Системы передачи информации

Міністерство  освіти і науки України

Вінницький  національний технічний університет

Інститут  радіотехніки, зв’язку та приладобудування

Факультет радіотехніки і телекомунікацій 

Кафедра ТКСТБ 
 
 
 
 
 
 

Система передавання телевізійних сигналів на базі ВОЛЗ 

Пояснювальна записка

з дисципліни ”Системи передавання в електрозв’язку”

до курсового  проекту за спеціальністю ”Апаратура радіозв’язку, радіомовлення та телебачення”

08-37.СПЕЗ.003.00.000 ПЗ 
 
 
 

      Керівник:

      ст. вик. Стальченко О.В.

      “___”___________2006 р.

      Розробив: студент гр. ОТЗ-02

      Головатюк О.В.

      “___”____________2006 р.  
 
 
 
 

Вінниця ВНТУ 2006 

         
          Анотація 

       УДК 621.396

       Система передавання телевізійних сигналів на базі ВОЛЗ. Курсовий проект. / О.В. Головатюк  – Вінниця: ВНТУ, 2006р. – 47 с.

       В даному курсовому проекті пропонується розробка системи передавання телевізійних сигналів за допомогою ВОЛЗ з використанням амплітудної та дельта-модуляції. У ході виконання курсового проекту проводиться вибір та обґрунтування структури системи, розробка її структурної схеми та параметрів елементів даної схеми.

       В курсовому проекті також проводиться  моделювання фільтра нижніх частот, який входить до складу системи передавання.

       Бібліографічних назв 7, таблиць 9, ілюстрацій 13.

 

ЗМІСТ 

       Анотація 4

       Перелік скорочень 6

       Вступ 7

       1. Розробка технічного завдання 9

2. Техніко-економічне  обґрунтування оптимальності вирішення  основної задачі 11

3. Аналіз  сучасного стану розробок 13

4. Розробка  структури системи передавання 15

4.1 Розробка  структурної схеми 15

4.1.1 Розрахунок верхньої частоти групового спектру 16

4.1.2 Розрахунок тактової частоти дискретизатора 17

4.2 Вибір  та обґрунтування елементної  бази 18

4.3 Розрахунок  ФНЧ 19

4.4 Розрахунок  амплітудного модулятора 21

4.5 Розрахунок генератора носійної частоти 24

4.6 Розрахунок дельта-модулятора 28

5. Комп’ютерне  моделювання фільтра низьких  частот 35

5.1 Вибір  моделюючої системи 35

5.2 Вибір  моделей компонентів 35

5.3 Аналіз  моделі ФНЧ 36

6. Аналіз  виконання технічного завдання 38

Висновки 39

Література 40

Додатки 41 
 

 

       Перелік скорочень 

       АЦП – аналогово–цифровий перетворювач;

       ДМ  – дельта-модуляція;

       ДДМ – дельта-демодулятор;

       ЕОМ – електронно-обчислювальна машина;

       ЕОП – електронно-оптичний перетворювач;

       ОЕП – оптично-електронний перетворювач;

       ОП  – операційний підсилювач;

       ФНЧ – фільтр нижніх частот;

       ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач;

       ГН  – генератор носійної. 

 

        Вступ 

       Передача  повідомлень з одного пункту в  другий являється основною задачею  в техніці зв’язку. Існує багато методів та принципів передачі повідомлень. Всі вони мають свої переваги та недоліки в порівнянні один з одним.

       Основною  функцією засобів передачі інформації є забезпечення безперервного, оперативного та надійного зв’язку. Під каналом  зв’язку розуміють сукупність технічних  засобів, що забезпечують одночасну  та незалежну передачу повідомлень по загальній лінії зв’язку. Такими засобами є передавач, лінія зв’язку та приймач. Канал зв’язку разом з джерелом та отримувачем повідомлень утворює систему зв’язку. Об'єктом передачі у системі зв'язку є повідомлення, що переносить інформацію. Повідомлення може мати аналогову чи дискретну форму. Система зв'язку називається багатоканальною, якщо вона забезпечує одночасну і незалежну передачу повідомлень по одній лінії зв'язку. Для організації декількох каналів зв'язку по одній лінії зв'язку існує ряд методів розділення каналів: частотний часовий, фазовий, лінійний, просторовий, за рівнем урівноваженого мосту.

       В останній час все більшої популярності набуває передача та обробка сигналів цифровим методом. Це дає значні переваги перед аналоговими методами, які використовувались раніше в 100% електронного обладнання. При переході на цифрові способи обробки інформації різко збільшується достовірність та завадостійкість переданих повідомлень. Збільшуються також і можливості по обробці сигналів. Перехід на цифрову форму представлення сигналів дає можливість застосування складних цифрових фільтрів з досить гнучкими характеристиками. Широке використання комп’ютерів дає можливість програмної обробки сигналів. Це і перетворення спектрів, і зменшення шумів і багато іншого.

