Javna ustanova
Mješovita srednja elektrotehnička škola Tuzla
Sejfudin Agić
KOMUNIKACIONA
TEHNIKA II
-Interna skriptaTuzla, septembar/rujan 2010.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
za 2. razred
elektrotehničke
stručne škole
SADRŽAJ
1
SADRŽAJ
I. POGLAVLJE: UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
1. UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
1.1. MEĐUNARODNE UNIJE
II. POGLAVLJE: SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
2.1. TELEGRAFIJA
2.1.1. Istosmjerna telegrafija
2.1.2. Izmjenična telegrafija
2.1.3. Brzina telegrafisanja
2.2. TELEFONIJA
2.2.1. Prenos govora u jednom i dva smjera
2.2.2. Telefonsko posredovanja
III POGLAVLJE: MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
3.1. OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA
3.1.1. Ugljeni mikrofon
3.1.2. Telefonska slušalica
IV POGLAVLJE: ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
4. ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
4.1. ČETVOROPOLI
4.1.1. Teorija četvoropola
4.1.2. Pojačanje i slabljenje
4.1.3. Serijska veza četvoropola
4.1.4. Jedinice prenosa
4.1.5. Nivoi
4.1.5.1 Normalni generator.
4.2. ŠUMOVI
4.2.1. Termički šum elektronskih kola
4.2.2. Intermodulacioni šum
4.2.3. Šumovi nastali preslušavanjem
4.2.4. Mjerenje šumova
4.2.5. Odnos signal – šum
V POGLAVLJE: MODULACIJA I DEMODULACIJA
5. MODULACIJA I DEMODULACIJA
5.1. MODULACIJA
5.1.1. Zašto vršimo modulaciju?
5.1.2. Vrste modulacija
5.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA
5.2.1. KAM - Konvencionalna Amplitudska Modulacija
5.3. UGAONE MODULACIJE
5.3.1. Princip ugaone modulacije
5.3.2. FM modulator
5.3.3. PM modulator
5.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA
5.4.1. Demodulacija AM signala
5.4.2. Detekcija AM signala
5.4.3. Detekcija FM signala
VI POGLAVLJE: PASIVNI I AKTIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6. PASIVNI I AKTIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6.1. PASIVNI FILTRI
6.1.1. Polućelija i ćelija filtra
6.1.2. Pricip rada filtra
6.1.3. LC – filtri k-tipa
6.1.3.1. Filtri niskih frekvencija – NF
6.1.3.2. Filtri visokih frekvencija – VF
6.1.3.3. FPO – filtri propusnici opsega
6.1.3.4. FNO – filtri nepropusnici opsega
6.2. KANALSKI FILTRI
VII POGLAVLJE: VF TELEFONIJA
7. VF TELEFONIJA
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
3.
4.
5.
7.
8.
8.
8.
9.
10.
11.
11.
13.
16.
17.
17.
18.
19.
20.
21.
21.
22.
22.
23.
23.
24.
55.
25.
25.
26.
27.
27.
28.
29.
30.
30.
30.
31.
32.
32.
34.
34.
35.
36.
36.
36.
37.
38.
39.
40.
40.
40.
41.
42.
42.
44.
44.
46.
47.
48.
49.
SADRŽAJ
7.1. FREKVENTNA RASPODJELA KANALA
7.2. DVOŽIČNO-ČETVOROŽIČNI PRENOS
7.3. LINIJSKI POJAČAVAČI
7.3.1. Napajanje energijom linijskih pojačavača
VIII POGLAVLJE: TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
8. TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
8.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL
8.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog govornog signala
8.1.2. Širina frekventnog opsega telefonskog kanala
8.2. OTKRIĆE TELEFONA
8.3. FUNKCIONALNE JEDINICE TELEFONSKOG APARATA
8.3.1. Komutaciona jedinica
8.3.2. Pozivna jedinica
8.3.3. Biračka jedinica
8.3.3.1. Biranje brojčanikom
8.3.3.2. Biranje tastaturom
8.3.4. Elektroakustička jedinica
8.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA
8.4.1. Induktorski telefonski aparat
8.4.2. Automatski telefonski aparat – ATA
8.4.3. Elektronski telefonski aparat – ETA
8.4.3.1. ETA sa dekadnim biranjem tastaturom
8.4.4. Ton-frekventni telefon
8.4.5. Digitalni telefon
8.4.6. Mobilni telefonski aparat
IX POGLAVLJE: KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
9. KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
9.1. ORGANIZACIJA I ELEMENTI TELEKOMUNIKACIONE MREŽE
9.1.1. Hijerarhija komutacionih sistema
9.2. BLOK ŠEMA KOMUTACIONOG SISTEMA
9.2.1. Komutaciono polje
9.3. SAOBRAĆAJ U KOMUTACIONOM SISTEMU
9.4. PODJELE KOMUTACIONIH SISTEMA
9.5. SIGNALIZACIJA SA OKOLINOM
9.5.1. Signali za rad sa učesničkim aparatima – telefonima
9.5.2. Signali za rad komutacionih sistema
9.6. SISTEMI SIGNALIZACIJE
9.6.1. Telefonski sistemi signalizacije
9.7. MEĐUNARODNI TF. SAOBRAĆAJ
9.7.1. Plan numerisanja
9.7.2. Plan upućivanja saobraćaja
9.8. SISTEMI EWSD
9.8.1. Funkcije EWSD
9.8.2 Mehanička konstrukcija.
9.8.3. EWSD centrala Tuzla
Prilog I
Prilog II
Prilog III
10. LITERATURA
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
2
49.
52.
52.
53.
55.
56.
56.
56.
57.
58.
59.
59.
59.
59.
60.
60.
61.
61.
62.
63.
64.
64.
65.
66.
68.
70.
71.
71.
72.
72.
73.
73.
74.
74.
74.
75.
75.
75.
76.
77.
77.
78.
78.
80.
81.
82.
82.
84.
85.
Uvod u
(Tele) Komunikacije
1
poglavlje
Ne želeći ulaziti u detalje nabrojaćemo nekoliko istorijskih činjenica vezanih za
telekomunikacije.
Prvi telegrafski prenos podataka bio je ostvaren jednokanalno u
niskofrekventnom - NF opsegu. Radovima Tesle i Pupina na rezonantnim kolima
razdvojene su struje različitih frekvencija i stvorene osnove za prenos više
podataka u različitim frekventnim opsezima, po istom prenosnom putu.
Dakle, stvorena je visokofrekventna – VF, višekanalna telegrafija, a za njom
telefonija, radiotehnika, TV tehnika, satelitski i bežični sistemi prenosa,
Internet...
Proizvodnjom telekomunikacione opreme se bave proizvođači širom svijeta te se
nametnula potrebu za međunarodnom
koordinacijom u proizvodnji i
eksploataciji sistema veza. Takva koordinacije datira iz 1869. godine, kada je u
Parizu osnovama međunarodna organizacija: UIT – Union Telegraphique
Internationale – Međunarodna telegrafska unija.
Danas preporuke i mišljenja, koja se odnose na tehničku i eksploatacionu stranu
korištenja i proizvodnju telekomunikacione opreme, daju: CCITT – Comité
consultatif international téléphonique et télégraphique – Međunarodni
konsultativni komitet za telefoniju i telegrafiju i CCIR – Comité consultatif
international des radiocommunications – Međunarodni konsultativni komitet za
radio. Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter, zahvaljujući
njihovoj vrijednosti i značaju postale su međunarodne obaveze.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
NF prenos,
VF prenos,
UIT – Union Internationale des Telecommunications,
CCITT – Comité Consultatif International Téléphonique et
Télégraphique,
CCIR – Comité Consultatif International des Radiocommunications.
UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
4
1. UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
Riječ grčkog porijekla "TELEKOMINIKACIJE" znači: tele –
daleko i comunicatio – saopštavanje, pa se pod time
podrazumijeva prenos poruka na daljinu. Potreba za
prenošenjem poruka stara je koliko i ljudski rod.
Prenošenjem poruka, vijesti ili saopštenja, shvaćeno u
najširem smislu kao komuniciranje, predstavlja veoma
složen proces koji se temelji na signalima različitih oblika
i značenja.
zvučnog pritiska u električnu struju. U višekanalnoj
telefoniji, pri prenosu TV slike, muzike i sl. u predajniku
se obavljaju složene operacije čiji je cilj stvaranje signala
koji odgovara takvim porukama. Zato se takvi signali
nazivaju analognim signalima (grč. analogos – sličan).
Ovi signali se odlikuju i osobinom da imaju beskonačan
broj mogućih vrijednosti u nekom opsegu trenutnih
vrijednosti.
Na osnovu ove konstatacije može se reći da signali
predstavljaju namjerno izazvane određene fizičke
procese koji u sebi nose željenu poruku. Tokom prenosa
poruka osnovni cilj je da se poruka u obliku električnih
signala prenese na neko mjesto, a da pri tome signal
ostane što je moguće više vjeran samome sebi.
Savremene
električne
telekomunikacije,
koje
predstavljaju prenos poruka u obliku Morzeovih znakova
ili govora, muzike, slike, podataka sa računara i slično
datiraju od 24. maja 1884. godine, kada je Samjuel
Morze ostvario prenos telegrafskih signala preko
električnog voda između Vašingtoa i Baltimora.
Konstatovali smo već da signal predstavlja električni
ekvivalent poruke koja se prenosi. U telefoniji se, na
primjer, ova operacija obavlja linearnom transformacijom
Početkom dvadesetog stoljeća su ostvarivene prve
telefonske veza, a eksperimentima Herca, Tesle i
Markonija omogućena je pojava i razvoj radio tehnike.
Slika 1.1. Šematski prikaz Hercovog eksperimenta
Sredinom dvadesetog vijeka u upotrebu ulazi televizija.
Proširenjem telekomunikacija na cijelu Zemlju omogućili
su optički kablovi i satelitske veze koje vezuju zemlje na
različitim kontinenetima.
Telekomunikacije na kraju dvadesetog vijeka obilježava
razvoj mobilnih telekomunikacija i naročito Interneta
posredstvom kojeg je moguće, pomoću računara,
ostvariti prenos između bilo koja dva korisnika na Zemlji.
Dakle, za oko 150 godina, od kada ova tehnička grana
postoji, zahvaljujući genijalnosti i trudu velikog broja ljudi
koji se bave telekomunikacijama ostvareno je nešto o
čemu su pioniri ove nauke mogli smo sanjati.
U skripti su obrađene osnovne komponente, kola i
postupci
na
kojima
počivaju
savremene
telekomunikacije, koje učenicima elektrotehničke škole
treba da omoguće lakše praćenje i potpunije
razumijevanje materije uže stručnih predmeta kao što su
primopredajni radiouređaji, TV uređaji, visokoftekventne
– VF veze i slično.
1876. je Aleksandar Graham Bel (1847–1922) patentirao
telefon, a već 1882. učinjeni su prvi pokušaji da se
poboljša iskorištenje prenosnih vodova upotrebom tzv.
fantomske veze. Fantomska veza ili fantomski vod
omogućava da se iz dva dvožična voda, spregnuta na
odgovarajući način, dobije treći – fantomski vod. Ovaj
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
vod je u pogledu saobraćaja potpuno nezavisan od
dvožičnih vodova koji ga formiraju, a potrošnja bakra za
vodove se time smanjila na 33% po jednoj vezi.
Očigledno je već na osnovu iznesenog primjera da su od
svih uređaja koji omogućavaju prenošenje signala na
velike daljine najveća materijalna ulaganje u cijenu
vodova. Ako se ovome dodaju i troškovi za ljudski rad na
polaganju kablova, razumljiva je tendencija da se nađe
rješenje za što svrsishodnije i ekonomičnije iskorištenje
prenosnih vodova.
Nikola Tesla (1856–1943) u svom predavanju: Svjetlosna
i druge pojave na visokim frekvencijama, održanom 24.
februara 1893. u Franklinovom institutu, Filadelfija-SAD,
prvi put analizirao mogućnost prenošenja signala na bazi
električne rezonancije.
Električna šema Teslinog bežičnog prenosa iz 1893.
godine prikazana je na slici 1.2. njegova ideja da se
elektromagnetni talasi proizvode pomoću oscilatornih
kola i emituju preko antene, a na mjestu prijema prime
pomoću antene i oscilatornih kola koja su u rezonanciji
sa oscilatornim kolima predajnika, nalazi se u osnovi i
današnjeg radio – prenosa.
Mihajlo Pupin (1858–1935) prvi je 1895. predložio
praktično rješenje korištenja električnih rezonantnih kola
UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
za razdvajanje struja različitih frekvencija, koje teku po
istom vodu.
5
i Lajpciga (Njemačka) i omogućavao je 200 istovremenih
telefonskih veza.
Gledano sa današnjeg aspekta, VF uređaji nisu samo
samo tehnički savršeniji već se njima mogu ekonomično
riješiti i svi problemi koji se javljaju pri projektovanju
telekomunikacionih veza. Ova tehnika će zato još mnogo
godina, uglavnom u telefonskoj mreži, zadržati svoje
mjesto. Pred tehničko osoblje, čija je specijalnost ova
grana telekomunikacija, postavlja se zadatak da razvije
principijelno nove sistema za tehniku sa frekventnom
raspodjelom kanala, da postojeće sisteme dopune i da ih
ekonomično održavaju.
Slika 1.2. Ekvivalentna šema Teslinog predajnika i prijemnika
U to vrijeme bežična telegrafija je već dostigla određen
zamah i ostvareni su uslovi za razvoj tehnike na bazi
struje visokih frekvencija. Višestruko korištenje prostora
za otpremanje i prijem signala na različitim talasnim
dužinama bilo je riješeno pomoću međusobno usklađenih
predajnika i prijemnika. Čim je ovako nešto bilo moguća
izvesti u prostoru, nije bilo razloga da se ne može
ostvariti i posredstvom bakarnih provodnika koji imaju
mnogo pogodnije električne karakteristike nego prostor.
Ovakve pretpostavke su prvi put potvrđene 1908. godine
kada je Rumel eksperimentalno dokazao da se 6
telefonskih razgovora mogu prenijeti zajedničkim
prenosnim putem, i to u isto vrijeme. Tom prilikom je
ustanovljena i činjenica da za prenos žičanim vodovima
nisu potrebne tako visoke frekvencije kao u slučaju
bežičnog prenosa.
Istovremeno se na istom problemu radilo i za potrebe
armije SAD. G.O. Skvajer je uspio da realizuje dvije
istovremene telefonske veze po istoj parici kabla dužine
11 km. Jedna telefonska veza bila je u prirodnom
niskofrekventnom (NF) položaju, a druga je pomjerena u
više frekventno područje.
Otkrića do kojih su došli Rumer i Skvajer, kao i mnogi
drugi, postavila su temelj jednoj novoj tehnici prenošenja
govora na daljinu. Riječ je o tehnici istovremenog
prenosa više nezavisnih poruka po zajedničkom
prenosnom putu. Kako se ova tehnika bazira na
korištenju struje visoke frekvencije (frekvencije izvan
čujnog područja »20kHz), opšte su poznati i prihvaćeni
termini visokofrekventni prenos ili skraćano VF prenos.
Uređaji koji ovakav prenos omogućavaju nazivaju se
visokofrekventnim uređajima ili kraće VF uređajima. Ovi
termini odražavaju osnovni princip u prenosu i mnogo su
tačniji od uobičajenog termina analogni prenos, koji se
odnosi više na prirodu signala koji prenose određene
poruke. Iz tog razloga mi ćemo u daljem izlaganju
koristiti i klasične termine, kao što su VF uređaji i sl.
Razvojem TV tehnike postignuti su novi rezultati u
pogledu višestrukog korištenja linija. 1934. je u SAD
izgrađen prvi eksperimentalni VF sistem sa koaksijalnim
kablovima kapaciteta od 200 istovremenih telefonskih
veza smještenih u frekventni opseg 60–1020kHz. Prvi
koaksijalni kabl u Evropi položen je 1936. između Berlina
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Npr. sistem sa oznakom V 10.000 za koaksijalne kablove
ima gornjom graničnom frekvencijom od 60MHz. Ovaj
sistem omogućuje da se jednim koaksijalnim kablom od
12 koaksijalnih parica ostvari istovremeni prenos 120.000
telefonskih kanala. Sa današnjeg aspekta, veze ovakvih
kapaciteta mogu da pokriju potrebe i u dalekoj
budućnosti.
1.1. MEĐUNARODNE UNIJE
I KOMITETI
Telekomunikacije su širem smislu te riječi, privredna
grana od velikog značaja u današnjem ekonomskom,
političkom i kulturnom životu. Navedeni primjeri razvoja
tehnike višekanalnog prenosa informacija pokazuju da se
proizvodnji telekomunikacione oprema poklanja posebna
pažnja. Veliki broj instituta i laboratorija u svijetu bavi se
ovom problematikom i svoje rezultate ugrađuje u novija i
savremenija rješenja.
Činjenica da se proizvodnjom telekomunikacione opreme
bavi više proizvođača širom svijeta nametnula je potrebu
za međunarodnom koordinacijom u proizvodnji i kasnije
eksploataciji sistema veza. Početak takve međunarodne
koordinacije datira iz 1869. kada je u Parizu osnovama
međunarodna
organizacija
Union
telegraphique
internationale – Međunarodna telegrafska unija.
Ovoj organizaciji pristupilo je 20 država, čiji su
predstavnici potpisali prvu: Konvenciju o korištenju
telegrafije i Pravilnik. Od tada počinje uspješna
međunarodna saradnja u oblasti telekomunikacija.
1869. se u Beču (Austrija) stvara Međunarodni biro
telegrafskih uprava. Više konferencija je održano prije
1906. kada je u Berlinu 27 zemalja potpisalo prvu
međunarodnu konvenciju o radiotelegrafiji.
1932. se u Madridu (Španija) stvara UIT – Union
Internationale des Telecommunications – Međunarodna
unija za telekomunikacije, koja zamjenjuje dotadašnje
konvencije.
Tada su izdati:
-
Pravilnik o telegrafiji,
Pravilnik o telefoniji i
Pravilnik o radiosaobraćaju.
Poslije konferencije u Atlantik Sitiju (SAD) 1947. UIT
postaje specijalizovana agencija Organizacije Ujedinjenih
UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE
nacija čime dobija važnost mjerodavnog i odgovornog
savjetodavnog organa, koji reguliše sva pitanja iz oblasti
telekomunikacija.
Ova pitanja se kreću od domena eksploatacije i tarifa do
raspodjele frekventnih opsega, tehničkih karakteristika
uređaja,
kao
i
novih
tendencija
u
razvoju
telekomunikacija.
UIT se sastoji iz slijedećih organa:
-
-
-
-
Konferencije opunomoćenika, koja zasjeda svakih pet
godina i na njoj se donose odluke koje su vezane za
nove konvencije i sl.
Administrativnog savjeta, kojeg formiraju predstavnici
29 zemalja članica. Savjet se sastaje jedanput
godišnje i stara se o sprovođenju odluka
Konferencije.
Redovne administrativne konferencije, koja se saziva
svakih pet godina. Ova konferencija vrši reviziju
administrativnih pravilnika i sl.
Generalnog sekretarijata, koji se bavi pitanjima
organizovanja
sastanka,
finansijama,
dokumentacijom, publikacijama i sl.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
6
-
International Frequency Registration Board IFRB –
Tijelo za međunarodnu registraciju frekvencija,
formirano 1947. koje se bavi sistematskom
registracijom
frekvencija
i
daje
zvaničnu
internacionalnu saglasnost za njihovu eksploataciju.
-
Međunarodnih konsultativnih komiteta, kojih u stvari
ima dva:
-
Međunarodni konsultativni komitet za telefoniju
i telegrafiju – CCITT Comité Consultatif
International Téléphonique et Télégraphique i
-
Međunarodni konsultativni komitet za radio –
CCIR Comité Consultatif International des
Radiocommunications.
Rad oba ova komitata sastoji se u davanju preporuka i
mišljenja koja se uglavnom odnose na tehničku i
eksploatacionu stranu problema vezanih za korištenja i
proizvodnju telekomunikacione opreme.
Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter,
zahvaljujući njihovoj vrijednosti i značaju, one su postale
međunarodne obaveze.
Sistemi za
prenos signala
2
poglavlje
Izlaganja u ovom poglavlju predstavljaju stanje Telekomunikacija kao struke,
problema koji ih opterećuju i eventualnih mogućih rješenja.
Napravljena je klasifikacija sistema za prenos te objašnjeni principi i ideje na
kojima oni počivaju.
Dat je niz pojmova, definicija i naziva s namjerom da kroz ovakav opšti
pogled, sva ona razmatranja koja slijede, učinimo pristupačnim.
Verujemo da će izučavanjem ovih detalja i sklopova oni postati bliži čitaocu,
te će ih lakše moći svrstati na neko mjesto u kompleksnom sistemu
komuniciranja. Tako će lakše shvatiti njihova funkcionalna ulogu i detalje u
njihovoj analizi.
