оценивают либо изменениями коэффициента передачи К относительно коэффициента передачи К₀ на частоте 1 кГц:; либо изменениями затухания СЛ в полосе частот от f_min  до f_max : а = а_max - а_min. Очевидно, что первые два параметра тесно связаны между собою и не могут нормироваться отдельно. Для уменьшения неравномерности АЧХ используются различные способы ее корректировки, которые будут рассмотрены в Разделе 3.1. 

3. Коэффициент гармоник

Коэффициент гармонических  искажений — величина, выражающая степень нелинейных искажений устройства (усилителя и др.), равная отношению среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники при воздействии на вход устройства синусоидального сигнала и описывается следующей формулой:

 

,

 

где     n - номера гармонических составляющих;

m - номер наивысшей измеряемой гармоники;

P_n и U_n - соответственно мощность и напряжение гармоники с номером n.

Соединительные  линии с проводами из неферромагнитного  материала, используемые в диапазоне  звуковых частот, и корректирующие контуры, катушки индуктивности  которых не имеют ферромагнитных сердечников, являются линейными электрическими цепями. Они не вносят нелинейных искажений.

Линейные  трансформаторы (ЛТ), включенные на входе  и выходе СЛ, в силу формы своей  амплитудной характеристики, повторяющей кривую намагничивания, создают нелинейные искажения как при больших, так и при малых уровнях сигнала. Этой особенностью обладают и катушки индуктивности корректирующих контуров (КК) с ферромагнитными сердечниками. Уменьшения возникающих в этих элементах нелинейных искажений до приемлемой величины достигают конструктивными мерами и выбором уровней сигнала.

Источником  нелинейных искажений являются также  промежуточные усилители (ПУ). При нормировании коэффициента гармоник ПУ необходимо учитывать особенности корректирования АЧХ СЛ. Например, если АЧХ участка СЛ, следующего после ПУ, исправляют КК, включенным до ПУ, то наибольшая величина К_г ПУ может сместиться в область высших звуковых частот.

Особое положение  складывается при передаче по СЛ вещательных  сигналов при помощи модулированных по амплитуде токов высокой частоты. Различие затухания СЛ в области  нижней и верхней боковых полос  модуляции и наличие фазочастотных  искажений в этой области вызывают асимметрию спектра АМ колебания, а  это, в свою очередь, вызывает нелинейные искажения при последующем детектировании. При таком использовании СЛ нужно  нормировать величину К_г .

4. Защищенность от помех.

 

Влияние помех  оценивают с помощью понятия "защищенность":

 

,

 

где  P_c - номинальная мощность сигнала;

U_c - номинальное действующее значение напряжения сигнала на частоте 1 кГц;

P_п - мощность помехи;

U_п - действующее значение напряжения помехи.

 

Различают интегральную помеху, когда напряжение помех измеряют вольтметром с квадратичной характеристикой, и псофометрический шум, когда напряжение помех измеряют псофометром - вольтметром  с нормированными параметрами зарядно-разрядной  цепи и взвешивающим фильтром, учитывающим  различную чувствительность слуха  к звукам разных частот. Для оценки влияния переходных помех, наводимых  из одного канала в другой, пользуются понятием защищенности от внятной переходной помехи. Требуемая защищенность определяется уровнем помех в канале.

Норма на уровень помех  в СЛ устанавливается с учетом помех, обусловленных линейными  переходами от соседних пар кабеля, и помех от систем уплотнения СЛ, служащих для дистанционного управления и контроля, а также с учетом уровня вещательного сигнала, передаваемого  по СЛ. В свою очередь, норма на уровень  вещательного сигнала обусловлена  применяемым способом корректирования  АЧХ и допустимой величиной помехи от СЛ другим парам кабеля. Все нормы  на параметры качества СЛ взаимосвязаны, поэтому их устанавливают совместно, комплексно.

Не все  пары кабелей ГГС пригодны для  передачи вещательных сигналов, поскольку обладают недостаточным переходным затуханием. Для организации вещательных СЛ выбирают те пары кабелей ГГС, которые обладают наибольшей величиной переходного затухания по отношению к соседним парам и наименьшей величиной асимметрии.

Нормы параметров качества СЛ в соответствии с ГОСТ 11515-91 приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Нормы параметров качества соединительных линий звукового вещания

Параметры качества		Классы качества
		Высший	Первый	Второй
Номинальный диапазон частот		30 - 15000	50 - 10000	100 - 6300
Допускаемые отклонения АЧХ, дБ, не более	в области частот от fmin до 1.5fmin и от 0.66fmax до fmax от 1.5fmin до 0.66 fmax	-0.5
Продолжение таблицы 2
Коэффициент гармоник, %, не более	на частотах до 100 Гц включительно свыше 100 до 200 Гц включительно свыше 200 Гц	1.0   0.5 0.5	1.0   0.5 0.5	-   1.0 0.5
Защищённость от интегральной помехи, дБ		66	60	57
Защищённость от псофометрического  шума, дБ		64	60	57
Защищённость от внятной переходной помехи, дБ		74	70	60