2.4.5.1.  Многоканальные системы с частотным разделением канальных сигналов

В системах с частотным разделением канальных сигналов при передаче производится преобразование (перенос) спектра канальных сообщений. Разделение сигналов на приемном конце осуществляется с помощью частотных фильтров,  пропускающих лишь спектр частот, соответствующих данному каналу. Перенос спектра сообщений осуществляется канальными преобразователями в процессе модуляции поднесущих частот канальными сообщениями. Выбор поднесущих частот производится таким образом, чтобы спектры по­лучаемых канальных сигналов не перекрывались между собой. Услов­но перенос спектра канальных сообщений при модуляции показан на рис. 2.17, а структурная схема системы с частотным разделением ка­нальных сигналов приведена на рис. 2.18.

Канальные сообщения хki(t) (их спектры показаны на рис. 2.17, а) подаются на входы канальных преобразователей – модуляторов Мi (рис. 2.18), на вторые входы которых подаются колебания поднесущих частот fni, вырабатываемые генератором канальных поднесущих ГКП. В результате модуляции поднесущих частот образуются канальные сигна­лы ski(t), спектры которых при правильном выборе поднесущих частот не перекрываются (см. рис. 2.17, б).

Частотные фильтры Фi (см. рис. 2.18) дополнительно формируют спектры канальных сигналов, подавляя высшие гармони­ческие составляющие, которые возникают из-за нелинейности тракта передачи и модулятора. Характеристики Фi, показаны штриховыми линиями (см. рис. 2.17, б). Полученные таким образом ортогональные ка­нальные сигналы (модулированные поднесущие) складываются в сум­мирующем устройстве См (см. рис. 2.18), образуя многоканальное сообщение хЛ(t), которое передается по линии связи. Обычно передача осуществляется на высокой несущей частоте  f0. Спектр высокочастотного сигнала представлен на рис. 2.17, в.

Принятый высокочастотный сигнал усиливается и демодулируется в приемнике Пр, а многоканальное сообщение  поступает на вход устройства разделения ка

нальных сигналов. Разделение канальных сигналов осуществляется с помощью фильтров Фi, характеристики которых идентичны характеристикам фильтров, используемых в аппаратуре уплотнения. Выделенные канальные сигналы демодулируются и канальными демодуляторами КДi, а сформированные канальные сообщения  поступают к потребителям Аi.

В рассмотренной  системе  осуществляется параллельный анализ многоканального сообщения  с помощью фильтров, число которых равно числу каналов. Принципиально для разделения канальных сигналов возможно использование последовательного метода  анализа многоканального сообщения  с применением одного перестраиваемого частотного фильтра, частота настройки  которого  периодиче­ски изме

няется так, что в определенные моменты времени фильтр оказывается настроенным на частоты соответствующих каналов. При по­следовательном анализе колебания  можно использовать фильтр с фиксированной настройкой, а спектр многоканального сообщения перемещать относительно частоты настройки фильтра. В обоих слу­чаях получаемые результаты одинаковы, но второй способ аппаратурно реализуется проще.

Следует отметить, что в системах с частотным разделением канальных сигналов применим любой вид модуляции поднесущих частот (AM, ФМ или ЧМ), возможно даже совместное применение нескольких видов одновременно, если только при этом выполняются условия ортогональ­ности, т.е. спектры канальных сигналов не перекрываются. Исполь­зование нескольких видов модуляции на одной поднесущей частоте дает возможность увеличить число каналов без существенного расши­рения полосы частот всей системы.

Найдем связь между полосой час­тот многоканальной системы (DfС) и количеством каналов. Согласно рис. 2.17, в, можно записать:

где Z и zi – коэффициенты расширения спектра, зависящие от исполь­зуемого способа модуляции поднесущей и несущей частот (при обычной
AM zi = 2); FBi, – верхняя граничная частота сообщения i-го канала; DFi – частотный интервал между спектрами соседних каналов;  DФ – нижняя граничная частота многоканального сообщения.

Для случая, когда

FBl = FB2 = … = FBi = … = FBn = FB и DF1 = DF2 = … = DFn = DF,

и для одинаковых видов модуляции во всех каналах, число каналов определяется следующим образом:

Очевидно, что увеличение числа каналов без расширения общей полосы частот возможно при применении систем модуляции с малой величиной коэффициента расширения спектра (например, однополосной AM), а также путем улучшения селективности фильтров, что дает возможность уменьшить величину частотного интервала (DF) между отдельными каналами.