Prikazani su osnovni pojmovi i definicije telegrafije, fototelegrafije i telefonije.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
istosmjerna i izmjenična telegrafija,
višekanalna telegrafija,
prenos govora u jednom smjeru,
prenos govora u dva smjera,
telefonsko posredovanje,
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
8
2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
Danas postoji nekoliko različitih metoda koji se
primjenjuju za prenošenje poruka električnim
putem. U zavisnosti od karaktera poruka, od oblika
u kome ih želimo prenijeti, a u saglasnosti sa
tehničkim mogućnostima koristimo slijedeće metode
komuniciranja:
-
telegrafija,
telefonija,
faksimil,
televizija,
prenos podataka,
telekomanda,
telemetrija i
telesignalizacija.
U prijemniku, koji može biti bilo kakav indikatorski sistem
(analogni instrument, rele, pisač), prisustvom i
odsustvom istosmerne struje u određenim intervalima
vremena, može se predstaviti svaki simbol alfabeta.
Tako, u najstarijem tipu koda, u Morzeovom alfabetu,
slovu Z odgovara talasni oblik struje prikazan na slici
2.2.
Elementarni interval traje neko vreme T. Prisustvo
struje se naziva znakom, a odsustvo pauzom. Znaci se
sastoje od jednog elementarnog impulsa zvanog tačka
ili tri spojena elementarna impulsa nazvana crtom.
Pauza između znakova je uvek elementarna pauza, s tim
što pauza između slova iznosi tri, a između riječi pet elementarnih pauza.
Ovdje ćemo izložiti samo neke karakterističnie
principe telegrafije, fototelegrafije i telefonije, koji
se koriste u praksi, zato da bi izlaganja koja slijede
mogla
da
budu
praćena
sa
boljim
razumijevanjem.
O
ostalim
sistemima
pogledati
Komunikaciona tehnika za III razred.
skriptu
2.1. TELEGRAFIJA
Telegrafija je najjednostavniji i istorijski prvi po redu
pronađen metod komuniciranja električnim putem.
Sve pisane poruke, na bilo kom jeziku, mogu se
predstaviti nekim određenim nizom simbola koji
su uzeti iz jednog konačnog skupa. U ovom
slučaju taj skup je alfabet. Sam princip prenosa je
u suštini vrlo jednostavan: svakom od slova treba
dodijeliti neki talasni oblik struje, dakle, utvrditi
zakon korespondencije između simbola i signala i
na taj način obaviti kodiranje poruke; na mestu
prijema, obrnutom operacijom, dekodiranjem, dobija
se originalna poruka.
Slika 2.2. Talasni oblik struje koji odgovara slovu Z
u Morzeovom alfabetu
Za razliku od telegrafije istosmjernom strujom, koja se naziva i
telegrafijom prostom ili unipolamom strujom, postoji i
telegrafija dvostrukom, odnosno polarnom strujom.
Principska šema i odgovarajući talasni oblik ovakvog
signala prikazani su na slikama 2.3 i 2.4.
Taster
i
2.1.1. Istosmjerna telegrafija
Najjednostavniji i istovremeno najprostiji način je
da se za telegrafiranje koristi istosmjerna struja. Takva
principijelna šema prikazana je na slici 2.1.
Taster
i
Slika 2.3. Telegrafisanje polarnom strujom
Slika 2.1. Telegrafisanje istosmjernom - unipolarnom strujom
Slika 2.4. Talasni oblik polarne struje Morzeovog slova Z
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
9
Ovakva vrsta telegrafije ima prednost nad unipolamom zbog
toga što su stanja koja odgovaraju pauzama definisana
prisustvom struje drugog smjera.
Prisustvo struje bolje definiše pauzu nego njeno odsustvo,
zbog uticaja eventualnih smetnji, pošto je stepen tačnosti u
očitavanju ovakvog znaka na prijemu znatno veći.
2.1.2. Izmjenična telegrafija
Na slici 2.6 prikazan je talasni oblik signala koji odgovara
Morzeovom slovu "n" u slučaju jednofrekventnog rada. Ovaj
metod poznat je i pod nazivom ICW (Interrupted Continuous
Wave).
Na slikama 2.7 i 2.8 data je odgovarajuća šema i oblik
signala za slučaj dvofrekventne telegrafije, koji se često
naziva skraćenicom FKS (Frequency Shift Keying).
Taster
i
Posebnu vrstu telegrafije predstavlja telegrafija izmjeničnom
strujom. Razlikujemo dvije vrste:
-
jednofrekventnu, i
dvofrekventnu telegrafiju.
Na slici 2.5 piikazana je principska šema jednofrekventnog
telegrafa.
Taster
i
Slika 2.7. Telegrafisanje dvofrekventnom strujom
Dvofrekventna
Slika 2.5. Telegrafisanje jednofrekvetnom strujom
Istosmjerna
Slika 2.8. Talasni oblik a-dvofrekventne i b-unipolarne struje
Jednofrekventna
Istosmjerna
Telegrafiranje izmjeničnom strujom pruža jednu
izvanrednu mogućnost: jedan vod može da se iskoristi za
istovremeni prenos više nezavisnih telegrafskih poruka.
Takva vrsta prenosa u svom sasvim uproštenom obliku
prikazana je na slici 2.9, a poznata je pod imenom
telegrafskog multipleksa ili višekanalna telegrafija.
Ovdje je razmotren, kao prostiji, primjer jednofrekventne
telegrafije.
Slika 2.6. Talasni oblik jednofrekventne i unipolarne struje
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
10
Slika 2.9. Principska šema sistema višekanalne telegrafije
Dva istovremeno prisutna signala na liniji, čije su
frekvencije f1 i f2 različite, mogu se pomoću električnih
filtara (Φ1, Φ2 ...) razdvojiti i koristiti isti prenosni put
(vod) za prenos dvije nezavisne telegrafske poruke.
Ovakvim postupkom postiže se znatna ušteda u izgradnji
prenosnog puta, a povećanje broja kanala može se
vršiti dotle dok fizičke karakteristike prenosnog puta
to dozvoljavaju.
Naime, za prvi kanal, koristi se frekvencija f1, a za drugi
f2. Filtar F1 propušta samo signal čija je frekvencija f1. a
filtar F2 signal frekvencije f2.
Na kraju, razmotrimo funkcionisanje jedne telegrafske
veze, npr. pomoću istosmjerne struje, kako je prikazano
na slici 2.10b.
Na taj način, bez obzira kako izgleda složena struja na
prenosnom vodu, signali se filtrima odvajaju na
prijemu, svakom zasebnom korisniku kojem su
namjenjeni.
Na mjestu predaje operator pritiskom na taster ostaruje
da kroz električni vod teče istosmjerna struja. Ova struja,
na mjestu prijema, aktivira pisač koji na traci od papira
prikazanoj na slici 2.10.a, koja se kreće konstantnom
brzinom, ispisuje kombinacije tačaka, crta i pauza.
Slika 2.10. a-zapis na telegrafskom papiru, b-principi rada telegrafa
2.1.3. Brzina telegrafisanja
Ako se za prosječnu dužinu riječi uzme riječ od 4 slova,
plus pauza između riječi, onda se npr. ručnim kucanjem
Morzeovog koda istosmjernom telegrafijom može poslati
15 – 30 riječi/minuti.
Sa porastom potreba u telegrafskom saobraćaju
stvarana su i nova rešenja, pri čemu se uvjek težilo da
se poveća brzina slanja slova i da se eliminiše što je
moguće više subjektivni elemenat unesen prisustvom
čoveka.
Naime, poznata je telegrafija "na sluh", gde na mjestu
prijema tačkama i crtama odgovaraju akustični signali u
vidu tona kraćeg i dužeg trajanja. Slušajući te
isprekidane tonove, operator piše poruku. Dakle, on
je prijemnik, a samim tim se ne može izbjeći uticaj
svih subjektivnih ljudskih elemenata.
Pokretani tim razlozima, stručnjaci su stvorili mašinske
sisteme za kodiranje i dekodiranje poruka. Oni su u
stanju da prenesu oko 100 i više riječi/minutu. Sa
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
razvojem ovih sistema razvijani su i novi kodovi:
-
Morzeovog kod,
5-značni tzv. start-stop kod,
Siemens-Hellov kod i drugi.
U petoznačnom kodu svakom slovu odgovara
određena kombinacija elementarnih znakova i pauza
čije je trajanje jednako ukupnoj dužini trajanja 5
elementarnih znakova, odnosno pauza.
Na slici 2.11. prikazan je kod koji odgovara slovu "z"
u ovoj azbuci. Tim sistemom moguće je napraviti
ukupan broj kombinacija 25 = 32, Što je dovoljno za
prenos slova i cifara engleskog alfabeta.
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
Slika 2.11. Talasni oblik struje slovu Z u 5-značnom kodu
Poseban korak u razvoju telegrafije napravljen je
uvođenjem telegrafskih pisaćih mašina – teleprintera.
U stvari, tek ovaj postupak odgovara punom smislu
riječi telegrafija: operator na mestu predaje kuca tekst
na mašini, a na udaljenom mestu prijema isti takav
teleprinter otkucava na papiru tekst identičan
poslanom. Tako je eliminisan ljudski faktor i povećana
brzina telegrafisanja.
U svrhu poređenja raznih sistema i za njihove
proračune definisan je pojam brzina telegrafisanja: to
je ukupan broj elementarnih znakova i pauza poslan u
jedinici vremena, pri čemu je za jedinicu brzine
telegrafisanja usvojen jedan elementarni interval u
jednoj sekundi.
Ta jedinica je nazvana baud, prema francuskom
inženjeru Baudotu (E. Baudot je 1874. pronašao aparat
sa 5-značnim kodom, koji je mogao da radi i kao
multipleks od 2, 3, 4 ili 6 kanala).
11
biranjem pretplatničkog broja. Ova služba u posljednje
vrijeme bilježi sve veći i veći saobraćaj, jer u odnosu na
telefoniju ima i određenu prednost. Naime, dokumenat
o poslatoj poruci uvek postoji što je od značaja za
razne poslovne organizacije.
2.2. TELEFONIJA
Neposredniji,
kompleksniji
i
atraktivniji
vid
komuniciranja od telegrafije omogućen je uspješnim
realizacijama prenosa govora na daljinu.
Dva partnera mogu da vode direktni razgovor kao da
su jedan pored drugog i u takvom razgovoru jedan
govornik može da uputi drugom od 100 – 200
riječi/minutu, što je samo nešto više nego što se
postiže telegrafijom.
Ali, međusobni kontakt partnera je neposredniji:
slušalac prepoznaje sagovornika po glasu i čak osjeća
njegove emocije. Stoga je ova vrsta komuniciranja
"bogatija" od telegrafije.
Kad je riječ o prenosu poruka u telefoniji, mora da se
istakne bitna razlika u odnosu na telegrafiju:
1. U telegrafiji prenosima diskretne poruke
sastavljene od simbola iz konačnog njihovog
skupa, alfabeta. Njih smo kodirali i prevodili u
električne signale, proporcionalno u odnosu
jedan prema jedan. Prema tome, imali smo i
konačan skup električnih signala različitih,
talasnih oblika, dakle, isto onoliko koliko i slova.
Slika 2.12. Brzina telegrafisanja signal iznosi 1/T (baud)
T – trajanje elementarnog intervala izraženo u sekundama
Primjer: Neka je frekvencija ponavljanja impulsa sa
slike 2.12 f=25Hz. To znači da je T=20 ms, pa je
brzina telegrafisanja ravna:
vt= 1/T = 50 bauda.
Telegrafske sisteme danas koriste PTT organizacije za
javni saobraćaj, dok specijalne organizacije, kao što su
vojska, železnica i druge primenjuju telegrafiju za
svoje interne potrebe.
Od prvih dana razvoja radiokomunikacione službe,
telegrafija se pokazala vrlo prikladnom u korišćenju
ovakvog transmisionog puta. Stoga se i danas rad u
mornarici i novinskim agencijama ne može ni zamisliti
bez radiotelegrafije.
Interesantno je ipak napomenuti da je telegrafski
saobraćaj u konstantnom opadanju. Tako je Western
Union Telegraphe Co. zabilježila 1967. godine
opadanje svog telegrafskog saobraćaja za čitavih
60% u odnosu na saobraćaj krajem drugog svetskog
rata. Međutim, zahvaljujući postojanju teleprintera
razvijena je javna telegrafska služba poznata pod imenom
telex (teleprinter exchange). U njoj se teleprinteri, baš
isto kao i telefonski aparati, vezuju na automatske
centrale i veze se između pretplatnika u raznim
gradovima i zemljama uspostavljaju jednostavno
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
2. U telefoniji prenosimo kontinualne ili analogne
poruke i signale. Poruka izražena govorom je
kontinualna vremenska funkcija. Stoga, takav treba
da bude i električni signal. Takve vremenske
funkcije, koje predstavljaju govor, odnosno
odgovarajuće signale, pripadaju jednoj klasi
funkcija i pojavljuju se u neograničenom broju
različitih formi. To predstavlja suštinsku razliku u
odnosu na diskretne sisteme.
Prema tome, moraju postojati naprave koje
omogućuju kontinualnu konverziju govora u signal i
obrnuto. Te naprave, kao što su npr. mikrofon i
slušalica, nazivaju se pretvaračima.
O svemu ovome biće još dosta govora, pa ćemo videti
da se, uz određene uslove, i kontinualne poruke
mogu prenositi diskretnim sistemima prenosa.
2.2.1. Prenos govora u jednom
i dva smjera
Na slici 2.13. prikazana je principska šema na osnovu
koje je moguće preneti govor u jednom smjeru prenosa.
Na lijevom dijelu slike predstavljen je mikrofon, a na
desnom slušalica ili telefon. U mikrofonu, elastična
dijafragma D1 vibrira pod uticajem promjenljivog pritiska
koji na nju vrši zvučni talas. Ona je čvrsto vezana sa
klipom K1, koji može da se pomjera u cilindru C.
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
12
INCIDENTNI TALAS
TALAS POBUĐEN SA D2
Slika 2.13. Principska šema koja prikazuje prenos govora u jednom smjeru
Ovaj je ispunjen ugljenim zrncima čija je osobina da se
otpornost između kontakta K1 i K2, koja čini dio
električnog kola u kome je baterija U, mijenja kad se
mijenja pritisak koji K1 izaziva na zrnca. Ako je pritisak
veći, otpornost je manja i obrnuto. Dakle, kad ne postoji
zvučni pritisak na dijafragmu D1 kroz kolo teče
konstantna istosmjerna struja. Počne li pritisak uslijed
prisustva zvuka da se mijenja, mijenja se i otpornost
između K1 i K2, a samim tim i struja koja teče kroz kolo.
To je prikazano slikom 2.14.
Pritisak zvuka izazvan dijafragmom D2 na taj način,
sličan je pritisku koji je pobudio dijafragmu D1 pa je
govor, naravno manje ili više vjerno prenesen.
Izloženi primjer pokazuje kako je moguće prenijeti govor
u jednom smjeru prenosa. S obzirom na to da se
razgovor – konverzacija u telefonskoj vezi vodi
obostrano, pogledajmo principsku šemu koja to
omogućava.
Kako je prikazanao na slici 2.15. mikrofoni MA i MB
jednog i drugog govornika vezani su u lokalna kola, tako
da svaki od njih ima nezavisno napajanje lokalnom
baterijom E. Na taj način, kroz datu vezu od mjesta A do
B ne teče istosmjerna struja. Transformatori TA i TB su
specijalni, tzv. diferencijalni transformatori.
Slika 2.14. Struja kroz kolo sa slike 2.13
Dakle, ostvarena je analogna pretvaranje zvučnog
pritiska govora u strujni električni signal. Ova struja sada
pobuđuje elektromagnet E. On privlači čeličnu dijafragmu
slušalice D2 u ritmu promjene električnog signal — struje
te tako vibrira i dijafragma D2 i proizvodi zvučni pritisak,
koji proizvodi zvučni talas i pobuđuje ljudsko uho. I ovde
je, dakle, pretvaranje signala u zvučni pritisak analogan,
kontinualan.
Govornik koji govori ispred mikrofona MA, izazvaće u
svom lokalnom kolu promjenljivu istosmjernu struju, čiji
je tok prikazan na slici 2.14. Zahvaljujući prisustvu
transformatora, samo promjenljivi dio struje izazvane
promjenom pritiska u mikrofonu MA indukuje
promjenljivu elektromotornu silu na krajevima a-a'
sekundara transformatora TA.
Ova proizvodi - generiše odgovarajuću struju u kolu
kojim su vezani sagovornici A i B te će ta struja pobuditi
slušalicu SB i govor će biti prenesen.
Slika 2.15.- Principska šema koja prikazuje prenos govora u dva smjera
Za razliku od slušalice na slici 2.13, ova slušalica
mora da ima stalni magnet, koji u odsustvu struje u
njoj, drži njenu membrabu – dijafragmu privučenu u
srednji položaj. Naravno, raste li izmjenična struja i
ukoliko je ona takvog smjera da potpomaže dejstvo
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
stalnog magneta, membrana slušalice SB biće još
više privučena. U obrnutom slučaju, ona će odstupiti
od svog centralnog položaja na drugu stranu.
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
Konstrukcija
sa
diferencijalnim
transformatorom
uvedena je radi efekta poznatog pod nazivom lokalni
efekat.
Naime, kad govornik govori ispred mikrofona MA,
postoji mogućnost da sam sebe čuje u sopstvenoj
slušalici. Ali, ukoliko je kolo u kome se nalazi slušalica
SA simetrično u odnosu na sekundar transformatora,
ova pojava će se izbjeći.
Ako tačka c dijeli sekundar na dva električki identična
djela i ako je pomoćna impedansa ZB, koja se zove
balansna impedansa ili balansni vod, jednaka impedansi
ZA koju ima linija, jasno je da će potencijalna razlika na
krajevima slušalice c—d, koju bi prouzrokovale struje iz
mikrofona MA, biti uvjek jednaka nuli.
Naravno, sve što je rečeno za smjer prenosa A – B,
važi i za smer prenosa B – A, pa se na taj način
omogućava obostrana razmjena govora.
2.2.2. Telefonsko posredovanje
Jedan od posebnih, ali osnovnih problema u telefoniji,
predstavlja uspostavljanje veze između dva govornika,
odnosno pretplatnika. Uređaji koji ovo omogućava
nazivaju se telefonske centrale. Razlikujemo dva tipa
centrala, a prema tome i dvije vrste telefonskog
13
saobraćaja, odnosno kako se to kaže dvije vrste
posredovanja u uspostavljanju veze:
1.
2.
manuelno posredovanje, i
automatsko posredovanje.
Svaki od ovih sistema ima svoje specifičnosti i njima
ćemo posvetiti posebnu pažnju u drugim poglavljima
ove skripte. Ovdje ćemo razmotriti osnovne principe i
funkcionalne dijelove.
1.
Manuelno posredovanja podrazumijeva da operator
u telefonskoj centrali, na koju su vezani svi
pretplatnički aparati, na poziv pretplatnika i
njegov usmeni zahtjev, manuelnim putem (ručno)
pomoću kratkospojnika ili preklopnika prespaja
vezu sa drugim, željenim pretplatnikom.
Treba uočiti neke bitne operacije: pretplatnik mora
pozvati centralu i kazati s kim želi da govori, operator
mora pozvati željenog pretplatnika, uključiti ga u
zahtjevanu vezu i po završetku razgovora veza mora da
se raskine i vrati u prvobitno stanje, koje je u stvari
stanje pripravnosti za novu vezu.
Šema telefonskog aparata koji se koristi u manuelnom
posredovanju, kao i veza između dva pretplatnika
prikazana je na slici 2.16.
Slika 2.16. Šema induktorskog telefonskog aparata za manuelno posredovanje i način ostvarenja veze pretplatnika A i B
Pretplatnički aparat se sastoji od mikrofona MA, slušalice
SA, diferencijalnog transformatora TA, pomoćne
balansne impedanse ZA, induktora IA, zvonca Zv i
viljuške sa kontaktima 1-5, na kojoj stoji
mikrotelefonska kombinacija. Njenim podizanjem
aktiviraju se dva preklopnika vA.
Kada pretplatnik A želi da pozove pretplatnika B, on
okreće ručicu induktora koji proizvodi izmeničnu
struju, čija je frekvencija oko 18 Hz. Tada se
automatski raskida veza 1-3 kontakta IA, a
uspostavlja kontakt 1-2, koji kratko vezuje lijevi dio
aparata pretplatnika A.
U pretplatničkom aparatu B, ako je on direktno vezan
sa aparatom A, dakle bez posredstva Manuelne
telefonske centrale – MTC, pozivna struja proriče kroz
kolo zvonca Zv i akustički signal poziva pretplatnika B.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Vrši li se posredovanje putem centrale MTC, operator
poseduje identičan telefonski aparat, pa on čuje poziv i
zatim, manuelnim putem, opet pomoću induktora
poziva
pretplatnika
B.
Kada
ovaj
podigne
mikrotelefonsku kombinaciju sa njene viljuške, prorade
prekidači v B. Na jednom od njih raskida se kontakt
1—3 i zvonce prestaje da zvoni, a uspostavlja se
kontakt 2—3 i u kolu mikrofona kontakt 4—5. Time je
veza uspostavljena i razgovor – konverzacija može da
počne.
