Расчет соединительной линии звукового вещания (стр. 5 из 7)

При высокочастотной помехе вдоль линии укладывается значительная часть длины волны помехи или даже несколько длин волн. В проводах линии возникают продольные ЭДС помехи, и задача сводится к тому, чтобы уменьшить и уравнять их. Фазы продольных ЭДС помехи в обоих проводах одинаковы.

При равенстве амплитуд ЭДС токи, вызванные ими, направлены навстречу и взаимно компенсируются. В зависимости от соотношения расстояния, через которое провода цепи меняются местами, и длины волны помехи асимметрия может и уменьшаться и увеличиваться. Так, если это расстояние равно l/4, скрещивание приведет к увеличению помехи если оно равно l/8, то уровень помехи не изменится. Положительный эффект от скрещивания получается лишь в том случае, если оно сделано чаще, чем через l/8.

В особо ответственных случаях, например, для связи РД с передающим РЦ, в качестве СЛ используют экранированные пары. Так как расстояние между проводами цепей в кабеле невелико, преобладает электростатическое влияние. Его практически полностью устраняют, обвивая экранируемую пару лентой алюминиевой, оловянной, медной фольги или металлизированной бумаги. Электромагнитное влияние остается. Для его уменьшения жилы каждой пары свивают с различным шагом. Рассмотренные меры устраняют влияние вещательных цепей друг на друга и смежных телефонных цепей на вещательные цепи.

Для уменьшения влияния помех используют частотные предыскажения. Пусть имеется СЛ, на которую действует помеха. Будем считать, что амплитудно-частотные искажения СЛ полностью скомпенсированы. Предположим также, что энергия помех П сосредоточена преимущественно в области высших звуковых частот (см. график зависимости Sп от f).

Распределение энергии по спектру

звукового вещательного сигнала неодинаково: уровни сигнала на низших и высших частотах ниже, чем на средних. Поэтому в рассматриваемом случае отношение С/П будет наименьшим на высших частотах. Улучшить отношение С/П можно было бы, увеличив уровень сигнала, подаваемого на вход СЛ. Но это невозможно, так как максимальный уровень на средних частотах на входе СЛ нормирован. Он равен +17 дБ. Поэтому поднимают уровень сигнала лишь в области высших частот, что разрешается нормами. В спектре вещательного сигнала уровни на высших частотах на 10-20 дБ ниже, чем на средних. На эту же величину, т. е. до уровня на средних частотах. Для этого на входе СЛ включают предыскажающий контур ПК.. Затухание снижается по мере роста частоты. В результате действия ПК спектр сигнала исказится и отношение С/П в точке 3 возрастет. В конце СЛ включают восстанавливающий контур ВК, затухание которого возрастает с частотой. Он необходим для того, чтобы восстановить первоначальную форму спектра сигнала , т.е. устранить искусственно введенные амплитудно-частотные искажения. Соотношение между уровнями сигнала и помехи ВК. не изменяет, так как он в равной степени ослабляет и сигнал, и помеху. Однако благодаря форме частотной характеристики затухания ВК уменьшает в паузах передачи помеху лежащую в области высших звуковых частот.

Если энергия помехи сосредоточена в области низших частот, предыскажения состоят в подъеме низкочастотных составляющих спектра вещательного сигнала.

Система предыскажений обеспечивает наибольшее подавление помех в тех случаях, когда энергия помехи сосредоточена в области высших или низших частот, т.е. в тех случаях, когда спектры сигнала и помехи заметно различаются. Если энергия помехи распределена по спектру равномерно, то отношение С/П улучшается не более чем на 4-5 дБ. Если спектры сигнала и помехи одинаковы, применять предыскажения бесполезно.

Линейно-разделительные и защитные устройства

Для того чтобы создать стабильную работу вещательных трактов, необходимы дополнительные элементы. К ним относятся линейно-разделительные устройства.

В ряде участков канала вещания встречается задача распределения энергии звуковой частоты нескольким потребителям, СЛ которых подключаются к выходу одного усилителя. Это могут быть СЛ, подключаемые к выходу линейного усилителя студийного тракта или АЦ КРА, центральной усилительной станции проводного вещания и т. д. Рассмотрим недостатки этой структурной схемы:

Короткое замыкание на одной из линий. Если оно произошло близко к распределительной шине Ш, то произойдет замыкание выхода ЛУ. В случае заземления одного провода линии СЛ1 и другого провода любой другой линии СЛn также происходит замыкание выхода линейного усилителя ЛУ.