       Хоча  всім цифровим способам передачі повідомлень  притаманний один суттєвий недолік  – значне розширення смуги частот, що потребує переходу на більш високочастотні діапазони. Широко також ведеться освоєння оптичного діапазону, який має дуже велику інформаційну ємність. Поступово здійснюється перехід з мідних інформаційних  носіїв на оптоволоконні, що вигідно як з економічної точки зору, так і з технічної. Ціна виготовлення 1 км оптоволоконного кабеля значно менше ціни виготовлення такої ж довжини традиційного мідного. Перевагами ВОЛЗ є також надійність. ВОЛЗ не піддаються корозії та окисленню. По одному оптоволоконному кабелю можна передавати інформацію зі швидкістю декілька Гбіт/с. Поступове покрашення характеристик кабелів дозволяє розміщувати магістральні підсилювачі на відстані близько 50 км, що різко зменшує кількість магістрального обладнання.

       Існуючі на даний час цифрові системи  модуляції також мають свої переваги та недоліки. В пристрої, що розробляється  в даному курсовому проекті використано дельта–модуляцію. Дельта–модуляція є різновидом диференціальної імпульсно–кодової модуляції. Використаний вид модуляції має найменшу величину помилки, так як один інформаційний біт несе інформацію про величину рівня квантування. 

 

        1 Розробка технічного завдання 

       В даному курсовому проекті необхідно  розробити систему передавання  телевізійних сигналів на базі ВОЛЗ. Параметри  пристрою, який необхідно розробити, мають відповідати рекомендаціям  МККТТ та чинним державним стандартам.

       Використання ВОЛЗ в даній системі пояснюється як економічними, так і технічними показниками оптимальності. Оскільки необхідно передавати 15 телевізійних каналів, то це вимагає високої швидкості передачі інформації. Якщо в даній системі не використати ВОЛЗ, то в результаті буде ускладнена технічна реалізація системи, що призведе до різкого збільшення вартості. Тому застосування ВОЛЗ в цій системі є найбільш доцільним вирішенням задачі.

       В системі передавання, яка розробляється, застосуємо частотне розділення каналів. Таке розділення можна здійснити за допомогою амплітудної модуляції. В результаті буде утворений груповий спектр, який буде включати в себе 15 телевізійних сигналів, що необхідно передати. Для можливості передачі групового спектру за допомогою ВОЛЗ, необхідно використати цифрову модуляцію цього групового спектру.

       В якості цифрової модуляції використаємо дельта-модуляцію. Дана модуляція є  досить ефективною, та має мінімальну схемну складність. Основним недоліком  такої модуляції є обмеження  крутості наростання рівня сигналу. Одним із методів усунення цього недоліку є застосування зміни кроку квантування сигналу, тобто компандування. Тому застосуємо дельта-модуляцію з компандуванням.

       Система має бути реалізована на основі сучасної елементної бази, що забезпечить мінімальну собівартість, габарити, масу та технологічність пристрою.

       Всі необхідні характеристики пристрою приведені в таблиці 1.1. 

 

      Таблиця 1.1 – Характеристики розроблюваного пристрою

 

 

2 Техніко-економічне  обґрунтування оптимальності вирішення  основної задачі 

       Сьогодні  економічна ефективність використання ВОЛЗ є очевидною, що пов’язано із різким зниженням вартості ВОЛЗ у  зв’язку із широким їх впровадженням.

      Порівняння  оптичних кабелів з їхнім аналогом - електричними кабелями (симетричними і коаксіальними), а також з  іншими направляючими системами  передачі (хвилеводами, надпровідними  кабелями, повітряними лініями й  ін.) показало, що:

      – коаксіальні кабелі використовуються для магістрального зв'язку і телебачення в діапазоні 10—60 МГц, а також у радіочастотній техніці як фідерні пристрої в діапазоні до 100 МГц. Вони мають стійкі параметри передачі і високою перешкодозахищеністю;

      – круглий металевий хвилевід із хвилею H₀₁ у міліметровому діапазоні дозволяє одержати велике число каналів зв'язку. симетричні ланцюги (повітряні лінії і симетричні кабелі) широко застосовуються для пристрою далеких і місцевих зв'язків в обмеженому діапазоні частот (як правило, до  
1 МГц);

      – оптичні кабелі можуть розглядатися як перспективний засіб передачі широкосмугової сучасної інформації в оптичному діапазоні 10¹³-10¹⁴ Гц. Оцінюючи різні направляючі системи комплексно по частотному діапазоні використання, загасанню, захищеності від зовнішніх перешкод і техніко-економічних показників, можна визнати, що найкращими є коаксіальний і оптичний кабелі. Основною перевагою їх є широкосмуговість, гарна перешкодозахищеність і мале загасання.

      Ефективність  застосування тих чи інших типів ліній зв'язку багато в чому залежить від потрібного числа каналів зв'язку і телевізійного віщання на проектованій магістралі, прийнятих систем передачі, співвідношення вартості кабелю й апаратури й інших факторів. Доцільність застосування різних направляючих систем у залежності від потрібного числа каналів приведена нижче:

До 50 повітряна лінія

500 симетричний кабель

30 000 коаксіальний кабель

Вище 30 000 хвилевід

Від 1000 і вище оптичний кабель

      Оптичні кабелі доцільно застосовувати при  потребі в 1000 і більш каналів і у всіх випадках, коли обмежені ресурси міді.