Što se tiče pretplatnika A koji je pozivao, nije važno u
kom je položaju za vreme poziva bila njegova
mikrotelefonska kombinacija. Ovde su, kao što je to bilo
objašnjeno u vezi sa slikom 2.15, mikrofon i slušalica
vezani diferencijalnim sistemom da bi se spriječio lokalni
efekat.
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
14
A
T
A
P
R
E
T
P
L
A
T
N
I
K
A
A
A
T
A
P
R
E
T
P
L
A
T
N
I
K
A
B
Slika 2.17. Ostvarenje veze automatskih telefonskih aparata – ATA u automatskom telefonskom saobraćaju pretplatnika A i B
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA
2.
Sasvim je drugačiji karakter posredovanja u
automatskom saobraćaju. Ovde se sve
operacije, karakteristične za uspostavljanje
neke veze, obavljaju automatski, zahvaljujući
specijalnoj konstrukciji telefonskog aparata i
konstrukciji automatskih telefonskih centrala.
Na slici 2.17. prikazana je detaljna šema
ovakvog telefonskog aparata i princip
uspostavljanja veze sa drugim pretplatnikom
posredstvom
automatske
telefonske
centrale – ATC.
Posmatrajmo telefonski aparat pretplatnika A. On se
sastoji od: mikrofona MA, slušalice SA, viljuške na koju
se postavlja mikrotelefonska kombinacija, čije podizanje
aktivira preklopnik vA, kondenzatora CA, zaštitnog
otpornika ZZ zvona Zv, pomoćne impedanse ZA,
brojčanika sa ciframa 1, 2, ..., 8, 9, 0 i njegovih kontakta
nsi, nsr i nsa. Sa ATC je označen blok koji predstavlja
automatsku telefonsku centralu.
Da bi se uspostavila neka veza, obavljaju se sledeće
operacije: kada pretplatnik A digne mikrotelefonsku
kombinaciju, kratko se spoje kontakti 1—2—3
preklopnika vA,. Tada se obrazuje kolo istosmjerne
struje: plus pola baterija E u centrali – rele Ra —
pretplatnička žila a — kontakt nsi — kontakti 1—2 —
mikrofon — sekundar transformatora Tr, pretplatnička
žila b — rele Ra — minus pol baterije E u centrali.
Ovom operacijom obavljene su dvije stvari: mikrofon se
napaja strujom, a u centrali je proradilo rele Ra.
Aktiviranje ovog relea prouzrokuje: zauzimanje birača,
koji je šematski prikazan i označen sa B i uključenje u
vod pretplatnika A generatora izmjenične struje
frekvencije 450Hz iz ATC. Ova struja je isprekidana u
ritmu Morzeovog slova "a" i pretplatnik A čuje u svojoj
slušalici odgovarajući isprekidan ton (tačka – crta). To ga
obavještava da je centrala slobodna i spremna da primi
njegove dalje zahtjeve. Ukoliko centrala nije slobodna,
umesto tona isprekidanog u ritmu slova "a", pretplatnik A
dobija ravnomjerno isprekidan ton frekvencije 450Hz.
Kad pretplatnik čuje da je centrala slobodna, počinje biranje željenog sagovornika. Svaki pretplatnik ima svoj
karakterističan broj koji je sastavljen od kombinacije
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
15
cifara na brojčaniku. Okretanjem brojčanika u smjeru
kazaljke na satu do njegovog krajnjeg položaja, on se
pomoću jedne opruge navije. Tom prilikom zatvori se
kontakt nsa, pa se lijevi deo šeme aparata kratko spoji.
Na taj način, biranje ne utiče na slušalicu i istovremeno u
kolu istosmjerne struje do centrale nalazi se manja
otpornost.
Puštanjem brojčanika da se slobodnim okretanjem vrati
u svoj prvobitni položaj, otvara se kontakt nsr koji ostaje
u tom položaju sve dok se brojčanik ne zaustavi. O ulozi
ovog kontakta biće još riječi. Istovremeno, slobodnim
vraćanjem brojčanika utiče se na ekscentar e, koji prekida kontaktom nsi kolo istosmjerne struje onoliko puta
koliko to označava izabrana cifra. Na taj način šalju se
signali biranja u obliku impulsa u centralu.
Objasnimo sad kako se uspostavlja veza. U slučaju da je
pretplatnik koji se traži zauzet, centrala šalje pretplatniku
A znak zauzeća. To je ravnomjerno isprekidani ton čija je
frekvencija 450 Hz. Ako je pretplatnik B slobodan,
centrala šalje preko njegovih žila a i b pozivnu struju čija
je frekvencija između 16 Hz i 25 Hz.
Ova struja prolazi kroz kondenzator CB i kalem zvona ZB,
koji obrazuju serijsko oscilatorno kolo. Akustički signal
poziva pretplatnika B. Istovremeno, centrala šalje istu
ovakvu struju pretplatniku A, čime ga obavještava da je
uspostavljena veza sa pretplatničkim aparatom B.
Kada pretplatnik B digne mikrotelefonsku kombinaciju,
kroz njegov vod i mikrofon protiče istosmjerna struja za
napajanje mikrofona. Istovremeno ova struja aktivira
rele Rb koji prekida slanje pozivne struje i razgovor može
početi.
Za vreme razgovora, kroz liniju teče promjenljiva
istosmjerna struja, nastala sabiranjem – superpozicijom
konstantne struje napajanja i govornih struja. Kada se
razgovor završi, spuštanjem mikrotelefonskih kombinacija A i B, raskidaju se oba kola istosmjerne struje, a
relei Ra i Rb otpuštaju svoje kotve i svi organi se vraćaju
u prvobitni, neaktivan položaj.
Model
telekomunikacione
veze
3
poglavlje
Izlaganja u ovom poglavlju će se baviti problemima teorijskih modela
telekomunikacionih sistema.
Jedan od prvih takvih, univerzalnih modela, je predložio Šenon, pa prema
njemu nosi naziv Šenonov model telekomunikacionog sistema.
Najjednostavniji model se sastoji od predajnika, prenosnog puta i prijemnika.
Prenosni put, u ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik obezbjeđujući da
se premoste potrebna rastojanja u prostoru.
Posebno ćemo obraditi tipični predajnik – telefonski mikrofon i prijemnik –
telefonsku slušalicu, koje susrećemo u svim telefonskim aparatima.
Na kraju ćemo reći nešto
telekomunikacione mreže.
o
ekonomičnosti
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
predajnik – prenosni put – prijemnik,
zvučni talas,
ugljeni mikrofon,
telefonska slušalica,
magnetno polja "govorne" struje.
i
pouzdanosti
jedne
17
MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
Jedan od odgovora na pitanje: Šta su telekomunikacije?
je sadržan u definiciji koju je usvojila Međunarodna unija
za telekomunikacije – UIT.
3.1. OPŠTI MODEL
KOMUNIKACIONOG SISTEMA
Telekomunikacije podrazumijevaju: "... bilo kakav
prenos, otpremanje ili prijem znakova, slike, zvuka, ili
ljudskih saznanja na bilo kakav način preko vodova,
radija, vizuelnim ili drugim elektromagnetnim sistemima"
Najjednostavniji model telekomunikacione veze prikazan
je na slici 3.1. Ovaj model se sastoji iz samo tri bloka –
predajnika, prenosnog puta i prijemnika. Prenosni put, u
ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik
obezbjeđujući da se premoste potrebna rastojanja u
prostoru.
Termin telekomunikacije odnosi se, prema tome, na
oblast elektrotehnike koja se bavi problemom prenošenja
poruka na daljinu.
Poruke su zapisi nizova simbola iz nekog pisanog ili
numeričkog alfabeta u izvornom ili obično električnom
obliku.
Treba razlikovati pojam poruka od pojma informacija.
Svaki niz znakova čini neku poruku, koja može sadržati ili
ne sadržati odgovarajuću količinu informacije za onoga
kome je upućena.
Dakle, poruka je nosilac informacije, a sama informacija
predstavlja količinu (ne)očekivanog događaja u
odaslanoj/primljenoj poruci.
PREDAJNIK
Detaljniji model telekomunikacione veze prikazan je na
slici 2.2. Ovaj model omogućava nam da bliže definišemo
proučavani problem prenošenja poruka na daljinu, da
razumijemo funkciju svakog dijela sistema, a samim tim i
da shvatimo sve bitne faze procesa koji se odvija.
Izvor poruke podrazumijeva bilo kakav izvor poruke koju
treba prenijeti korisniku. Poruke mogu biti izgovorene
riječi, brojevi, muzika, mirne i pokretne slike i sl.
Predajnik ima zadatak da poruku pretvori u električni
signal podesan za prenišenje. Električni signal može biti
u analognom i digitalnom obliku i kao takav on
predstavlja električni ekvivalent prenošene poruke i u
takvoj formi se lakše prenosi ili jedino tako može da se
prenese.
PRENOSNI
PUT
PRIJEMNIK
Slika 3.1. Najjednostavniji prikaz komunikacionog sistema
KANAL VEZE
SIGNAL
IZVOR
PORUKE
PREDAJNIK
PRIJEMNIK
KORISNIK
PRENOSNI PUT
IZVOR ŠUMA
Slika 3.2. Opšti model komunikacionog sistema
U slučaju, npr. telefonije ova se operacija izvodi tako što
se posredstvom mikrofona akustička energija ljudskog
glasa pretvara u elektromotornu silu čija vremenska
promjena odgovara promjeni intenziteta zvučnog polja.
Prenosni put predstavlja sredinu kroz koju se signal
prenosi od predajnika do prijemnika. To može biti fizički
vod, u telefonskim komunikacijama simetrična parica,
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
četvorka ili koaksijalna parica, ili prostor kroz koji se
prostire radiotalas (elektromagnetni talas), optički
kablovi, niz pojačavača itd.
Prenosni put je inače mjesto gdje se javljaju osnovne
teškoće pri prenošenju signala i koje se manifestuju na
razne načine u prijemniku.
18
MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
Jedna od tih teškoća manifestuje se, npr. tako što
primljena poruka na izlazu iz prijemnika nije ni slična, ni
podudarna sa porukom na ulazu u predajnik. U
prenosnom putu se javljaju i drugi efekti koji mijenjaju
oblik odaslane poruke, pa prema tome otežavaju njen
prenos, a jednim se imenom nazivaju šumovi.
Šumovi su na slici 3.2 prikazani kao blok izvor šuma, ali
na žalost to nije jedino mjesto gdje oni nastaju. Nešto
više o šumovima slijedi u narednim poglavljima.
su u metalnu kutiju, najčešće konusnog oblika, koja se
onda naziva mikrofonska kapisla.
Membrana ugljenog mikrofona može biti od poliranog
tvrdog ugljena ili od metala (npr. aluminijum).
Membrana se izrađuje tako da ima dovoljnu čvrstoću i
elastičnost kao bi reagovala na električna treperenja.
Često se u sredinu membrane postavlja ugljena pločica
kojom se poboljšava dodir između membrane i ugljenog
praha.
Kanal veze je skup tehničkih uređaja koji obezbjeđuju
nezavisnu predaju date poruke po zajedničkom
prenosnom putu. Za razliku od prenosnog puta, kanal
veze predstavlja istosmjernu vezu.
Ima više razloga koji idu u prilog upotrebi ugljenih
zrnaca umjesto nekog drugog materijala, npr.
Višekanalni
prenos
podrazumijeva
istovremeno
komuniciranje više korisnika zajedničkim prenosnim
putem, a da jedan drugom ne smetaju, tzv. multipleksni
prenos
-
3.1.1. Ugljeni mikrofon
U telefonskim aparatima koriste se ugljeni mikrofoni, koji
se sastoje od membrane, ugljenog praha (ili zrnaca) i
posude za prah, kao na slici 3.3. Ova tri dijela smještena
Membrana
-
-
ugalj nema tečno agregatno stanje, pa ne može doći
do pojave da se zrnca "‘zapeku" jedno za drugo,
na mjestima gdje se zrnca dodiruju javljaju se struje
velike gustine, pa samim tim i visoke temperature,
koje ugalj izvanredno dobro podnosi,
ugalj ima veliku električnu otpornost, što omogućava
paralelno vezivanje velikog broja zrnaca, čime se
poboljšava kvalitet rada mikrofona.
Posuda za ugljeni prah ili zrnca pravi se od uglja ili
metala. Oko posude je namješten filcani omotač koji
dopire do membrane, a služi da zaštiti prah od ispadanja
i da smanji nepotrebo treperenje membrane.
Zvuk
a
Ugljena
zrnca
Izlaz na telefonsku paricu
Izolator
b
Slika 3.3. Presjek i princip rada ugljenog mikrofona
Princip funkcionisanja ugljenog mikrofona je slijedeći:
Da bi mikrofon uopšte mogao da radi potrebno je da
kroz njega protiče istosmjerna struja, zbog čega nam je
potreban napon napajanja Uo.
Kada na membranu mikrofona djeluje zvučni talas,
ugljena zrnca bivaju izložena promjenljivom mehaničkom
pritisku. Pošto se zrnca nalaze stisnuta jedno do drugog
mijenja se otpornost kontakta između njih, pa se samim
tim mijenja i intenzitet struje u kolu.
Sada se stalnoj (istosmjernoj) struji, koja je tekla iz plus
pola izvora U0, kroz mikrofon i primar transformatora,
sabira – superponira još jedna promjenljiva struja, čija
vremenska promjena odgovara vremenskoj promjeni
zvučnog pritiska, te se dobije prikaz kao na slici 3.4.
Dakle, mikrofon ostvaruje ulogu akustično – električnog
pretvarača.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 3.4. Vremenski prikaz struje mikrofona
Samo onaj dio govorne – vremenski promjenljive struje,
koji se pojavi na primaru transformatora bude
transformiran na sekundar i dalje se prenosi po
prenosnom putu.
19
MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE
Dobar mikrofon treba:
-
-
-
-
biti osjetljiv, tj. on mora i pri slabim zvučnim
talasima izazvati srazmjerno jake promjene
struje,
da vjerno i razumljivo pretvara poruke,
da vjerno odražava treperenje zvučnog talasa u
cijelom opsegu frekvencija važnom za ljudski
govor (20Hz – 20kHz) iako je to teško postići,
da ima vjernu i linearnu karakteristiku u opsegu
frekvencija od 300Hz – 3400Hz.
Pretvaranjem kroz mikrofon često se određene govorne
frekvencije bolje prenose, dok se druge jako slabe. U
stvari, zbog nesavršenosti mikrofona govorna energija
istog zvučnog pritiska, ali različitih frekvencija, proizvodi
u mikrofonu struju različitih električnih napona. Ova
pojava poznata je pod nazivom izobličenja.
Prednosti ugljenih mikrofona nad drugima su:
- njihova osjetljivost i njihovo djelovanje je
ekvivalentno djelovanju pojačavača. Smatra se da
ugljeni mikrofon primljenu zvučnu energiju predaje
dalje u obliku električne energije koja je oko 100 puta
veća od primljene,
- mikrofoni
izvedeni
na
elektrodinamičkom,
piezoelektričnom i sličnim principima ponašaju se kao
oslabljivači (atenuatori) i da bi uopšte mogli da se
koriste zahtijevaju upotrebu pojačavača,
ugljeni mikrofoni neuporedivo su jeftiniji od drugih
tipova mikrofona.
3.1.2. Telefonska slušalica
Prijemnik, sa slike 3.2. obavlja operaciju suprotnu
predajniku, tj vrši električno – akustičnu konverziju i
pretvara električni signal u zvučnu poruku.
U telefoniju funkciju prijemnika obavlja slušalica. Za
razliku od mikrofona, koji akusičku energiju ljudskog
glasa pretvara u struju promjenljivog intenziteta, zadatak
je slušalice da električne oscilacije pretvori u zvučne.
Ona, u stvari, pretvara električnu energiju u zvučnu,
reprodukujući glasove izgovorene ispred mikrofona i
prenosi ih uslijed treperenja vazduha do ljudskog uha.
Slušalica se sastoji od:
-
stalnog magneta,
elektromagneta, i
membrane.
Ovi dijelovi su smješteni u metalnu kutiju valjkastog
oblika koja se naziva telefonska kapisla, kao što je
prikazano na slici 3.5.
Membrana
Električni signal –
ekvivalentan govornoj
poruci – govoru
Zvučni talas
Stalni magnet
Slika 3.5. Dijelovi telefonske slušalice
Stalni magnet u telefonskoj slušalici ima oblik potkovice
sa nastavcima na koje se postavljaju namotaji
elektromagneta. Ovi namotaji su međusobo vezani u
seriju i njihov otpor najčešće iznosi 2x27 Ω.
Membrana se pravi od mekog željeza i ona, u stvari,
predstavlja kotvu elektromagneta. Da bi se spriječila
korozija, membrana se zaštićuje nekom od antikorozivnih
metoda.
Rastojanje između membrane i nastavka sa namotajima
elektromagneta fabrički je podešeno i ne može se tokom
eksploatacije mijenjati.
Princip funkcionisanja slušalice je slijedeći:
Za vrijeme mirovanja, tj. dok slušalica ne radi,
membrana se pod uticajem magnetno polja stalnog
magneta nalazi u jednom određenom, tzv. mirnom
položaju.
U tom položaju konstantno magnetno polje stalnog
magneta drži membranu privučenu do položaja
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
ravnoteže u kome se sila magneta izjednačava sa silom
elastičnih veza koje zatežu membranu.
Kada kroz namotaje elektromagneta poteče promjenljiva
govorna struja, koja predstavlja eletrični ekvivalent
govora, stvara se i novo – promjenljivo magnetno polje.
Kada se pravci magnetnih polja stalnog magneta i
govorne struje kroz elektromagnet poklapaju, onda se
membrana približava nastavcima sa namotajima
elektromagneta. Ukoliko se pravci magnetnih polja ne
poklapaju, membrana se odmiče od tih nastavaka.
Kako se mijenja govorna struja, tako i membrana treperi,
tjera na oscilovanje čestice vazduha koje se nalaze u
prostoru oko nje i tako proizvodi zvučni ton. To je upravo
onaj ton koji odgovara električnim treperenjima
otpremljenim posredstvom mikrofona sa drugog kraja
voda.
Prijemnik na slici 3.2. u općem slučaju sadrži i prijemnik i
korisnika, koji je u telefoniji čovjek, mašina ili neki drugi
objekt kojemu je poruka namjenjena.
4
Četvoropoli
i šumovi
poglavlje
Dvopol je uređaj, element, naprava s jednim parom krajeva. Najpoznatiji
dvopoli su otpori – R, kalemovi – L i kondenzatori – C.
Dvopoli mogu biti pasivni i aktivni, linearni i nelinearni, vremenski promjenljivi ili
nepromjenljivi. Neke karakteristične parametre dvopola ćemo obraditi u ovom
poglavlju i to sa aspekta telekomunikacija, a to znači posmatrati njihov rad u
prisustvu istosmjernog i izmjeničnog signala.
Serijskim ili paralenim vezivanjem osnovnih dvopola dobijaju se RLC
serijska ili paralelna oscilatorna kola, koja čine sastavni dio svih
telekomunikacionih procesa i uređaja, o čemu će posebno biti riječi.
Ako se dvopoli međusobno povezuju tako da formiraju električnu mrežu sa dva
para krajeva dobili smo tzv. četvoropol.
Najvažnije za svaki četvoropol je poznavanje zavisnosti između njegovih ulaznih
i izlaznih veličina, koje određuju parametre samog četvoropola.
Šta znači pojačanje i slabljenje signala i kakav matematički aparat to
potvrđuje biće objašnjeno u ovom poglavlju.
Referentni mjerni nivoi u telekomunikacijama su rezultat istraživanja
osobina sistema, uređaja i prenosnih puteva. Definirane su posebno
izabrane referentne vrijednosti za struju (I0), napon (U0) i snagu (P0)
objedinjene u normalnom generatoru.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
¾
simetrični i nesimetrični četvorpoli,
dB – decibel, N – Neper,
normalni generator,
šumovi,
šum elektroskih kola
profometar
21
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
4. ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
4.1. ČETVOROPOLI
Ukoliko se ovaj uslov ne može ispuniti, onda je to
nelinearni četvoropol.
Ako se na električnoj mreži pored ulaznih krajeva na koje
se priključuje predajnik, izdvoje još dva kraja, odnosno
izvod u bilo kojim tačkama mreže, dobiće se sklop koji se
naziva četvoropol.
Četvoropole možemo podijeliti i na:
Najčešće se razlikuju ulazni i izlazni krajevi čevoropola.
Na ulazne krajeve se priključuje predajnik, a na izlazne
prijemnik – potrošač. Bitno je da četvoropol ima dva
para slobodnih krajeva kao što je prikazano na slici 4.1.
Simetrični su oni četvoropoli kod kojih je moguće povući
osu simetrije, i to tako da obe strane četvoropola
podijeljene osom simetrije budu jednake (slika 4.3).
-
simetrične četvoropole i
nesimetrične četvoropole.
Z1/2
Z1/2
Z2
Z1
Slika 4.1. Primjer jedne četvoropolne mreže
2Z2
2Z2
Na slici 4.2 prikazana je ponovo mreža sa slike 4.1, s tom
razlikom što su sada sve grane mreže zatvorene u kutiju
iz koje izlaze samo dva para krajeva na koje je priključen
predajnik elektromotorne sile E i unutrašnje otpornosti R1
s jedne, i prijemnik otpornosti R2 s druge strane.