Подключение линий потребителей к выходу усилителя.

Схема с разделительными усилителями.

Схема с защитными устройствами.

Заземление одного из проводов вызывает асимметрию всех линий по отношению к земле. Такие линии более чувствительны к помехам, чем симметричные цепи. Кроме того, они сами будут создавать помехи линиям связи, если они проходят в общем кабеле. Помехи, появляющиеся на одной из линий, проходят через шину Ш на остальные линии. Напряжение этих помех может быть весьма значительным. Полное или частичное устранение этих недостатков производится при помощи линейно-разделительных устройств.

На структурных схемах, приведенных на рисунках выше, каждая линия СЛ подключена к шине Ш через линейно-разделительный усилитель ЛРУ. Вследствие этого невозможен переход помех, а также влияние короткого замыкания в линии на разделительную шину Ш. Такой метод защиты выхода линейного усилителя от воздействия поврежденных линий применяют в случаях, когда число соединительных линий невелико. При большом числе СЛ чаще применяют устройства, которые обеспечивают не полное разделение, а ослабление до допустимой величины помех и влияния короткого замыкания в линиях на распределительную шину Ш. Для осуществления этого необходимо:

-- устранить гальваническую связь между линиями с помощью симметричных трансформаторов, включенных в начале каждой из них;

--последовательно в начале каждой линии включить ограничивающее сопротивление r с тем, чтобы короткое замыкание в линии не вызывало перегрузку выхода линейного усилителя и существенно не отражалось на уровне сигнала в остальных линиях;

--с помощью тех же элементов надо добиться такого ослабления напряжения помех, чтобы они не распространились на другие линии.

Рассмотренные ЛРУ защищают линии от перехода помех и последствий короткого замыкания, но не дают защиты от заземления двух разных проводов разных линий. Чтобы предотвратить в этом случае короткое замыкание шин, лини разобщают с помощью линейных трансформаторов ЛТ. Коэффициент трансформации ЛТ обычно равен единице, так что их включение не изменяет диаграммы уровней. Для повышения эффективности стремятся получить наименьшую индуктивность рассеяния и минимальную емкость между обмотками, сопротивление обмоток равно нескольким десяткам омов.

Если сопротивление обмоток трансформатора Трn достаточно велико для защиты шины Ш от короткого замыкания со стороны линии, то ограничивающее ток сопротивление r в схему не включается. Вносимое затухание такого устройства в направлении передачи сигнала значительно меньше, чем в обратную сторону от линии СЛ. Этим и достигается защита распределительной шины Ш от влияния помех и короткого замыкания поврежденной линии.

Уровень наводимых помех зависит от электрического состояния линии и от близости цепей, которые являются источником помех. Помехи, наводимые на данном участке, распространяются вдоль линии и затухают, как и любой сигнал. Поэтому величина помех, попадающих с линии на шину Ш, в значительной мере определяется помехами, наводимыми на ближайшем к началу линии участке.

Для уменьшения мощности сигнала, потребляемой линией, сопротивление r выбирается малым и должно быть меньше модуля полного входного сопротивления линии. Минимальная величина сопротивления r, при которой короткое замыкание на одной линии вблизи от защитного устройства вызовет лишь небольшое снижение уровня напряжения на выходе линейного усилителя, выбирается в пределах (0,1—0,15) Zвх. При этом значение модуля входного полного сопротивления линии Zвх выбирается на той частоте, где оно минимально. Для кабельных СЛ входное сопротивление с увеличением частоты падает до значения, близкого к их волновому сопротивлению, которое на верхних частотах мало.

Таким образом, при выбранных величинах r и Zвх защитное действие устройства можно увеличить лишь путем уменьшения Rвых. Чтобы обеспечить требуемое ослабление помех в случае подключения к его выходу двух линий путем расчетов, мы находим максимальное выходное сопротивление линейного усилителя.

Обоснование места включения корректирующего контура

В зависимости от места включения корректирующего контура различают два основных метода корректирования частотных искажений: систему с коррекцией в начале СЛ и систему с коррекцией на конце.