Slika 4.45. T i Π ćelija simetričnih četvoropola
Zavisno od toga da li se u sastavu četvoropola nalazi
izvor elektromotorne sile ili ne, četvoropoli se dijele na:
Ukoliko nije moguće povući osu simetrije, takav se
četvoropol naziva nesimetrični (slika 4.4).
-
aktivne četvoropole i
pasivne četvoropole.
I1
I2
Pošto ćemo govoriti o formiranju telekomunikacione veze
kao nizu velikog broja serijski vezanih četvoropola
potrebno je detaljnije upoznati teoriju četvoropola.
Z1
U1
Z2
U2
E
Z3
Slika 4.2. Blok šema četvoropola
Četvoropol može da sadrži bilo kakvu kombinaciju RLC
elemenata različitog ili istog karaktera, nelinearne
elemente i sl. U zavisnosti od elemenata koji su sadržani
u njima četvoropoli se dijele na:
-
nelinearne četvoropole i
linearne četvoropole.
Linearni četvoropol ima to svojstvo da je napon, odnosno
struja na njegovim izlazima direktno proporcionalna
naponu, odnosno struji na izlazu iz četvoropola.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Z1
Z2
Z3
Slika 4.4. T i Π ćelija nesimetričnih četvoropola
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
22
4.1.1. Teorija četvoropola
a[dB ] = 10 log
Posmatrajmo linearni pasivni četvoropol prikazan na slici
4.45.
I1
P1
P2
dB – decibel, jedinica prenosa,
I1
I2
I2
Ulaz
ABCD
U1
U2
U1
P1
Izlaz
U2
P2
Slika 4.6. Definisanje slabljenja/pojačanja četvoropola
Slika 4.45. Stacionarno stanje četvoropola
gdje je P1 – snaga koju četvoropol prima na ulaznim
krajevima, a P2 – snaga koju četvoropol odaje na
izlaznim krajevima.
Poslije izvjesnog vremena po uključenju generatora
prostoperiodične elektromotorne sile, dakle poslije
prestana tzv. prelaznog stanja, na ulaznim krajevima 1-1
vladaće napon U1 i struja I1, a na izlaznim krajevima 2-2,
gdje je priključen potrošač, dobiće se napon U2 i struja
I2.
Ukoliko se kao rezultat dobije negativan broj, tj. ako je
P1<P2, četvoropol vrši pojačanje. Ovaj slučaj je moguć
samo kod aktivnih četvoropola.
Slabljenje ili pojačanje četvoropola zavisi, kao što smo
rekli, od karakteristika samog četvoropola, ali i od
završnih impedansi sa obje strane četvoropola.
Ako se pretpostavi da imepedanse grana četvoropola,
impedansa potrošača, kao i unutrašnja impedansa
generatora ne zavise od veličine struje i napona, onda će
postojati linearna zavisnost između napona i struje na
ulaznom kraju i napona i struje na izlaznom kraju
četvoropola. Ova zavisnost se može izraziti sistemom
linearnih jednačina kao:
U1 = AU2 + BI2
I1 = CU2 + DI2
4.1.2. Pojačanje i slabljenje
Vidjeli smo da se telekomunikaciona veza sastoji iz serije
četvoropola različitog sastava i različite namjene.
Normalno je u tom slučaju zaključiti da će signal pri
prolasku kroz sve te četvoropole trpjeti različite
promjene. Zavisno od sastava četvoropola, signal će biti
pojačan ili oslabljen, ili će proći kroz četvoropol bez
značajnijih promjena.
Zbog toga je potrebno da upoznamo pojave i pojmove
kao što su slabljenje i pojačanje, i to onako kako ćemo ih
kasnije primjenjivati.
Slabljenje četvoropola (slika 4.6) definiše se kao:
1 P1
ln
2 P2
-
(1)
(2)
Jednačine (1) i (2) nazivaju se opštim jednačinama
četvoropola, a veličine obilježene sa A, B, C i D
predstavljaju parametre četvoropola koji su zavisni od
impedanse. Pri jednoj određenoj frekvenciji parametri
četvoropola su konstantne veličine, ali u opštem slučaju
su frekventno zavisne. Iz opštih jednačina četvoropola
može se zaključiti da će A i D biti veličine bez dimenzije,
dok će B imati karakter imepedanse, a C – admitanse.
a[N] =
Uticaj završnih impedansi četvoropola na slabljenje može
da se izrazi kao:
N – neper, jedinica prenosa, ili
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
pogonsko slabljenje,
radno slabljenje i
uneseno slabljenje.
Pod
pogonskim
slabljenjem
četvoropola
podrazumijeva se logaritamski odnos vrijednosti
prividnih snaga P1 i P2, gdje je P1 – prividna snaga
koja bi se dobila na impedansi opterećenja Z2
jednakoj impedansi generatora Z1 kada bi potrošač
bio vezan direktno na generator.
-
Pogonsko slabljenje, prema tome, predstavlja odnos
snaga pod uslovom prilagođenja ali u radnim uslovima.
-
Uneseno slabljenje se definiše kao logaritamski odnos
apsolutnih vrijednosti prividnih snaga P1 i P2, gdje je
P1 prividna snaga koja bi se dobila na impedansi
potrošača Z2 kada bi ova bila direktno vezana na
generator impedanse Z1, a P2 snaga na istoj
impedansi Z2 kada se prenos vrši preko posmatranog
četvoropola.
Kada je Z1=Z2, uneseno i pogonsko slabljenje se
izjednačavaju. Uneseno slabljenje, u stvari, prikazuje
odnos između prividne snage koju generator može da
preda potrošaču i prividne snage koju potrošač prima
posredstvom četvoropola.
-
Idealni uslovi prilagođenja praktično su neostarivi, pa
se zato uvodi pojam radnog slabljenja kao
odgovarajućeg mjerila za slabljenje četvoropola u
slučaju realnih radnih uslova.
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
23
Radno slabljenje definiše se kao logaritamski odnos
aktivne snage Pmax i P gdje je Pmax – maksimalna aktivna
snaga koju generator može da oda (slučaj kada je
generator zatvoren konjugovanom impedansom), a P –
aktivna snaga koja se preko četvoropola prenosi na
potrošač Z2 (slika 4.49).
ar =
U praksi je redovan slučaj da se više četvoropola serijski
(kaskadno) povezuju u funkcionalnu cjelinu.
Na slici 4.7. je prikazana serijska veza četvoropola na
imaž osnovi. Moguće je dokazati da će u tom slučaju
ukupno slabljenje cijele veze biti:
a = a1 + a2 + a3 + ... + an
1 Pmax
ln
2
P
Ista zavisnost se dobija u slučaju serijske
četvoropola na bazi iterativnih parametara.
veze
4.1.3. Serijska veza četvoropola
Zg
Zi
Zi1
Zi2
Zi3
Zin
Slika 4.7. Serijska veza četvoropola
4.1.4. Jedinice prenosa
Prilikom uvođenja matematičke definicije slabljenja/
pojačanja, primjetili smo da je riječ o odnosu dvije
snage, dakle kao rezultat se dobije neimenovani broj.
Počevši od 1924. godine u telekomunikacijama je
uobičajeno da se odnos dvije istodimenzionalne veličine
ne izražava prostim odnosom, već algoritmom tog
odnosa.
Razlozi za ovakav postupak su višestruki:
-
logaritamski odnos snaga, napona i struja na početku
i na kraju voda, proporcionalan je dužini voda,
ljudsko uho prima zvučne podražaje propircionalno
logaritmu intenziteta zvuka,
veličina odnosa koji se sreću u praksi često su ili vrlo
velike ili vrlo male, pa se prelaskom na logaritme tih
odnosa množenja i dijeljenja svode na prostije
računske radnje – sabiranje i oduzimanje.
Pošto se u praksi koriste dvije vrste logaritama, i to
prirodni, osnova e=2,17 i dekadni, osnova 10, uvedene
su i dvije jedinice za pojačanje/slabljenje.
U sistemu prirodnih logaritama osnovna jedinica je Neper
– oznaka N. Prirodni logaritam odnosa struja ili napona
predstavlja logaritamski odnos koji označavamo sa a i
izražavamo u neperima:
I
U
a[N] = ln 1 = ln 1
I2
U2
Dakle, definiciju nepera smo izveli iz odnosa struja ili
napona. Ako uzmemo odnos snaga P1 i P2 i ako su
impedanse u tačkama mjerenja tih snaga iste, dobijamo:
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
U12
ln
P1
U
= ln R = 2 ln 1
2
P2
U
U2
2
R
Na isti način se mogu izraziti i snage u funkciji struje, pa
se dobije:
ln
I 2R
P1
I
= ln 1 = 2 ln 1
2
P2
I
I 2R
2
Odnosni, iz prethodnih relacija se dobija odnos snaga
izražen u neperima:
a[N] =
P
1
ln 1
2 P2
U sistemu dekadnih logaritama osnovna jedinica prenosa
je Bel – oznaka B, a izvedena je iz odnosa snaga:
a[B ] = log
P1
P2
U praksi se znatno više u primjeni deset puta veća
jedinica koja se naziva Decibel – oznaka dB, pa
dobijamo:
a[dB ] = 10 log
P1
P2
Na osnovu prethodnih relacija moguće je definisati
odnose napona i struja u decibelima:
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
24
U12
Na primjer, podatak da snaga iznosi 10 [dB] ne znači
ništa, ali zato 20 [dB] u odnosu na 1W znači 100W.
R
Za izražavanje snage, napona ili struje u decibelima
ustanovljava se referentna vrijednost u odnosu na koju
se vrši poređenje.
U
a[dB ] = 10 log R = 20 log 1
U2
U 22
a[dB ] = 10 log
I12R
I 22R
= 20 log
I1
I2
Da bismo odredili vezu koja postoji između nepera i
decibela izjednačimo relacije:
1 P1
[N] = 10 log P1 [dB ]
ln
2 P2
P2
U tabeli 4.1. dati su odnosi snaga i napona, kao i
odgovarajuće pojačanje u decibelima.
Primjenimo sada matematičku zavisnost koja postoji
između prirodnih i dekadnih logatirama, tj. lnx = 2,3logx,
pa dobijamo:
1 [N] = 8,686 [dB]
1 [dB] = 0,115 [N]
Danas se najviše primjenjuje decibel dB.
Činjenica
da
decibel
definiše
odnos
dvije
jednakodimenzionalne veličine (npr. dvije snage)
omogućuje da se dođe do još nekih zaključaka o
karakteru četvoropola na kojem se vrši mjerenje.
1W
2W
100W
1W
a)
b)
Slika 4.8. Primjena jedinice prenosa dB
Posmatrajmo zato primjer dat na slici 4.8a. Na ulazu u
četvoropol snaga je 1W, a na izlazu iz četvoropola snaga
je 2W. U tom slučaju kaže se da četvoropol unosi
pojačanje od oko –3dB pošto je:
a[dB ] = 10 log
{
P1
1
= 10 log = 10 log 2−1
P2
2
}
= log (x ) = A log x = −10 log 2 = −10 ⋅ 0 ,30103
= −3 ,0103[dB ]
A
Primjer sa slike 4.9b. je malo drugačiji jer na ulazu u
četvoropol signal ima snagu od 100W, a na izlazu iz
četvoropola snaga je opala na samo 1W. Očigledno je da
je u ovom slučaju četvoropol unio slabljenje od 20 [dB]
pošto je:
P
100
a[dB ] = 10 log 1 = 10 log
= 10 log 102
P2
1
{
}
= log (x ) = A log x = 2 ⋅ 10 log 10 = {log10 10 = 1}
A
= 20 ⋅ 1 = 20[dB ]
Zato je pored decibela uvedena i jednica [dBm] koja
označava decibel u odnosu na jedan miliwat. U tom
slučaju 10 [dBm] označava snagu od 10 mW, pošto 10
[dB] odgovara odnosu 10:1. Na isti način uvedena je i
jedinica decibelvolt [dBV] i označava respektivno
decibele u odnosu na 1V.
Iz svega do sada rečenog može se zaključiti da je
pogrešno izražavati snagu, napon ili struju u decibelima.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Pojačanje
[dB]
1
2
3
4
5
6
10
20
30
40
50
60
70
80
P2/P1
1,26
1,58
1,99
2,54
3,16
3,98
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
U2/U1
1,12
1,26
1,41
1,58
1,78
1,99
3,16
10
31,6
100
316
1000
31600
10000
Tabela 4.1. Matematički identiteti za dB
Ako se posmatraju vrlo velike cifre koje predstavljaju
odnose snaga ili napona, uočavamo sve prednosti u
praktičnom računanju pomoću logaritama tih odnosa.
4.1.5. Nivoi
Snaga signala različita je u različitim tačkama veze.
Međutim, ono što sigurno znamo jeste da je ta snaga
ograničena, kako po svojoj maksimalnoj tako i po svojoj
minimalnoj vrijednosti.
Maksimalna snaga signala ograničena je nemogućnošću
pojačavača da bez posljedica pojačaju proizvoljno velike
signale, a da pri tom ne nastupi nedozvoljeno veliko
izobličenje signala. Minimalna snaga signala ograničena
je snagom šuma koji postoji u svakoj tački veze.
Pri ispitivanju i kontroli jedne trase neke veze, koje se
vrši u određenim vremenskim razmacima ili u slučaju
kvara, uobičajeno je da se ispituje veličina snage duž
trase date veze od njenog ulaza do izlaza. Veličina ove
snage varira prema tome na kojem se četvoropolu vrši
mjerenje.
Podatak da je u nekoj od mjernih tačaka veze snaga
tolika i tolika samo je kvantitativni podatak koji ništa
bliže ne govori o tome kakve je sve promjene pretrpio
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
25
signal tokom prenosa. Upravo zato koriste se
logaritamski odnosi napona, struja i snaga n(U), n(I),
n(P), koji se nazivaju nivoima.
Postoje tri vrste nivoa:
-
apsolutni nivo,
relativni nivo i
mjerni nivo.
4.1.5.1. Normalni generator
Da bi se uveo pojam nivoa kao relativne mjere, bilo je
potrebno izabrati referentne vrijednosti za struju (I0),
napon (U0) i snagu (P0), pa je u tu svrhu uveden pojam
normalni generator (slika 4.9) koji daje standardne
veličine definisane dogovorom.
S vremenom, logičnim proširenjem na sve analogne
efekte koji su vezani za neželjene električne pojave, riječ
šum je dobila šire značenje. Tako se danas za slučajna
svjetlucanja na TV ekranu kaže da su izazvana šumom,
kao i da su greške pri prenosu podataka (npr. u
računarskim mrežama) prouzrokovane šumom, iako nije
riječ o pojavama koje se čuju.
U suštini šum je signal vrlo širokog frekventnog spektra,
slika 4.10 koji potiče iz sasvim drugih izvora nego korisni
signal.
Pš
(dB)
1,293 mA
f (kHz)
Slika 4.10. Signal šuma vrlo širokog frekventnog opsega
1 mW
0,775 V
Veliki je broj uzroka zbog kojih dolazi do pojave šuma.
Saglasno njima napravljena je i klasifikacija šumova
različitog porijekla.
Tako postoje:
Generator
Potrošač
Slika 4.9. Izgled normalnog generatora
Normalni
generator
je
generator
izmjenične
elektromotorne sile od 1,55V, frekvencije 800Hz, i
unutrašnje otpornosti 600Ω.
Kada se ovakav generator zatvori potrošačem čija je
otpornost takođe 600Ω, na njemu se razvija snaga od
1mW, pri struji od 1,293mA i naponu od 0,77V.
Pošto su prvi telefonski aparati imali izlaznu snagu 1mW,
onda je ta snaga uzeta za referentnu, pa se time
objašnjavaju neuobičajene vrijednosti za referentni
napon i struju.
Opterećenje od 600Ω kojim je normalni generator
zatvoren takođe podsjeća na prve dane telefonije, kada
su upotrebljavane telefonske linije čija je karakteristična
impedansa bila oko 600Ω.
4.2. ŠUMOVI
U prvobitnom značenju u telekomunikacijama riječ šum
bila je vezana za posebne zvučne efekte.
Na izlazu iz pojačavača niskih frekvencija, preko zvučnika
ili u slušalici, u odsustvu signala na njegovom ulazu, čuo
se neprijatan, neželjen i nepravilan zvuk, karakterističan
za šum vodopada. Odatle je ova pojava i nazvana šum.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
1. šumovi prostorije u kojoj se govori ili sluša – šum
ambijenta,
2. šum uslijed napajanja uređaja električnom energijom,
3. šum Sunca, kosmosa i atmosferski šum,
4. termički šumovi elektronskih kola,
5. intermodulacioni šumovi,
6. šumovi uslijed preslušavanja.
1. Za razliku od ostalih šumova, šum prostorije u kojoj
se govori ili sluša, tzv. šum ambijenta, jedini je šum
neelektrične prirode koji se transformacijom preko
mikrofona prenosi u sistem.
2. Šumovi koji potiču od napajanja uređaja električnom
energijom mogu se brižljivom konstrukcijom i
izradom uređaja svesti na takav nivo da bitno ne
utiču na kavalitet veze.
3. Šum Sunca te zračenja iz kosmosa i atmosferskih
pražnjenja (munje, razne vrste padavina) utiču
uglavnom na vazdušne vodove, dok je njihov uticaj
na pođemne kablove neznatan.
Sličan šum nastaje i zbog varničenja u električnim
uređajima i postrojenjima.
4.2.1. Termički šum elektronskih kola
Termički šumovi se pojavljuju na otpornicima kao
posljedica nepravilnog toplotnog kretanja slobodnih
elektrona u materijalu.
Smjerovi struje kroz idealni i realni otpornik su prikazani
na slici 4.11.
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
26
naglasiti da snaga šuma opada sa porastom frekvencije,
ali tek negdje iznad 5 GHz.
R
U analizi kola termički šumovi (ili tzv. šumovi impedanse)
se
mogu
predstaviti
naponskim
generatorom
elektromotorne sile,
a. struja kroz idealni otpornik – bez šuma
R
b. struja kroz realni otpornik – šumni otpornik
Slika 4.11. Šumni i bešumni otpornik
Elektromotorna sila termičkih šumova otpornika zavisi od
apsolutne temperature, širine frekventnog opsega u
kome se šumovi mjere i veličine otpornosti, dok je
nezavisna od vrste provodnika. Izračunava po obrascu,
koji je prvi izveo Nikvist na osnovu statičke teorije
termodinamike.
U 2š = 4kTRB
Uš =
gdje je:
- R – Realni dio impedanse koji je vezan u seriju sa
idealnom impedansom Z u kojoj se ne ostvaruju
termički šumovi.
Osim otpornika i tranzistori predstavljaju značajan izvor
šuma, naročito u pojačavačkim uređajim.
Šumovi u tranzistorima su raznovrsnog porijekla, a
najčešće se javljaju:
-
-
gdje je:
Uš2 – kvadrat srednje vrijednosti elektromotorne
sile šuma,
k – Bolcmanova konstanta,
T – apsolutna temperatura,
R – omski otpor otpornika,
B – Band, širina frekventnog opsega.
Pošto u reaktansama ne nastaju šumovi, isti obrazac se
primjenjuje i kad se izračunava elektromotorna sila šuma
u impedansi, pri čemu R označava realni dio impedanse.
Primjećujemo da napon termičkog šuma ne zavisi od
frekvencije, što znači da je snaga šuma raspoređena
ravnomjerno po svim frekvencijama.
Pš
(dB)
4kTRB
kao posljedica tzv. Šotkijevog efekta, poznatog i kao
efekt sačme, koji potiče od fluktuacije (kolebanja ili
oscilovanja) u difuznom procesu u bazi tranzistora i
fluktuacije koja nastaje kao posljedica rekombinacije
nosilaca elektriciteta u bazi,
kao poljedica pojave termičkog šuma u otpornosti
baze,
usljed povećane fluktuacije u kolektorskoj struji, koja
nastaje pri višim frekvencijama, kao posljedica
smanjena koeficijenta strujnog pojačanja tranzistora.
4.2.2. Intermodulacioni šum
Pored osnovnog, termičkog šuma, intermodulacioni šum
ima veoma važnu ulogu pri dimenzionisanju i planiranju
sistema
prenosa.
Za
razliku
od
termičkog,
intermodulacioni šum zavisi od signala koji se prenosi, ili
tačnije rečeno, od opterećenja sistema izazvanog
signalom.
Ovo posebno dolazi do izražaja u višekanalnim sistemima
gdje se složeni signal, uslijed prolaska kroz nelinearne
elemente, izobličava u izvjesnoj mjeri. Posljedica ovih
izobličenja je nastajanje velikog broja viših harmonika
(slika 4.13) kao i komponenata koje nisu direktni
umnošci osnovne frekvencije.
f (kHz)
Slika 4.12. Bijeli šum pokriva širok frekventni opseg
Zbog toga termički šum spada u tzv. bijeli šum (slika
4.12), po analogiji sa bijelom svjetlošću, koja sadrži
komponente svih talasnih dužina u vidljivom dijelu
spektra.
Prosta konstatacija da je snaga šuma ravnomjerno
raspoređena po cijelom opsegu frekvencija dovodi do
apsurdnog zaključka da je snaga šuma beskonačna jer je
i frekventni opseg beskonačno širok. Zbog toga treba
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 4.13. Intermodulacija osnovnog signala i trećeg harmonika
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
Na slici 4.13 je npr. prikazana intermodulacija
(međusobno sabiranje) osnovnog i trećeg harmonika,
koji u prijemnika dolaze u istovremeno i u fazi su.
27
2.
Šumovi uslijed nerazumljivog preslušavanja.
1.
Pod šumovima nastalim uslijed razumljivog
preslušavanja podrazumijevaju se signali iz drugih
elektronskih, kola koji se pojavljuju u istom
frekventnom položaju kao i originalni signal, bez
obzira na to da li je u pitanju govorni signal ili neki
drugi.
2.
Pri nerazumljivom preslušavanju je upravo obrnuto.
Šum uslijed nerazumljivog preslušavanja ima veći
ometajući efekat nego osnovni šum, pa su prema
tome i zahtijevi za njegovo eliminisanje stroži nega
za osnovni šum.
Radi razumijevanja štetnosti intermodulacija pogledajmo
šte se dešava kada se osnovni signal i četvrti harmonik
pojave istovremeno u prijemniku, kako je prikazano na
slici 4.14.
Međutim, gledano objektivno, šum razumljivog
preslušavanja ima veći ometajući efekat od šuma
nerazumljivog preslušavanja.
Šumovi uslijed preslušavanja mogu da se podijele prema
uzroku nastanaka u nekoliko grupa:
Slika 4.14. Šum izazvan osnovnim i četvrtim harmonikom
Očigledno je kako kompleksan i različit signal na prijemu
imamo od onog koji je poslan, samo zbog uticaja
nelinearnih elemenata.
Sve ove novonastale komponente manifestuju se kao
intermodulacioni šum koji prekriva cijeli prenosni opseg
frekvencija.
Kada se govori o nelinearnim elementima, treba praviti
razliku između potrebnih nelinearnih procesa, kao što su
modulacija, pojačanje i sl. i neželjenih nelinearnih
procesa, koji nastaju kao prateće pojave.
Dok je u prvom slučaju riječ o tačno dimenzionisanom i
odmjerenom procesu, u drugom slučaju su u pitanju
neželjeni proizvodi. Ovi proizvodi su po svom intenzitetu
vrlo mali, ali zbog svoje brojnosti i ometajućih efekata,
imaju značajnu ulogu u dimenzionisanju budućeg sitema
veze.
-
preslušavanje uslijed nelinearnosti karakteristika
pojedinih sklopova višekanalnih sistema,
preslušavanja uslijed nesavršenosti frekventnih
karakteristika filtera,
uslijed sprezanja prenosnih puteva dva ili više
sistema.
4.2.4. Mjerenje šumova
Ometajuće dejstvo spektra šumova u telefoniji mjeri se
specijalnim instrumentom – psofometrom.
Naziv instrumenta potiče od grčke riječi psofos, što znači
šum.
Psofometar je u stvari elektronski voltmetar koji služi za
mjerenje napona šuma i kome je na ulazu dodat
specijalni filtar koji imitira krivu osjetljivosti ljudskog uha,
slabljenje slušalice, a česti i slabljenje dijela voda od
slušalice do telefonske centrale.
Elektronski
voltmetar
Prenosni put
Najvažniji izvor intermodulacionih šumova su nelinearne
karakteristike pojačavačkih elemenata, modulatora sa
gvozdenim jezgrom i sl.
4.2.3. Šumovi nastali preslušavanjem
Izraz preslušavanje potiče iz niskofrekventne – NF
telefonije, gdje je označavao prelazak govornih signala iz
jednog telefonskog kola u drugo. Danas je značenje
termina preslušavanje prošireno, tako da znači prelazak
energije signala iz jednog telefonskog kola u drugi signal
susjednog kola.
Šumovi preslušavanja se dijele u dvije grupe:
1.
Šumovi uslijed razumljivog preslušavanja, i
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Filtar
Slika 4.15. Principska izvedba psofometra
Psofometrijski izmjeren napon šuma je tada objektivna
mjera za subjektivni osjećaj, jer se stvarno mjeri samo
onaj dio spektra šuma koji se nalazi u čujnom opsegu i
koji ima ometajuće dejstvo.
Za opseg frekvencija jednog telefonskog kanala 0,3-3,4
kHz veličine šuma izmjerenog psofometrom i običnim
elektronksim voltmetrom razlikuju se za 0,3N, pri čemu
je vrijednost izmjerena na psofometru manja.
ČETVOROPOLI I ŠUMOVI
4.2.5. Odnos signal - šum
Analizirajući model telekomunikacione veze, na početku
3. poglavlja, uveli smo šum kao pojavu u modelu i
ukazali na njegov opšti značaj u prenosu signala. Svojim
neizbježnim prisustvom, bilo maskiranjem signala koji se
prenosi, bilo greškama u prijemu poruke, šum uvijek
smanjuje kvalitet prenosa.
Opšte je poznato da se svaki telekomunikacioni sistem
(skraćeno – sistem prenos) sastoji od niza funkcionalnih
sklopova – četvoropola i prenosnih puteva. Signal koji se
prenosi u raznim tačkama sistema prenosa, ima različite
vrijednosti intenziteta.
U principu, moguće je da se pojačavačima, ako je signal
suviše mali, ili atenuatorima, ako je prevelik, podesi da
on u bilo kojoj tački sistema prenosa ima potrebnu i
dovoljnu vrijednost. Međutim, ne smije se ispustiti iz vida
da duž prenosnog sistema, od ulaza u predajnik do izlaza
iz prijemnika, postoji šum.
Svaki sklop posmatran zasebno ili u sistemu prenosa
unosi određeni nivo šuma, koji se u teorijskim
razmatranjima definiše kao ekvivalentan izvor šuma na
njegovom ulazu. Prema tome, na ulazu se pojavljuje
zajedno i korisni signal Us i šum Uš (slika 4.16).
Koliko se, na primjer, pojača signal, toliko se pojača i
šum. Ali već slijedeći sklop dodaje nove šumove, te je
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
28
ukupni šum sada veći nego što je bio na ulazu u
prethodni sklop.
Us
Us·Uš
Uš
Us(Uš+Uš1)
Uš1
Slika 4.16. Sabiranje šumova po prenosnom sistemu
Zaključujemo da za jedan prenosni sistem na njegovom
izlazu, u principu, nije važno da se zna koliki je intenzitet
samog signala, pod uslovom da je on dovoljan za
pouzdan prijem. Iz istog razloga ne mora se poznavati ni
intenzitet šuma. Važno je da se poznaje njihov odnos, jer
je od, očigledno, od predajnika do prijemnika, sve manji i
manji.
Zbog toga odnos signal/šum predstavlja brojčani
kriterijum kojim se izražavaju osobine prenosnog sistema
u pogledu uticaja šumova na prenos signala.
Analizom raznih vrsta šumova dolazi se do zaključka da
su šumovi slučajne pojave, tako da su njihove trenutne
amplitude nepredvidive, ali se mogu opisati primjenom
statističkih zakona.
Modulacija i
demodulacija
5
poglavlje
Suština prenosa poruka i njima odgovarajućih signala na velike udaljenosti je u
tome što se pomoću originalnog – NF signala, mijenja neki od osnovnih
parametara prostoperiodičnog - VF signala, koji postaje nosilac originalnog
signala i tako poruka prenese.
Modulacije mogu bili analogne – nosilac prostopteriodična povorka impulsa ili
digitalne – nosilac pravougaona povorka impulsa.
Uređaji u kojima se izvodi modulacija nazivaju se modulatori, a najprostiji je
sa poluprovodničkom diodom.
Uređaji u kojima se vrši izdvajanje originalne NF poruke nazivaju se
demodulatori. Demodulacija se vrši pomoću signala nosioca iste vrijednosti
kojim je izvršena modulacija, dok za detekciju signal nosilac nije od važnosti.
Više o modulacijama i demodulacijama učiće se u trećem razredu, nakon
usvajanja novih znanja iz elektronike.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
modulacija i demodulacija,
modulator i demodulator,
analogne i impulsne modulacije,
KAM, AM-2BO, AM-1BO (SSB),
vremenski i spektralni prikaz,
AM, FM, PM,
demodulacija i detekcija,
nesavršeno oscilatorno kolo.
30
MODULACIJA I DEMODULACIJA
5. MODULACIJA I DEMODULACIJA
5.1. MODULACIJA
5.1.1. Zašto vršimo modulaciju?
Sve električne signale moguće je u njihovom izvornom
obliku, dakle u onakvom obliku u kakvom se pojavljuju
na izlazu pretvarača poruka – signal (npr. telefonski
mikrofon) prenijeti na udaljeno mjesto pomoću
električnih provodnika.
Logično je pitanje: zašto se uopšte vrši modulacija?
Razlozi su brojni i raznovrsni, pa ćemo istaći samo
najelementarnije, a kasnije, tokom izlaganja gradiva,
biće objašnjeni i mnogi drugi.
Za takav prenos se kaže da se signali u njemu prenose u
svom osnovnom, prirodnom ili fizičkom opsegu
frekvencija.
-
Radio i TV difuzija ne mogu se ni zamisliti bez
postupka modulacije. Direktan prenos niskih, npr.
čujnih frekvencija, putem radio talasa zahtijevao bi
ogromne dimenzije otpremnih i prijemnih antena, što
se tehnički, uopšte ne bi moglo realizovati. Problem
je u tome što bi dužina antena, da bi ona efikasno
zračila elektromagnetnu energiju, morala da bude
veća od jedne desetine talasne dužine signala koji se
prenosi. To znači, da bi za prenos govora dužina
antene trebalo da bude oko sto kilometara.
-
Osim toga, pošto bi svi radio predajnici radili u istom
audio frekventnom opsegu, nastalo bi opšte
uzajamno ometanje emisija (miješanje stanica).
-
Postupkom modulacije, tj. transponovanjem čujnih
frekvencija u znatno više, za svaki radiopredajnik
strogo definisani frekventni opseg, omogućava se
izrada antena prihvatljivih dimenzija i istovremeni rad
više stanica.
-
Slično je i kod žičanih telekomunikacija. Ovdje je,
doduše, direktan prenos signala u prirodnom, NF
opsegu, tehnički ostvariv, ali se sve više ograničava
isključivo na lokalni saobraćaj (mjesne telefonske
mreže).
-
Kvalitetnija i ekonomičnija rješenja predstavljaju
multipleksne mreže kod kojih se, zahvaljujući
postupku modulacije, jedna fizička linija koristi za
veći broj telekomunikacionih kanala. Pri tome postoji
više metoda rada u multipleksu.
Takav prenos je, bar u principu najjednostavniji. Ali,
osim njega, danas imamo i druge mogućnosti. Međutim,
sve druge metode prenosa zahtijevaju prethodnu obradu
originalnog signala.
Suština tih metoda obrade je u tome što se
prostoperiodičnom signalu uvijek mijenja neki od
osnovnih parametara tako da on postane nosilac
originalnog signala, a samim tim i poruke koja se
prenosi.
Ovaj postupak u kome se mijenjaju izvjesni parametri
jednog periodičnog signala u funkciji karakterističnih
veličina nekog drugog, bilo kakvog signala, naziva se
modulacija.
Svrha modulacije je da signal obradi tako da bude
podesan za prenošenje.
Signal, originalni nosilac poruke, naziva se modulišući
signal, a pomoćni prostoperiodični signal nosilac. Nosilac
izmijenjen modulišućim signalom naziva se modulisani
signal.
Naravno, primljeni modulisani signal nije direktno
upotrebljiv za pretvarač signal – poruka (npr. telefonska
slušalica). Takav signal mora na mjestu prijema da se
podvrgne novoj obradi. Dakle, radi se obrnuti proces u
kome se iz modulisanog signala izdvaja orginalni signal
koji nosi poruku.
Takva obrada modulisanog signala naziva se
demodulacija ili detekcija, a na prijemu dobijeni orginalni
signa naziva se demodulisani signal.
Na slici 5.1. prikazana je blok šema prenosnog sistema u
kome se koristi tzv. frekventni multipleks. Ovdje ćemo
dati samo najelementarnije tumačenje, samo da bi se
shvatila prednost korištenja modulacije, a multipleksnim
prenosom ćemo se baviti kasnije.
Slika 5.1. Prenosni sistem sa frekventnim multipleksom
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
31
MODULACIJA I DEMODULACIJA
Različite poruke (govor, muzika, slika itd.) Q1, Q2,... Qn
pretvaraju se pomoću pretvarača P1, P2,... Pn u signale
s1(t), s2(t),... sn(t).
Postupkom modulacije u modulatorima M1, M2,... Mn
spektri tih signala se grupišu u određenim frekventnim
opsezima, pa se poslije tzv. filtata propusnika opsega
frekvencija F1, F2,... Fn pojavljuju u zajedničkoj fizičkoj
liniji L.
Propusni opseg linije, u tom slučaju, mora biti jednak ili
veći zbiru frekventnih opsega pojedinih kanala
Na prijemnom kraju obavlja se suprotan postupa. Pošto
filtri F1, F2,... Fn izdvoje signale u odgovarajućim
frekventnim
opsezima,
oni
se
demodulišu
u
demodulatorima D1, D2,... Dn tj. njihov spektar se vraća u
prirodni položaj.
Modulacioni postupci mogu da se podijele prema
talasnom obliku modulisanog signala u dvije osnovne
grupe:
1.
postupci u kojima je modulisani signal
kontinualan, povorka prostoperiodičnih impulsa
– analogne modulacije, i
2.
postupci u kojima je modulisani signal
diskretan, povorka pravougaonih impulsa –
impulsne modulacije.
Nosilac u obliku sinusoide ima tri karakteristična
parametra. To su amplituda, frekvencija i faza.
I pošto je modulacija postupak kojim se jedan od
parametara nosioca mijenja u skladu sa porukom koja se
prenosi razlikujemo tri analogna modulaciona postupka:
Na kraju prijema električni signali s1(t), s2(t),... sn(t)
pretvaraju se u pretvaračima P1, P2,... Pn u originalne
poruke.
-
Već iz ovog kratkog opisa vidi se da modulacija čini
osnovu multipleksnog sistema prenosa.
-
5.1.2. Vrste modulacija
-
amplitudska modulacija – AM, pri kojoj se
mijenja amplituda nosioca,
frekventna modulacija – FM, pri čemu se
mijenja frekvencija nosoca, i
fazna modulacija – PM, pri kojoj se mijenja faza
signala nosioca
Oblici signala za ove tri vrste modulacija prikazani su na
slici 5.2a.
a.
b.
Slika 5.2. Analogne i impulsne modulacije
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
32
MODULACIJA I DEMODULACIJA
Podatak koja se prenosi, odnosno modulišući signal je u1.
To je, u slučaju prenosa govora, napon na izlaznim
priključcima mikrofona.
Kroz kolo teče struja, koju zbog postojanja nelinearnog
elementa, nije moguće izračunati pomoću Omovog
zakona, već ona može da se izrazi polinomom:
Nosilac u obliku sinusoide je u0, a amplitudski uAM,
frekventni uFM i fazno modulisani signal uPM se dobijaju
kada se signalom u1 izvede odgovarajuća modulacija
nosioca u0.
m
n
2
i(t ) = A 0 + ∑ A nU(t ) = A 0 + A1U(t ) + A 2U(t )
i =1
gdje je: U(t)= uω(t)+ uΩ(t).
Povorka impulsa koji se periodično ponavljaju ima,
takođe, tri parametra. To su amplituda impulsa, dužina
trajanja impulsa i položaj impulsa.
Prema tome, koji se od ovih parametara mijenja pod
dejstvom modulišućeg signala, razlikuju se tri vrste
modulacije:
uω(t)
impulsna amplitudska modulacija – IAM,
impulsna modulacija po trajanju – ITM, i
impulsna položajna modulacija – IPM.
uΩ(t)
Ukoliko se zadnja relacija zamijeni u polinomu, pa se svi
dobijeni proizvodi razlože na zbirove i razlike kružnih
frekvencija ω i Ω, dobija se čitav spektar komponenata,
koji se kraće naziva spektar modulisanih signala.
On se u opštem slučaju, može predstaviti kao:
5.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA
Ω+3ω
Ω+2ω
Ω+ω
Ω
Ω-ω
Ω-2ω
Ω-3ω
Ova dva signala vezana su u kolo sa nelinearnim
elementom D (poluprovodnička dioda) i radnim
opretećenjem R.
Drugim riječima, modulišući signal je pomjeren u više
frekventno područje što se modulacijom i željelo postići.
2Ω
modulišući, niskofrekventni NF signal uω(t)=Uωsinωt i
visokofrekventni VF signal nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt.
2Ω-ω
-
Spektar amplitudski modulisanog signala prikazan je na
slici 5.4. Jednostavnim posmatranjem ovog spektra može
se uočiti da se u beskonačnom nizu spektralnih
komponenti nalazi i modulišući signal (ω) u vidu dvije
bočne komponente simetrično udaljene od signala
nosioca.
2Ω-2ω
Postoje dva signala:
gdje su: m i n cijeli brojevi i 0.
2Ω-3ω
Princip amplitudske modulacije moguće je objasniti
pomoću najprostijeg modela amplitudskog modulatora
(slika 5.3).
mΩ ± nω
2Ω+3ω
Posebnu vrstu impulsne modulacije predstavlja impulsna
kodna modulacija – IKM (eng. Pulse Code Modulation –
PCM), o kojoj smo već nešto govorili u prethodnom
poglavlju.
Slika 5.3. Principska šema amplitudskog modulatora
2Ω+2ω
Ove tri vrste modulisanih signala, zajedno sa
modulišućim signalom u1 i nosiocem u0, prikazani su na
slici 5.2b.
2Ω+ω
-
Slika 5.4. Spektar amplitudski modulisanog signala
5.2.1. KAM - Konvencionalna
Amplitudska Modulacija
Posmatrajmo slučaj sa slike 5.3 i neka je VF signal
nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt konstantne amplitude, a NF signal
(govorni, podatak, radio ili TV signal) uω(t)=Uωcosωt.
Amplituda dobijenog AM signala je zbir trenutnih
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
vrijednosti amplituda (UΩ+ Uωcosωt), pa je trenutna
vrijednost signala uAM (t) data kao:
uAM (t)= (UΩ+ Uωcosωt) sinΩt ili,
uAM (t)= UΩ (1+ Uω/ UΩ cosωt) sinΩt
33
MODULACIJA I DEMODULACIJA
Vremenske promjene i način formiranja AM signala za
slučaj modulacije prostoperiodičnog signala je prikazana
na slici 5.5.
Amplitudski modulisani signal prikazan posljednjim
izrazom u kome se javlja proizvod dvije trigonometrijske
funkcije, moguće je uz primjenu adicionih teorema
predstaviti u obliku:
Analizom izraza dolazi se do saznanja da amplitudska
modulacija signala nosioca prosotperiodičnim signalom
ima efekat dobijanja dva nova signala, čija se frekvencija
razlikuje od frekvencije nosioca za frekvenciju
modulišućeg signala.
Dakle, modulacijom smo dobili:
-
signal amplitude UΩ na frekvenciji Ω (F),
-
signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω+ω (F+f) i
-
signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω-ω (F-f).
Zadnja dva signala se nazvaju bočni signali (slika 5.6).
U realnom slučaju umjesto prostoperiodičnog signala koji
se sastoji iz samo jedne frekvencije, signal nosilac se
moduliše složenoperiodičnim signalom koji predstavlja
opseg frekvencija (u telefoniji slučajni govorni signal).
Npr. definisani govorni opseg frekvencija koji se kreće u
granicama od fmin=0,3 kHz i fmax=3,4 kHz.
Na slici 5.7 je prikazama KAM u kojoj je NF signal
električni
ekvivalent
govora
ispred
telefonskog
mikrofona.
Slika 5.5. Vremenski konvencionalne AM modulacije
u1–NF signal – govor, u0–VF signal – sinusni nosilac, uAM – KAM
uAM (t ) = UΩ sin Ωt +
-
mUΩ
mUΩ
sin (Ω + ω)t +
sin (Ω − ω)t
2
2
gdje je: m=Uω/UΩ.
Zadnji dobijeni izraz sadrži tri člana, a to znači tri
elementa u spektru i naziva se KAM – konvencionalni
amplitudski modulisani signal.
Opisani postupak amplitudske modulacija koristi se
uglavnom u radio difuziji na dugim, srednjim i kratkim
talasima.
f
Prije modulacije
F
f
Slika 5.7. Vremenski prikaz KAM pri čemu je NF signal – govor
Očigledno je vidljivo na slici 5.7c kako NF signal mijenja
amplitudu VF signala i kakav složen vremenski signal se
dobija.
F-f
F
F+f
f
Poslije modulacije
Slika 5.6. Signal nosilac i bočni signali pri KAM
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Na 5.8 je prikazan sprektra slučajnog govornog signala.
Pošto se govorni signal sastoji od velikog broja
(beskonačnog) različitih amplituda, koje, što je
frekvencija viša, imaju veće amplitude, onda uprošteni
prikaz u obliku pravouglog trougla predstavlja
34
MODULACIJA I DEMODULACIJA
zadovoljavajuću
aproksimaciju
spektralnom domenu.
–
predstavu
u
Amplituda
Za razliku od AM pri ovim postupcima se ampituda
signala noseće frekvencije održava konstantnom, a
mijenja se trenutni fazni stav (ugao) u ritmu
modulišućeg signala.
Tako izmjenjeni fazni ugao postaje karakteristični
parametar u kome je sadržana poruka koja se prenosi.
0,3
3,4
f (kHz)
Slika 5.8. Spektar NF govornog signala iz telefonskog mikrofona
Poslije amplitudske modulacije ovakvim modulišućim
signalom ne može se više govoriti o bočnim signalima,
već je usvojen termin bočni opsezi.
U VF vezama je uobičajeno da se telefonski opseg, kao i
bočni opsezi dobijeni poslije modulacije, predstavljaju
pravouglim trouglima sa pravim uglom na strani više
frekvencije, odnosno, kod kojih porast visine prati
prirodni porast frekvencije (slika 5.9).
Prije detaljne analize fazno, odnosno frekventno
modulisanog signala nosioca treba naglasiti da između
oblika signala dobijenih faznom i frekventnom
modulacijom postoji velika sličnost. Naime, samom
prirodom postupka u generisanju signala jedne od ovih
modulacija javlja se i druga, pa se može zaključiti da se
fazna i frekventna modulacija međusobno prate.
Poređenjem karakteristika AM signala sa onima kod
ugaono modulisanih signala treba ukazati na slijedeće
činjenice:
-
300
3400
F
Iako je to nedostatak ovog vida modulacije, ona se
koristi u velikoj mjeri zbog jednostavnost detekcije
ugaono modulisanih signala, zatim zbog bolje zaštite
ovog signala od uticaja šuma itd.
Prije modulacije
F-3400
F-300 F F+300
Spektar AM signala nastaje kao posljedica
transponovanja spektra NF signala u viši frekventni
opseg i po svojoj širini odgovara širini spektra NF
signala.
Kod ugaone modulacije nije tako, je modulisani
signal dobijen bilo kojim vidom ugaone modulacije
ima neograničen spektar.
F+3400
Slika 5.9. Gornji i donji bočni opseg telefonskog govora kod KAM
Na slici 5.9 uočava se još jedna osobina amplitudske
modulacije. Naime, postupkom amplitudske modulacije
zadržava se prirodna širina frekventnog opsega
modulišućeg signala, što je posebno značajno za
prenosne puteve sa ograničenim frekventnim prostorom
koji treba što ekonomičnije iskoristiti.
Prikazivanje telefonskog opsega (kanala) i bočnih opsega
pravouglim trouglima ima još jednu pogodnost.
Naime, jasno se vidi da gornji bočni opseg zadržava
prirodni smjer porasta frekvencija, tj. on je u normalnom
frekventnom položaju, dok je donji bočni opseg obrnut
(invertovan).
Ovo je naročito značajno za sistem radio veza, koji
obiluje šumovima, a dozvoljava prenos širih frekventnih
opsega nego što je to slučaj u kablovskim sistemima.
5.3.1. Princip ugaone modulacije
U FM signalu trenutne promjene frekvencije dešavaju se
oko frekventno nemodulisanog signala – VF nosioca, u
zavisnosti od trenutne vrijednosti modulišućeg NF
signala.
Djelovanjem NF signala na frekvenciju signala nosioca
djeluje se u stvari na njegovu trenutnu fazu, pa se tako
istovremeno ostvaruje i fazna modulacija. Kako između
FM i PM nema suštinske razlike, često se obje modulacije
nazivaju zajedničkim imenom ugaona modulacija.
Ukoliko je VF nosilac dat kao u(t ) = U Ω sin (Ωt + ϕ 0 ) , i
modulišući NF signal kao u ω (t ) = U ω sin ωt , u slučaju
Pošto se sve frekvencije telefonskog signala sadrže u
svakom od ova dva bočna opsega, dovoljno je prenijeti
samo jedan od njih.
fazne modulacije trenutna vrijednost faze nosioca
(Θ=Ωt+ϕ0) mjenjaće se proporcionalno trenutnoj
vrijednosti modulišućeg signala.
5.3. UGAONE MODULACIJE
Signal nosilac modulisan fazno određen je u tom slučaju
izrazom:
Poznate su dvije vrste ugaone modulacije:
1. Frekventna modulacija (Frequency Modulation - FM) i
2. Fazna modulacija (Phase Modulation - PM).
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
uPM (t ) = U Ω sin (Ωt + ∆ϕ sin ωt + ϕ 0 )
gdje je: ∆ϕ - amplituda promjene faze unesena
modulacijom i naziva se fazna devijacija.
35
MODULACIJA I DEMODULACIJA
U slučaju FM se frekvencija signala VF nosioca mijenja
proporcionalno trenutnoj vrijednosti modulišućeg signala.
FM signal nosilac određen je u tom slučaju izrazom:
kad se amplituda modulišućeg signala smanjuje,
modulisani signal se ″širi″ (opada mu frekvencija).
FM nosećem talasu amplituda modulišućeg signala
određuje odstupanje trenutne frekvencije od centralne,
tj. od frekvencije nosioca u odsustvu modulacije. Može
se ostvariti proizvoljno veliko odstupanje trenutne
frekvencije od frekvencije nosioca ako se mijenja
amplituda modulišućeg signala. Postignuta devijacija
frekvencije, u tom slučaju, može da bude mnogo veća od
frekvencije modulišućeg signala.
∆F
⎛
⎞
uFM (t ) = U Ω sin ⎜⎜ Ωt −
cos ωt + ϕ 0 ⎟⎟ ,
f
⎝
⎠
gdje je: ∆F – devijacija frekvencije, tj. maksimalna
razlika frekvencije modulisanog i nemodulisanog nosioca.
Veličina ∆F/f naziva se modulacioni odnos ili modulacioni
indeks.
U praktično realizovanim modulatorima devijacija
frekvencije može da iznosi više stotina kHz, mada je
frekvencija modulišućeg signala nekoliko kHz. Prema
tome, bočne komponente koje nastaju u procesu FM nisu
ograničene na zbir i razliku između maksimalne
modulišuće frekvencije i frekvencije nosioca, kao što je
slučaj kod AM.
Upoređujući analitičke izraze za trenutne vrijednosti FM i
PM uočavamo da među njima nema suštinske razlike
osim faznog pomjeraja od π/2, a to je upravo fazna
razlika između sinωt i cosωt funkcija.
Dok se pri AM javljaju samo dva bočna opsega,
podjednako odmaknuta na obje strane od signala noseće
frekvencije, pri FM se javlja mnoštvo bočnih
komponenata čiji broj i amplituda zavise od indeksa
modulacije.
Prvi par bočnih komponenata FM signala nosioca su
razlika i zbir frekvencije VF nosioca i frekvencije NF
modulišućeg signala, a po par bočnih komponenata se
takođe javlja i za svaki umnožak (multipl) modulišuće
frekvencije.
Može se, prema tome, zaključiti da FM nosilac zauzima
širi frekvencijski opseg nego AM signal.
Ukoliko je, npr. signal nosilac frekvencije 1MHz
frekvencijski modulisan modulišućim signalom 10kHz,
nekoliko bočnih komponenata se rasporedi podjednako
sa obje strane nosica na 990 i 1010, 980 i 1020, 970 i
1030 kHz, itd. kako je prikazano na slici 5.11.
Slika 5.10. Frekventna modulacija
Ukupan broj komponenata čije se vrijednosti ne mogu
zanemariti (veće su od 1% od amplitude nemodulisanog
nosioca) zavisi od indeksa modulacije. Teorijska
razmatranja i praktična provjeravanja su pokazala da
komponente čije su učestanosti veće od F+5f i manje od
F-5f imaju tako male amplitude da se njihovo odsustvo
praktično ne zapaža. Što je veći indeks modulacije, više
je i bočnih komponenata čije se amplitude ne mogu
zanemariti, a samim tim je i širina opsega proporcionalno
veća.
Na slici 5.10 prikazani su posebno signal nosilac visoke
frekvencije (a) i modulišući NF signal (b). Kada se ova
dva signala kombinuju u postupku modulacije, rezultujući
signal je frekventno modulisan (c).
S porastom amplitude NF signala u pozitivnom smijeru
modulisani signal se ″skuplja ″ (raste mu frekvencija), a
970
980
990
1000
1010
1020
1030
f (kHz)
Slika 5.11. Spektar FM signala
5.3.2. FM modulator
Sve poznate metode za dobijanje FM signala nosioca
mogu da se klasifikuju u dvije grupe: direktne i
indirektne metode. na isti način može se izvršiti i
klasifikacija modulatora.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Tipičan predstavnik modulatora u kome je primjenjena
direktna metoda je modulator sa tzv. varikap diodom.
Varikap ili varaktor dioda je inverzno polarisana
poluprovodnička komponenta koja se ponaša kao
36
MODULACIJA I DEMODULACIJA
kondenzator čija se kapacitivnost mijenja u zavisnosti od
veličine spoljnjeg priključenog napona (NF signala).
5.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA
Na slici 5.12 je prikazana uproštena varijanta takvog
modulatora. Induktivnost L i kapacitivnost C
predstavljaju konstantne elemente oscilatornog kola. Sa
Ub obilježen je napon polarizacije diode, a sa NF(t)
obilježen je modulišući signal. Kondenzator za blokadu
Cb odabira se tako da mu je reaktansa na frekvencijama
iz spektra NF modulišućeg signala što veća, a na
frekvencija oscilovanja oscilatora što manja. Na taj način
izbjegava se da varikap dioda bude kratko spojena u
odnosu na modulišući signal.
Modulisani signal, koji je iz svog prirodnog frekventnog
položaja pomjeren u viši frekventni opseg - domen, nije
upotrebljiv na mjestu prijema sve dok se obavi
demodulacija ili detekcija.
Pod demodulacijom ili detekcijom podrazumijeva se
postupak kojim se u prijemniku iz modulisanog signala
nosioca (VF) izdvaja modulišući signal (NF), dakle onaj u
kome je sadržana poruka.
Pojmovi demodulacija i detekcija se često pogrešno
poistovjećuju, jer se gube iz vida slijedeće činjenice:
-
-
demodulacija je postupak izvajanja modulišućeg
signala iz signala nosioca uz upotrebu lokalnog
oscilatora i primjenjuje se u SSB prenosu.
detekcija je postupak izdvajanja modulišućeg signala
iz signala nosioca bez upotrebe lokalnog oscilatora.
5.4.1. Demodulacija AM signala
Proces demodulacija objasnit ćemo na primjeru sa slike
5.5. Modulišući signal je frekvencije f, a signal nosilac
frekvencije F (slika 5.14a).
Slika 5.12. Modulator sa varikap diodom
Otpornik R na sličan način ne spriječava da izvor
polarizacije Ub bude kratka veza oscilatora. Frekvencija
oscilovanja ovakvog oscilatora je:
f0 =
(
1
)
2π C + Cvar ikap ⋅ L
,
što pokazuje da će oscilator (modulator) mijenjati
frekvenciju oscilovanja neposredno u ritmu promjene
veličine kapacitivnosti varikap diode, a posredno u ritmu
NF modulišućeg signala.
5.3.3. PM modulator
Pri modulaciji npr. kružnim modulatorom, pojavit će se
prizvodi modulaciji u vidu donje bočne frekvencije F-f i
gorne bočne frekvencije F-f (slika 5.14b). Ukoliko se
filtrom propusnikom opsega odstrani npr. gornji bočni
opseg, dobit će se situacija kao na slici 5.14c.
Signal u vidu donjeg bočnog opsega se prenosi do
prijemnika i tu se sada regeneriše signal nosilac
identičan po frekvenciji onom koji je ukinut na strani
predaje (slika 5.14d).
Dakle, ponavlja se modulacija, s tom razlikom što je u
odnosu na sliku 5.14a modulišući signal sada F-f.
Po izvršenoj modulaciji dobijaju se novi produkti
modulacije – bočne frekvencije:
Diferencijator
F-(F-f)=f i F+(F-f)=2F-f (slika 5.14e).
FM
modulator
PM
signal
NF
signal
Slika 5.13. Fazni modulator
Sama činjenica da između FM i PM postoji opšta veza
omogućava da se modulator za faznu modulaciju
realizuje u obliku serijske veze kola za diferenciranje i
modulatora za FM, kao na slici 5.13.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Ukoliko se eliminiše gornja bočna frekvencija, ostaje
dakle signal frekvencije f, tj. prvobitni NF signal koji se
vraća u njegovo prirodno frekventno područje.
Identičan postupka se obavlja i u realnim uslovima, kada
se kao proizvod modulacije dobijaju bočni opsezi (slika
5.15).
Na mjestu prijema signala regeneriše se signal nosilac
frekvencije identične onoj na strani emitovanja. Ovdje
može doći i do jednog specifičnog slučaja koji je prikazan
na slici 5.15.
37
MODULACIJA I DEMODULACIJA
f
F
a)
F-f
F+f
b)
F-f
c)
F-f
d)
e)
f
F
2F+f
Slika 5.14. Prikaz postupka demodulacije
Električna šema jednog diodnog detektora prikazana je
na slici 5.16a. Sa uAM označen je AM napon, sa u2
detektovani (izdvojeni) NF modulišući signal, iD struja
punjenja, a i2 struja pražnjenja kondenzatora C.
F
300
3400
F+300
F+3400
F
Slika 5.15. Demudulacija bočnog opsega
Opseg F+300 – F+3400 treba vratiti u prvobitni položaj.
To se postiže tako što se ovim opsegom izvrši modulacija
signala nosioca frekvencije F i kao proizvod nove
modulacije dobijaju se opet dva bočna opsega:
- donji bočni opseg F-(F+300) – F-(F+3400) i
- gornji bočni opseg F+(F+300) – F+(F+3400).
Donji bočni opseg bi u ovom slučaju, gledano čisto
matematički, bio –(300+3400) Hz. Pošto frekvencija ne
može biti negativna dobijeni rezultat je samo posljedica
toga što je frekvencija VF signala nosioca niže od
frekvencije modulišućeg signala.
5.4.2. Detekcija AM signala
Osnovni dijelovi svakog detektora za AM signale jesu
nelinearni element i NF filtar. Kao nelinearni element
uglavnom se koriste diode.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 5.16. Diodni detektor
Prema slici 5.16a napon između anode i katode jednak je
razlici uAM-u2 pa je dioda provodna samo za vrijeme kada
je uAM>>u2. Na slici je također jasno prikazano da je
izlazni napon jednak naponu na kondenzatoru, tj.
U2=UC.Prije uključenja modulisanog signala uAM
kondenzator C je prazan i napon na njemu je jednak
nuli. Kako napon UAM raste (slika 5.16b), kroz diode teče
struja id i kondenzator se puni, a napon na njemu, UC
raste po liniji OA.
38
MODULACIJA I DEMODULACIJA
Princip rada detektora za FM signale objasnićemo na
primjeru detektora sa razdešenim oscilatornim kolima,
prikazan na slici 5.18.
U trenutku koji odgovara tački A, napon uAM jednak je
naponu na kondenzatoru UC i dioda se zakoči. Zbog
velike otpornosti zakočene diode, kondenzator počinje da
se prazni preko otpornika R. Struja pražnjenja je ip.
Ulogu pretvarača modulacije FM-AM ima oscilatorno kolo,
čija je rezonanatna frekvencija fr nešto viša od
frekvencije FM signala nosioca (slika 5.19).
Uslijed pražnjenja kondenzatora, napon UC se smanjuje
po liniji AB. U trenutku kada se u tački B izjednače
naponi UAM i UC dioda se otvara, ponovo teče struja id i
kondenzator se dopunjava. Napon UC sada raste po liniji
BC. U tački C dioda se ponovo blokira i kondenzator se
prazni po liniji CD pa se ponovo dopunjava po liniji DE
itd.
Ovakvim izmjeničnim pražnjenjem i dopunjavanjem
kondenzatora postiže se da napon UC prati obvojnicu
(anvelopu) signala uAM. Pogodnim izborom R i C
elemenata moguće je dobiti vjernu sliku modulišućeg
signala. Čime je postupak detekcije završen.
5.4.3. Detekcija FM i PM signala
S obzirom na to da FM signal nosilac ima konstantnu
amplitudu, njegovo detektovanje diodnim detektorom ne
bi imalo svrhe, jer bi se na njegovom izlazu dobio
konstantan napon, tj. ne bi došlo do izdvajanja
modulišućeg signala. Zbog toga se detektori za FM
signale sastoje iz dva dijela (slika 5.17).
UFM
FM-AM
AM
Detektor
Slika 5.19. Pretvaranje devijacije frekvencije
u promjenu amplitude signala
U odsustvu modulišućeg signala, frekvencija signala
nosioca je f0, a napon na oscilatornom kolu je Ua. Kada
se pod uticajem modulišućeg signala frekvencija signala
nosioca počne mijenjati u opsegu f0-∆F do f0+∆F, i
amplituda napona na oscilatornom kolu se mijenja od Ub
do Uc.
Uω
Oblik napona na krajevima oscilatornog kola je u stvari
AM signal koji se vodi na diodni detektor, na čijem se
izlazu dobije modulišući signal originalne poruke.
Slika 5.17. Detekcija FM signala
S obzirom na već pomenutu činjenicu da između dvije
vrste ugaone modulacije FM i PM postoji opšta veza, tj.
razlika je samo u faznom pomjeraju od π/2, detekcija
fazno modulisanih signala svodi se na primjenu detektora
za FM poslije čega slijedi kolo za integracije, koje vrši
fazno pomjeranje demodulisanog signala za već
pomenuti fazni ugao od π/2. (slika 5.20).
Prvi dio se naziva pretvarač modulacije i u njemu se FM
signal pretvara u AM signal. U drugom dijelu je već
opisani diodni detektor kojim se vrši klasična AM
demodulacija.
UFM
UAM
UAM
UNF
π/2
UPM
UFM
UAM
Uω
UNF
fr
FM Detektor
Integrator
Slika 5.20. Detekcija PM signala
Slika 5.18. Detekcija FM pomoću razdešenih oscilatornih kola
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Pasivni
električni filtri
6
poglavlje
U mnogim elektronskim uređajima postoje signali različitih frekvencija. Neke od
njih treba prenijeti do slijedećeg stepena - uređaja radi dalje obrade,
pojačavanja, modulacije, detekcije, raznih regulacija itd. Ostale signale treba
spriječiti da stignu na slijedeći stepen jer su nepotrebni i ometaju normalan rad
uređaja.
To se ostvaruje pomoću kola koja se nazivaju električni filtri. Prema tome,
električni filtri su električna kola kojima se razdvajaju signali različitih
frekvencija.
Prema frekvencijama signala koje treba da propuste, filtri se djele u četiri
grupe:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Propusnici niskih frekvencija – NF,
Propusnici visokih frekvencija – VF,
Propusnici opsega frekvencija – FPO i
Nepropusnici opsega frekvencija – FNO.
Prema principu rada, svi filtri mogu da se podjele u dvije grupe:
-
Pasivne filtri i
Aktivni filtri.
Pasivni filtri korisne signale prenose na slijedeći stepen sa vrlo malim
slabljenjem, a štetne signale, tj. smetnje i šumove, slabe što je moguće više.
Aktivni filtri svoju ulogu razdvajanja ostvaruju tako što korisne signale
pojačavaju više nego smetnje i šumove.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
pasivni i aktivni filtri,
L - polućelija,
T i π - ćelije,
NF, VF, FPO, FNO filtri,
propusno i nepropusni opseg,
40
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6. PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6.1. PASIVNI FILTRI
Pasivni filtri
komponenata:
-
se
sastoje
isključivo
od
pasivnih
kalemova i kondenzatora – LC filtri, i
otpornika i kondenzatora – RC filtri.
Posebnu grupu pasivnih filtara čine piezoelektrični filtri u
koje se ubrajaju mehanički, kvarcni, keramički i filtri sa
površinskim akustičkim talasom.
U opštem slučaju, svaki filtar može da se predstavi kao
četvoropol, tj. kao stepen koji ima dva ulazan i dva
izlazna priključka (slika 6.1).
I1
Naravno, u praksi to nije moguće ostvariti. Stvarni filtri
propušaju korisne signale sa malim, a nekorisne sa
znatno većim slabljenjem.
Karakteristika pojedinih elektronskih sklopova kao što su
pojačanje, slabljenje, selektivnost i slično uvijek se
izražavaju ne kao prosti odnos odgovarajućih veličina,
već kao logaritam tog odnosa, pa je prema tome,
slabljenje filtra:
U
a = 20 ⋅ log 1 .
U2
Npr. Neka je U1=12mV i U2=3mV. Onda je slabljenje,
kao prosti odnos napona:
I2
U1
Filter
U2
a=
Z
E
U1 12mV
=
= 4,
U2
3mV
Dobijeni broj, jednostavno, pokazuje da je izlazni napon
4 puta manji od ulaznog. Izraženo na pravi način, a
imajući u vidu da je log4= 0,6, slabljenje je:
α = 20 ⋅ log
U1
12
= 20 ⋅ log
= 20 ⋅ log 4 = 20 ⋅ 0 ,6 = 12dB
U2
3
Što se čita: slabljenje je jednako 12 decibela.
Slika 6.1. Filter kao četvoropol
U električnim uređajima filtar može da se nalazi između
dva pojačavačka stepena, između izlaznog pojačavača
snage i antene predajnika, između izlaznog stepena i
pojedinačnih zvučnika u zvučnoj kutiji NF pojačavača itd.
U svim tim i ostalim slučajevima, stepen koji se nalazi
ispred filtra ponaša se kao generator koji proizvodi
signale (napone, struje ) različitih frekvencija a slijedeći
stepen se ponaša kao potrošač na koji treba, preko filtra,
propustiti samo neke od tih signala. Zbog toga je na slici
7.1 predhodni stepen prikazan kao generator
elktromotorne sile E i unutrašnje otpornosti R1 koji na
svojim izlazu (to je ulaz u filtar) stvara napon U1 te
ulaznu struju I1 i izlazna struja I2. Izlazna truja stvara na
potrošaču Z izlazni napon U2 .
Najvažnije karakteristike filtra su:
1.
2.
Decibel se u praksi koristi kao i druge jedinice (volt,
amper, tesla itd.) ali traba imati na umu da to nije
jedinica u punom smislu te riječi. Decibel nema dimenzije
jer predstavlja odnos dvije veličine iste prirode.
2. Granične frekvencija filtra su frekvencija koje
razdvajaju oblast frekvencija u kojo nema slabljena
od oblasti u kojima postoji slabljenje.
6.1.1. Polućelija i ćelija filtra
Osnovni dio svakog filtra, a to je, u suštini, najprostiji
filtar od koga može da se realizuje svaki drugi, jeste L
polućelija (slika 6.2.). Ona se sastoji od dva elementa, od
kojih je bar jedan reaktivan (kalem ili kondenzator), dok
drugi može da bude otpornik (RC filtri) ili je i on
reaktivan (LC filtri ).
Z1
2
slabljenje filtra, i
granična frekvencija filtra.
1. Slabljenje filtra se definiše kao odnos ulaznog i
izlaznog napona:
U
a= 1
U2
U idealnom slučaju, slabljenje signala koje treba prenijeti
na stepen iza filtra treba da je jednako nuli i tada je
odnos napona jednak jedinici, a slabljenje svih ostalih
signala, koje treba potisnuti, da je beskonačno veliko
(tada je odnos napona beskonačno veliki jer je U2=0).
2Z 2
Sllika 6.2 L – polućelija
Vezivanjem dvije polućelije sa strane 2-2' ili sa strane 11', realizuje se T ili Π ćelija filtra, koje su prikazane na
slikama 6.3 i 6.4.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
41
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
Ove dvije ćelije, kao i filtri koji se dobivaju kaskadnim
vezivanjem ovakvih ćelija, svrstavaju se u tzv.
nesimatrične
filtre
i
najčešće
se
koriste
u
telekomunikacionim uređajima.
Z1
2
Struja kroz kolo je:
I=
U1
.
R1 + R 2
R1
Z1
2
U2
U1
I
Z2
R2
Slika 6.6. Princip rada filtra
Slilka 6.3. T – ćelija
Izlazni napon U2 je napon na otporniku U2=I⋅R2, pa
uvrštavanjem prethodnog izraza i sređivanjem dobijamo:
Z1
U1 =
2Z 2
2Z 2
R1 + R 2
⋅ U2 .
R2
Imajući u vidu definiciju slabljenja a=U1/U2 dobijamo:
a=
R1 + R 2
R
= 1 +1
R2
R2
Slika 6.4. Π – ćelija
U specijalnim slučajevima simetričnog napajanja
potrošača, recimo u slučaju dipol-antene, koriste se
simtrični filtri. Jedna ćelija takvog filtra prkazana je na
slici 6.5.
Z1
2
Z1
2
Z1
2
Z2
Z1
2
Slika 6.5. Simetrični filter
Impedanse u serijskoj i paralelnoj grani polućelije na slici
6.2. obilježene su izrazima Z1/2 i 2Z2 zato da bi
impedansa u serijskoj grani bilo koje ćelije sa slika 6.3,
5.4 i 6.5 bila jednaka Z1, a impedansa paralelne grane/a
bila Z2. Time se znatno olakšavaju teorijska razmatranja
filtra.
Ovo slabljenje može da se poveća ili povećanjem
otpornosti R1 ili smanjenjem otpornosti R2. Ali, postoji
treća mogućnost, slabljenje se povećava i ako
istovremeno povećamo otpornost R1 i smanjimo
otpornost R2, što, uz iste promjene otpornosti kao u prva
dva slučaja, daje veće povećanje.
Npr. izrazimo brojčano:
- za R1=10kΩ i R2=1okΩ slabljenje je a=2,
- ako se R1 poveća na 20kΩ ili R2 smanji na 5kΩ,
slabljenje je a=3,
- ako se istovremeno R1 poveća na 20kΩ i R2 smanji na
5kΩ, slabljenje je a=5.
Otpornost otpornika ne zavisi od frekvencija, pa je
slabljenje kola sa slike 6.6 ne zavisi od frekvencija. To
znači da ako se na ulazu kola pojavi više napona različitih
frekvencija svi će biti podjednako oslabljeni, tako da
nema nikakvog izdvajanja i potiskivanja signala.
Pogledajmo sada šta se dešava ako se umjesto R1 koristi
kalem, a umjesto R2 kondenzator, kao što je prikazano
na slici 6.7.
L
2
6.1.2. Pricip rada filtra
Na slici 6.6 je prikazano električno kolo sa dva otpornika,
koje je istog oblika kao polućelija filtra sa slike 6.2. Ali to
kolo nije polućelija filtra već jednostavan razdjeljinik
napona.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
U1
I
C
2
U2
42
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
Slika 6.7. Polućelija NF - filtra
I ovo kolo se ponaša kao djelitelj napona, ali njegovo
slabljenje zavisi od frekvencija, jer induktivna i
kapacitivna rektansa kalema i kondenzatora zavisi od
frekvencije.
Zamislimo da se na ulazu ovog kola nalaze dva napona
iste amplituda, čije su frekvencija f1 i f2 pri čemu je f1<f2.
Kroz kolo će teći dvije struje čije su frekvencija f1 i f2.
jasno je da je reaktansa kalema za struju frekvencija f1
manja od reaktanse za struju frekvencija f2, dok je za
reaktansu kondenzatora obrnuto, ona je za struju
frekvencija f1 veća nego za struju f2.
Zbog toga slabljenje nije isto za oba napona, jer napon
frekvencija f2 biva oslabljen više od napona frekvencija
f1. Znači, kolo na slici 7.7 je filtar koji napone viših
frekvencija slabi (potiskuje) više od napona niskih
frekvencija.
neće ni mnogo razlikovati od stvarnih veličina. U svakom
slučaju na ponašanje realni filtara biće posebno ukazano.
6.1.3.1. Filtri niskih frekvencija – NF
NF - filtri su električna kola koja napone čije su
frekvencija u opsegu od f=0 (istosmjerna struja) do neke
određene frekvencija f=fc, propuštaju bez slabljenja, a
napone čija je frekvencija veća od f=fc, oslabljuju.
Kolo koje na slici 6.7 čine kalem induktivnosti L/2 i
kondenzator kapacitivnosti C/2 se naziva polućelija NF
filtra.
Kaskadnim vezivanjem dvije L-polućelije dobija se Tćelija (slika 6.8) ili Π-ćelija (slika 6.9) LC NF filtra.
L
L
2
2
Ako bi kondenzator i kalem na slici 7.7 zamjenili mjesta,
tada bi za signale nižih frekvencija reaktansa u serijskoj
grani bila veća nego u paralelnoj i kolo bi se ponašalo
kao filtar koji napone nižih frekvencija slabi više od
napona viših frekvencija.
C
2
Oba opisana kola su polućelije filtra, prvo je polućelija
NF, a drugo VF filtra. Ako se u serijskoj ili paralelnoj
grani koriste oscilatorna kola, to su polućelije
nepropusnika i propusnika opsega frekvencija, što će biti
opisanu u slijedećim poglavljima.
L
2
U poglavlju o oscilatornim kolima smo vidjeli da se kalem
i kondenzator kada se vežu u seriju ili u paralelu, ne
ponašaju kao dva otpornika, već da dolazi do pojave
rezonancije. To važi i za kolo sa slike 7.7. Zbog toga se
izraz za slabljenje kola ne može dobiti prostom
zamjenom R1=2πfL i R2=1/2πfC.
Izvođenje obrazaca za slabljenje i za granične frekvencija
filtra se vrši drugačije, preko teorije četvoropola, a to
zahtjeva mnogo prostora. Zbog toga će izvođenje biti
izostavljeno i biće dati gotovi obrasci.
C
2
+
L
2
C
Slika 6.8. L – polućelije grade jednu T – ćeliju LC NF filtra
L
2
L
2
6.1.3. LC – filtri k-tipa
Kod LC filtara, L-polućelija se sastoji od kondenzatzora
kapacitivnosti C/2 i kalema induktivnosti L/2, pa je
ukupna induktivnost ćelije, bilo u serijskoj ili paralelnoj
grani/ama
L, a ukupna kapacitivnost C.
C
2
C
2
+
Proizvod impeadanse serijske i paralelne grane je:
jωL ⋅
1
L
= =k
jωC C
Za dati filtar ovaj proizvod je konstantan i ne zavisi od
frekvencija, pa se ovi filtri nazivaju k-filtri.
I kalem i kondenzator imaju gubitke, koji se izražavaju
preko ekvivalentne otpornosti gubitaka, ali se može
smatrati da su oni idealni elementi. Naravno, rezultati
koji se pri tome dobiju neće odgovarati stvarnosti, ali se
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
L
C
2
C
2
43
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
Slika 6.9. L – polućelije grade i Π – ćeliju LC NF filtra
Na dijagramu na slici 6.10 je prikazana zavisnost
slabljenja NF filtra od frekvencija. Isprekidana linija
prikazuje slabljenje idealnog, a puna stvarnog NF filtra.
PO- Propusni
opseg
NO- Nepropusni
opseg
ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje u dB jednako
je zbiru slabljenja svih ćelija.
Sada se postavlja jedno praktično pitanje. Pošto su
karakteristike T i Π ćelije filtra propusnika niskih
frekvencija iste, koji od njih treba koristiti u praksi?
Odgovor daje praksa: Biće iskorišten onaj koji daje bolje
rezultate. Kao ilustracija ovoga na slici 6.12 i 6.13
prikazan je generator koji stvara dvije struje frekvencija
500kHz i 2kHz, koje teku kroz potrošač R1.
Želi se na drugi potrošač R2 odvesti samo struja
frekvencija 2kHz, a da kroz R1 prolaze obje struje i 2kHz i
500kHz.
To se postiže pomoću T-ćelije NF filtra, kao što je
prikazano na slici 6.12.
Slika 6.10. Slablje idelanog i realnog NF filtra
Pregled karakteristike NF-filtera dat je ispod slike 6.11.
Sa R je predstavljena ulazna otpornost stepena na koji
se vode signali sa izlaza filtra.
L
2
L
2
C
R
L
Slika 6.12. T – ćelija propušta NF i ne spaja kratko VF
C
2
C
2
R
Ne bi bilo dobro ako bismo to pokušali da ostvarimo
pomoću Π-ćelije, kao na slici 6.13, jer prvi kondenzator
C/2 predstavlja vrlo malu otpornost, praktično kratak
spoj, za struju frekvencija 500kHz i ona više ne protiče
kroz potrošač R1. u prvom slučaju kalem L/2 ima vrlo
veliku reaktansu za struju frekvencija 500 kHz i ona
protiče kroz R1.
Slika 6.11. Opterećeni NF filtri
fc =
1
2π LC
L=
R
πfc
C=
1
πf c R
2
U1 ⎛
⎞
= ⎜ M + M2 − 1 ⎟
U2 ⎝
⎠
2
f
⎞
⎛
a = 40 log ⎜ M + M2 − 1 ⎟ M =
fc
⎝
⎠
Ako bi, na primjer, na izlaz fitra bio priključen zvučnik
otpornosti 4Ω tada je R=4Ω, a ako se signal iz filtra vodi
u pojačavač čija je ulazna otpornost 2kΩ tada je R=2kΩ
itd.
U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje
pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više
Slika 6.13. Π – ćelija propušta NF, ali kratko spaja VF (500kHz)
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
44
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6.1.3.2. Filtri visokih frekvencija – VF
VF-filtri su električna kola koja napone čije su frekvencija
veće od neke određene frekvencija f=fc propuštaju bez
slabljenja, a napone čije su frekvencija manje od f=fc
oslabljuju.
Polućelija VF-filtra prikazana je na slici 6.14. Kaskadnim
vezivanjem dvije polućelije dobija se T-ćelija VF filtra
(slika 6.15) ili Π-ćelija (slika 6.16).
Pregled karakteristika VF filtra dat je ispod slike 6.18,
gdje je sa R je obilježena ulazna otpornost stepena na
koji se vode siganali sa izlaza filtra, o čemu je bilo riječi.
U slučajevima kada se slabljenje ostvaruje pomoću jedne
ćelije nedovoljno koriste se dvije ili više ćelija vezanih
kaskadno. Ukupnoi slabljenje (u decibelima) jednako je
zbiru slabljenja svih ćelija.
2C
2C
2C
R
L
U1
2L
I
U2
C
Slika 7.14 L – polućelija VF filtra
2C
2L
2L
2C
R
Slika 6.18. Opterećeni VF filtri
L
fc =
1
4 π LC
L=
R
4 πfc
C=
1
4 πfc R
2
U1 ⎛
⎞
= ⎜ M + M2 − 1 ⎟
U2 ⎝
⎠
Slika 6.15. T – ćelija VF filtra
C
2
f
⎞
⎛
a = 40 log ⎜ M + M2 − 1 ⎟ M = c
f
⎝
⎠
2L
2L
Sluka 6.16. Π ćelija VF filtra
Na dijagramu na slici 6.17 je prikazana zavisnost
slabljenja od frekvencija. Isprekidana linija prikazuje
slabljenj idealnog a puna stvarnog filtra.
NO
6.1.3.3. FPO – filtri propusnici opsega
U telekomunikacionim uređajima često je potrebno da se
iz mnoštva signala raznih frekvencija izdvoje samo signali
čije se frekvencija nalaze u nekom frekventnom opsegu
čije su granične vrijednosti fc1 i fc2.
Svi ostali signali čije su frekvencija izvan ovog opsega (ili
manje od fc1 ili veće od fc2) treba da budu oslabljeni.
PO
Slika 6.19. Kaskadno vezani NF i VF filtar
Slika 6.17. Propusni i nepropusni opseg VF filtra
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
45
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
Ovo može da se ostvari kaskadnim vezivanjem NF filtra,
čija je granična frekvencija fc2 i filtra i VF filtra, čija je
granična frekvencija fc1, kao što je prikazano na slici
6.19.
L1
2
NF filtar slabi signale čije su frekvencija više od fc2, a VF
filtar slabi signale čije su frekvencija niže od fc1, kako je
prilazano na slici 6.20.
C2
2
Jasno je da signali čije su frekvencije između fc1 i fc2
bivaju propušteni bez slabljenja.
Propusni opseg
Slika 6.20. Prenosna karakteristika filtra sa slike 6.19
Međutim, u praksi, naročito kada je propusni opseg fc2 fc1 vrrlo mali u odnosu na srednju frekvencija f0, a često
je upravo tako, rješenje sa serijski vezanim NF i VF
ćelijama ne daje zadovoljavajuće rezultate.
2C 1
2C 1
C2
L2
L1
C2
2
Zato se u praksi kao elementi ćelije filtra propusnika
opsega frekvencija koriste oscilatorna kola. Osnovna
ideja je u tome da, pri rezonanciji, redno kolo ima vrlo
malu a paralelno vrlo veliku impedansu i da se ove
impedanse naglo mijenjaju ( prva raste, druga opada )
pri udaljavanju od rezonantne frekvencija.
B 0 = f c 2 − f c1
f − f c1
R
, L1 =
C1 = c 2
4 πRf c1 f c 2
π(f c 2 − f c1 )
C2 =
B = 2f 0
L1
R2
L1
2
Slika 6.22. T – ćelija FPO filtra
Najveći nedostatak je u tome što slabljenje iznad fc2 i
ispod fc1 blago raste, pa propusni opseg nije dovoljno
oštro odvojen od nepropusnog.
Praktični obrasci u primjeni FPO su:
2L 2
Slika 6.21. L – polućelija FPO filtra
L1
2
Električne šeme L-polućelije, T-ćelije i P-ćelije FPO filtra
prikazane su na slikama 6.21 – 6.23.
2C 1
C1
C2
2
2L 2
2L 2
Slika 6.23. Π – ćelija FPO filtra
U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje
pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više
ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje (u dB)
jednako je zbiru slabljenja svih ćelija.
Na dijagramu na slici 6.24 je prikazana zavisnost
slabljenja od frekvencija. Isprekidana linija prikazuje
slabljenje idealnog a puna stvarnog filtra.
, L 2 = C1R 2
Propusni opseg
L1
, f0 = f c1 f c 2
L2
f 2 − f02
⎞
⎛
a = 40 log ⎜ M + M2 − 1 ⎟ M =
f (f c 2 − f c1 )
⎠
⎝
fc1
f0
fc2
Slika 6.24. Stvarna i idealna karakteristika slabljenja FPO filtra
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
46
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
6.1.3.4. FNO – filtri nepropusnici opsega
U telekomunikacionim uređajima je ponekad potrebno da
se spriječi da iz nekog većeg broja signala različitih
frekvencija, na slijedeći stepen, stignu signali čije se
frekvencija nalaze u opsegu graničnih frekvencija fc1 i fc2.
Potrebno je, dakle, da svi signali čije su frekvencija veće
od fc1, a manje od fc2 budu što više oslabljeni, a svi ostali
signali, čije su frekvencija ili manje od fc1 ili veće od fc1,
budu propušteni bez slabljenja.
To se ostvaruje pomoću filtra nepropunika opsega
frekvencija koji se sastoji od serijskog i paralelnog
oscilatornog kola.
Pri udaljavanju od rezonancije, impedansa rednog kola
brzo raste a paralelnog opada čime se obezbjeđuje veliko
slabljenje signala. Sve u svemu slabljenje a u funkciji od
frekvencija ima oblik kao na slici 6.28.
Kada je na ulazu polućelije signal frekvencija f0, izlazna
struja I2 i napon U2 su jednaki nuli.
Pri frekvencijama višim ili nižim od f0, impedansa
serijskog kola se povećava, a paralenog smanjuje.
Uslijed toga, ulazna struja I1 raste pa raste i I2 i
slabljenje je sve manje.
Električna šema L-polućelije, T-ćelije i P-ćelije filtra
nepropusnika opsega frekvencija prikazane su na slikama
6.25 – 6.27.
L1
2
2C 1
fc1
f0
fc2
Slika 6.28. Stvarna i idealna karakteristika slabljenja FNO filtra
2L 2
C2
2
Pri udaljavanju od rezonancije, impedansa serijskog kola
brzo raste, a paralelnog opada čime se obezbjeđuje
veliko slabljenje signala.
Slika 6.25. L – polućelija FNO filtra
L1
2
L1
2
2C 1
2C 1
Prostije kazano, rezonantne frekvencija oba kola su iste,
pa se za signal čija je frekvencija jednaka rezonantnoj
frekvencija kola, serijsko kolo ponaša kao vrlo mali, a
paralelno kao vrlo veliki otpor.
Frekvencija manja od f0, a ispod koje slabljenje naglo
pada ka nuli, jeste donja granična frekvencija fc1.
Frekvencija veća od f0, iznad koje slabljenje takođe naglo
pada ka nuli, jeste gornja granična frekvencija fc2.
L2
Praktični obrasci u primjeni FNO su:
C2
B 0 = fc 2 − fc1
C1 =
Slika 6.26. T – ćelija FNO filtra
1
2
4 π fc1 ⋅ fc 2 ⋅ L1
C2 =
L1
B=
C1
2L 2
2L 2
C2
2
R (fc 2 − fc1 )
πfc1 ⋅ fc 2
, L 2 = C1 ⋅ R 2
L1
, f0 =
L2
fc1 ⋅ fc 2
f (fc 2 − fc1 )
⎛
⎞
a = 40 log ⎜ M + M2 − 1 ⎟ M =
⎝
⎠
f 2 − f0
C2
2
Slika 6.27. Π – ćelija FNO filtra
f0
2
L1
R2
, L1 =
Elementi polućelije se proračunavaju tako da je na jednoj
frekvencija f0, unutar nepropusnog opsega, otpornost
serijske grane beskonačno velika a otpornost paralelne
grane jednaka nuli. Naravno, to bi moglo da se ostvari
samo pomoću kalemova i kondenzatora bez gubitaka.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
47
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
Kako takvi elementi ne postoje, jasno je da će na
frekvencija f0 otpornost serijske grane biti jednako
dinamičkoj otpornosti paralelnog kola, a otpornost
paralelne grane biće jednaka otpornosti gubitaka kalema.
U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje
pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više
ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje (u dB)
jednako je zbiru slabljenja svih ćelija.
Budući da ćemo označavati sve filtre kao četvoropole
pokažimo kako ih označavamo na blok šemama (slika
6.29a-d)
Najzastupljeniji tip filtara su filtri propusnici opsega
frekvencija i među njima se svojom brojnošću i
preciznošću ističu tzv. kanalski filtri.
Uloga kanalskih filtara je da izdvoje jedan (željeni) bočni
opseg poslije prvog stepena modulacije. Ovakav filtar
postavlja se neposredno iza prvog modulatora (F1 iza M1
na slici 6.30), u predajnoj grani, odnosno ispred zadnjeg
modulatora/demodulatora u prijemnoj grani (F1 ispred D1
na slici 6.30).
Slika 6.30. Predajni i otpremni kanalski filtri – F1
a – simbol NF filtra
Očigledno, da je u tom slučaju broj kanalskih filtara četiri
puta veći od broja govornih veza. (Svaka govorna veza
sastoji se od dva kanala - predajnog i prijemnog).
Njihova brojnost, a pogotovo uslovi koje moraju da
ispune, čine da upravo troškovi za ove filtre povećavaju
ukupnu cijenu kompletnog VF uređaja.
b – simbol VF filtra
c - simbol FPO filtra
d - simbol FNO filtra
Slika 6.29. Filtri kao četvoropoli na blok šemama
6.2. KANALSKI FILTRI
Broj filtara i njihova uloga u uređajima za višekanalni
prenos signala u analognom obliku zavisi od njihovog
kapaciteta, primjenjenih postupaka modulacije ili
transponovanju telefonskih kanala u više frekventno
područja i slično.
Izuzetno strogi zahtjevi u pogledu izrade kanalskih filtara
prvenstveno su uslovljeni potrebom za veoma strmom
karakteristikom slabljenja u funkciji frekvencije radi što
efikasnijeg odvajanja željenog od neželjenog bočnog
opsega. Ovi zahtjevi diktiraju šemu filtra, broj i kvalitet
sastavnih elemenata, pa prema tome i cijenu takvog
filtra.
Iz niza uslova koje moraju da ispune kanalski filtri, a koji
su precizirani normama CCITT, izdvojićemo samo tri i to:
neželjeni bočni opseg mora biti oslabljen za
najmanje 7,5N (65,14dB),
iznad gornjeg i ispod donjeg bočnog opsega
slabljenje kanalskog filtra mora da ima
vriednosti 4–6N (34,7–52,7dB),
ostatak signala nosioca susjednog kanala mora
biti oslabljen za najmanje 2–3 N (17,3–26dB).
Norme CCITT se odnose uglavnom na kanalske filtre u
predajnom dijelu uređaja, što znači da zahtjevi za
kanalske filtre u prijemnom dijelu uređaja mogu biti
svakako blaži. Međutim, jednoobraznost i serijska
proizvodnja nalažu da se i u predajnom i u prijemnom
dijelu višekanalnih uređaja koriste isti kanalski filtri sa
ranije navedenim vrijednostima slabljenja.
Slabljenje kanalskog filtra unutar propusnog opsega nije
jednako nuli, već ima naku malu vrijednost, koja po
propisima CCITT ne smije da pređe 1 N.
Na osnovu izloženog, gabarit dozvoljene varijacije
karakteristike slabljenja kanalskog filtra nije idealna
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
48
PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI
pravougaona forma nego i te kako kriva linija smještena
u propisane granice.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
VF telefonija
7
poglavlje
Ostvarenju višekanalnog prenosa, na primjer, telefonskih signala, na bazi
frekventnog multipleksa i po zajedničkom prenosnom putu potrebno je riješiti
tri osnovna problema:
1. postupak transponovanja telefonskih signala u visoko frekventni (VF) opseg,
2. međusobno razdvajanje telefonskih kanala i grupa kanala u području visokih
frekvencija,
3. razdvajanje dva samostalna smjera prenosa, tj. odvajanje smjera predaje od
smjera prijema.
Princip rada jednokanalnog VF uređaja je slijedeći: govorne struje iz
pretplatničkog telefona T (koji može biti direktno vezan na VF uređaj ili preko
centrale) dolaze u VF uređaj kroz diferencijalni transformator. U njemu se
govorne struje dijele na dva dijela, pošto je slabljenje u smjeru izlaz-ulaz
beskonačno, pri čemu se jedan dio struje troši na impedansi pojačavača u
prijemnom dijelu, dok drugi dio odlazi u modulator gdje se uz pomoć noseće
struje iz oscilatora prebacuje u viši frekventni opseg.
Novodobijeni govorni signal pojačavamo i dovodimo u otpremni pojasni
(kanalski) filtar koji propušta samo željeni korisni opseg, dok sve ostale struje
veoma slabi. Modulisani govorni signal sad odlazi preko linijske skretnice na
liniju kao VF telefonski kanal.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
Transponovanje signala
Frekventni multipleks
Modulator i demodulator
Vremenski multipleks
Dvožično-četvorožična veza
50
VF TELEFONIJA
7. VF TELEFONIJA
Pri ostvarenju višekanalnog prenosa, na primjer,
telefonskih signala, na bazi frekventnog multipleksa i po
zajednič-kom prenosnom putu potrebno je riješiti tri
osnovna problema:
1. postupak transponovanja telefonskih signala u visoko
frekventni (VF) opseg,
2. međusobno razdvajanje telefonskih kanala i grupa
kanala u području visokih frekvencija,
3. razdvajanje dva samostalna smjera prenosa, tj.
odvajanje smjera predaje od smjera prijema.
sagledati na školskom primjeru ostvarivanja prenosa dva
telefonska signala po zajedničkom prenosnom putu.
Potrebno je, naime, omogućiti korištenje zajedničkog
prenosnog puta za prenos dva nezavisna telefonska
signala – s1 i s2, u skladu sa frekventnim planom
prikazanim na slici 7.1.
s1
f (kHz)
Prvi problem rješava se najjednostavnije primjenom
amplitudske modulacije.
0,3
s2
Drugi problem riješen je standardizacijom većeg broja
snopova telefonskih kanala, kako po broju, tako i po
njihovom položaju na frekventnoj osi (primarne,
sekundarne i tercijarne grupe).
Treći problem u tehici višekanalnog prenosa analognih
signala ba bazi frekventnog multipleksa, problem
odvajanja smjera predaje od smjera prijema, znatno je
složeniji za rješavanje. Zbog specifičnosti VF uređaja koji
ovakav prenos omogućavaju, problem dvožične i
četvorožične veze je prilično složen. Najlakše se može
3,4
f(kHz)
0,3
3,4
Slika 7.1. Dva telefonska signala u istom frekventnom opsegu
Rješenje postavljenog problema
frekventnom planu – slika 7.2.
prikazano
je
na
F
s1
0,3
3,4
F-0,3
F-3,4
s1
F+0,3
F+3,4
s2
0,3
3,4
Slika 7.2 Dva telefonska signala frekventno razmaknuta
7.1. FREKVENTNA RASPODJELA
KANALA
Princip višekanalnog telefonskog prenosa kao i osnovne
sastavne elemente jednog tipičnog VF telefonskog
uređaja objasnićemo kroz prenos dva, gornja, telefonska
kanala, koji treba da se istovremeno prenose po istoj
telefonskoj liniji, što je prikazano na slici 7.3.
Dva pretplatnika su obilježena sa 1A i 2A. Telefonski
pretplatnik 1A šalje govorne struje direktno na liniju, dok
telefonski pretplatnik 2A također treba da šalje svoje
govorne struje na liniju, ali bi time po istom prenpsnom
putu došlo do uzajamnog miješanja, tj. govorni signali bi
se izmiješali i u prijemnoj stanici ih ne bismo mogli
razdvojiti.
Da bismo izbjegli ovo miješanje frekvencija na liniji, kod
pretplatnika 2A se postavlja pomoćni uređaj M
(modulator), čiji je zadatak da izvrši prebacivanje
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
govornih frekvencija iz NF područja u viši frekventni
opseg.
Drugim riječima, modulator vrši transponovanje govornih
frekvencija u viši frekventni opseg i na osnovu takve
njegove funkcije može se zaključiti da svaki multipleksni
VF uređaj mora sdržavati onoliko modulatora na
predajnoj strani koliko ima predajnih kanala.
Transponovane govorne frekvencije pretplatnika 2A
odlaze na liniju i prostiru se zajedno sa NF govornim
signalima pretplatnika 1A. Znači, po istoj liniji prenosimo
istovremeno dva govorna signala između kojih sad neće
doći do ometanja i uzajamnog miješanja, jer su oni
frekventno raspoređeni jedan pored drugog.
Međutim, pri ovom prenosu se javlja jedan drugi
problem, a to je kako spriječiti da govorne struje
pretplatnika 2A ne dođu u aparat pretplatnika 1A i
obrnuto. Ovaj problem je riješen pomoću dva filtra, kao
što je prikazano na slici 7.3.
51
VF TELEFONIJA
Slika 7.3. Uproštena šema za prenos jednog NF i VF kanala
NF filtar kod pretplatnika 1A ima zadatak da na liniju i sa
linije propušta samo frekvencije govornog NF signala
(frekvencije od 0-4 kHz, dok će sve ostale frekvencije
iznad 4 kHz veoma slabiti. Na taj način govorne
frekvencije pretplatnika 2A, koje su na frekvencijai iznad
4 kHz, ne mogu da dođu do pretplatnika 1A. Sa druge
strane, VF filtar kod pretplatnika 2A propušta samo
frekvencije iznad 4 kHz, a sa njima i transponovani
govorni opseg frekvencija. Zato NF govorne struje
pretplatnika 1A na mogu doći u aparat pretplatnika 2A.
Na slici 7.3. prikazan je i
prijemnik analizirane
telefonske veze. Prijemnik se sastoji od dva telefonska
aparata 1B i 2B. Sa linije dolaze zajednički dva telefonska
kanala, od kojih je jedan NF kanal, a drugi VF kanal
dobijen modulacijom, tj. prebacivanjem u viši frekventni
opseg.
Da bi se uspostavila veza između odgovarajućih
pretplatnika na prijemu i predaji, na prijemnoj strani
moraju da se strogo odvoje pojedini frekventni opsezi
kanala. To radimo sa filtrima koji su identični onima na
predajnoj strani a koji izdvajaju NF kanal prema aparatu
(pretplatniku) 1B i VF kanal prema pretplatniku 2B.
Transponovani VF kanal koji se dovodi pretplatniku 2B je
neupotrebljiv, pošto se nalazi izvan mogućnosti prijema
ljudskog uha, te je potrebno da se taj transponovani
opseg frekvencija ponovo vrati u NF opseg, tj. da se
dobiju normalne govorne frekvencije. Taj zadatak obavlja
uređaj koji se naziva demodulator, a sam proces se
naziva demodulacija.
S obzirom da se telefonski saobraćaj obavlja u oba
smjera, to svaki VF uređaj sadrži predajni i prijemni dio
koji su fizički odvojeni, što znači da VF multipleksni
telefonski uređaji rade na četvorožičnom principu. Razlog
je taj što svaki VF multipleksni uređaj sadrži i nelinearne
elemente kao što su pojačavači, modulatori i
demodulatori, koji mogu da rade samo u jednom pravcu
prenosa, tj provode samo u jednom smjeru.
Na slici 7.4. data je blok šema jednokanalnog VF
telefonskog uređaja, istovremeno sa jednim kanalom u
prirodnom govornom opsegu. Da bi se obavile operacije
kao što su transponovanje govornog opsega u viši
frekventni opseg i vraćanje u normalni položaj, svaki VF
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
telefonski uređaj treba da ima više sastavnih dijelova kao
što su: oscilator, modulator, filtri, diferencijalni
transformator, pojačavače, demodulator i dr.
Da bismo shvatili suštinu procesa u jednom VF uređaju
razmotrimo ukratko uloge pojedinih dijelova sa slike 7.4.
Oscilator proizvodi struju određene visoke frekvencijai
koja se naziva noseća struja i koja služi za formiranje
jednog VF kanala, što znači da se za svaki NF kanal
koristi druga noseća frekvencija pri obrazovanju
odgovarajućeg broja VF telefonskih kanala.
Modulator, kao što smo već napomenuli, ima zadatak da
izvrši transponovanje
- prebacivanje normal-nog
govornog opsega u odgovarajući viši frekventni opseg i
on to čini tako što vrši utiskivanje NF signala u visokofrekventnu govornu struju, što je suština modulacije.
Filtri na otpremnoj strani služe da bi se iz spektra koji je
nastao u postupku modulacije izdvojili samo one
frekvencije koje su potrebne za prenos govornog signala,
kao i za razdvajanje pojedinih kanal radi smanjenja
međusobnog uticaja.
Linijska skretnica je u stvari kombinacija NF i VF filtra, a
služi za razdvajanje fizičkog NF kanala i jednog ili više VF
telefonskih kanala.
Demodulator je sastavni dio prijemnog dijela VF uređaja
i u njemu se vrši suprotan postupak od postupka
modulacije, tj. vraćanje VF govornih struja u prirodni NF
položaj.
Pojačavači bilo govornih ili VF govornih struja služe da se
izvrši dovoljno pojačanje signala bilo u samom VF
uređaju ili na liniji, pa ih zbog toga ima raznih vrsta i
karakteristika.
Diferencijalni transformator ili račvalica omogućava
prelaz sa dvožične veze na četvorožičnu i obratno, jer
smo napomenuli da jedan VF telefonski uređaj
pojedinačno posmatran radi četvorožično, ali se
ravnopravno može priključiti na dvožični ili četvorožični
vod.
52
VF TELEFONIJA
Slika 7.4. Blok šema jednokanalnog VF uređaja
Pored navedenih elemenata svaki VF uređaj bez obzira
na broj kanala sadrži odgovarajuće uređaje za
signalizaciju, poziv i kontrolu, kao i uređaje za napajanje
električnom energijom.
Princip rada prikazanog jednokanalnog VF uređaja je
slijedeći: govorne struje iz pretplatničkog telefona T (koji
može biti direktno vezan na VF uređaj ili preko centrale)
dolaze u VF uređaj kroz diferencijalni transformator. U
njemu se govorne struje dijele na dva dijela, pošto je
slabljenje u smjeru izlaz-ulaz beskonačno, pri čemu se
jedan dio struje troši na impedansi pojačavača u
prijemnom dijelu, dok drugi dio odlazi u modulator gdje
se uz pomoć noseće struje iz oscilatora prebacuje u viši
frekventni
opseg.
Novodobijeni
govorni
signal
pojačavamo i dovodimo u otpremni pojasni (kanalski)
filtar koji propušta samo željeni korisni opseg, dok sve
ostale struje veoma slabi. Modučisani govorni signal sad
odlazi preko linijske skretnice na liniju kao VF telefonski
kanal.
pojačavač, filtar, VF opseg, kao i druge neophodne
elemente potrebne za dupleksnu, odnosno četvorožični
rad (prijem i predaja), kao što je prikazano na slici 7.5.
Način izgradnje multipleksnih telefon-skih uređaja zavisi
još i od usvojenih normi i pravila za formiranje
frekventnih grupa, namjene uređaja, vrste prenosnog
puta i drugih faktora.
U prijemnom smjeru VF govorni signal preko linijske
skretnice dolazi prvo u pojasni filtar gdje se oslobodi
nepoželjnih produkata koji su se pojavili u toku prenosa,
zatim se demoduliše, tj. prebacuje u normalni govorni
opseg
i
pojačava,
pe
preko
diferencijalnog
transformatora šalje prema pretplatniku direktno ili preko
telefonske centrale.
Pošto je nakon modulacije prirodni govorni opseg ostao
prazan, on sada može da se iskoristi za prenos
kompletnog fizičkog govornog kanala. Pri tome govorne
struje iz aparata T1 preko linijske skretnice odlaze
direktno na liniju i prenose se nazavisno od VF
telefonskog kanala.
U opštem slučaju princip izgradnje VF multipleksnih
telefonskih uređaja na bazi frekventne raspodjele kanala,
za istovremeni prenos N telefonskih kanala, bazira na
slaganju N jednokanalnih VF uređaja, pri čemu svaki
kanal u okviru sistema čini posebnu vezu. Drugim
riječima, svaki od N kanala posjedovaće svoj modulator,
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 7.5. Blok šema višekanalnog VF uređaja
Tako, npr. zavisno od načina formiranja frekventnih
grupa postoje uređaji sa kapacitetom od 3-12-24-60120-...-2700 kanala. Prema vrsti prenosnog puta
razlikuju se VF uređaji za rad po vazdušnim vodovima,
simetričnim kablovima, koaksijalnim kablovima i
usmjerenim radio-relejnim vezama.
Prema namjeni, VF uređaji mogu da se grupišu na oni
koji služe za komercijalne telefonske veze, profesionalne
veze, privredne veze, specijalističke službe itd.
VF TELEFONIJA
53
7.2. DVOŽIČNO-ČETVOROŽIČNI
PRENOS
Prema onome što je do sada rečeno, VF uređaj se
priključuje, s jedne strane, na niskofrekventni lokalni
vod, a s druge strane na zajednički međumjesni vod.
Strana na kojij se priključuje lokalni vod naziva se
niskofrekventna
strana
VF
uređaja,
a
druga
visokofrekventna ili linijska strana VF uređaja.
Četvorožična veza sa istim frekventnim
položajem kanala
VF uređaj
Linijski pojačavači
VF uređaj
Slika 7.6. Četvorožična veza sa istom frekventnim položajem
kanala u oba smjera prenosa
Ovakva veza (slika 7.6) najviše se primjenjuje kod
kablovskih linija velikog kapaciteta. Kao prenosni put
najčešće se koriste koaksijalni kablovi, pa se time
eliminiše uticaj preslušavanja koje bi inače bilo veliko.
Četvorožična veza sa različitim frekventnim
položajem kanala
Ovaj tip veze (slika 7.7) koristi se najčešće na
privremenim vezama, kada se ne isplati postavljati kabl
koji omogućava VF saobraćaj po sistemu – isti opseg u
oba smjera prenosa.
VF uređaj
Linijski pojačavači
VF uređaj
Slika 7.7. Četvorožična veza sa različitim frekventnim položajem
kanala u oba smjera prenosa
7.3. LINIJSKI POJAČAVAČI
Poznato je da se niskofrekventna telefonska veza, u
najprostijem slučaju, ostvaruje tako što se dva
sagovornika međusobno povežu dvožičnim vodom.
Poznato je i to da govorne struje slabe u toku prenosa i
da je to slabljenje utoliko veće ukoliko je vod duži. U
jednom trenutku slabljenje biva tako veliko da je prenos
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
telefonskog signala nemoguć i to je znak da se duž
prenosnog puta moraju postaviti pojačavači.
Ideja o postavljanju pojačavača duž trase nije nova. U
početku se na telefonskim vezama za veća rastojanja
eksperimen-tisalo sa povećanjem dometa na bazi
predajne snage i utrošeno je dosta vremena i sredstava
na konstruisanju mikrofona izuzetnih snaga. Ovakav
prilaz rješavanju problema pokazao se kao potpuno
pogrešan. Naime, dok je snaga mikrofona rasla po
geometrijskoj progresiji, ostvareni domet je rastao vrlo
sporo. Zbog svega ovog prihvaćeno je rješenje da se duž
telefonske trase na određenim rastojanjima postave
pojačavači sa zadatkom da kompenzuju slabljenje
prenosnog puta i svih pasivnih četvoropola na vezi. Kako
tokom procesa prenosa signala dolazi neizbježno do
amlitudkih i faznih izobličenja, pojačavači duž linije
raspolažu (po potrebi) i organima za korekciju pomenutih
izobličenja. Kako pojačavači, bez obzira na tehnologiju
izrade, funkcionišu samo u jendom smjeru, to iziskuje
postavljanje odvojenih pojačavača - za svaki smjer
prenosa posebno.
Prenos većih snopova telefonskih kanala na bazi
frekventnog multipleksa predstavlja poseban problem u
pogledu projektovanja linijskih pojačavača i neizbježnog
kompromisa između optimalnog tehničkog rješenja i
ekonomičnosti njihove primjene. Radi boljeg objašnjenja
problema poslužiće slijedeći primjer. Potrebno je, naime,
po koaksijalnoj parici tipa 2,6/9,5 i dužine 100 km
obezbijediti prenos 2700 telefonskih kanala koji
zauzimaju frekventni opseg od 12 MHz.
Pri graničnoj frekvenciji od 12 MHz koaksijalna parica
tipa 2,6/9,5 mm unosi slabljenje od 8,3 dB/km, što znači
da koaksijalna dionica dužine 100 km suprotstavlja
prenosu 2700 kanala slabljenje od 830 dB,
Preojektovanje pojačavača koji bi se postavio na kraj
date veze i koji bi imao pojačanje od -830 dB očigledno
da nema nikakvog smisla.
Drugo rješenje bi bilo da se projektuju dva pojačavača,
svaki sa pojačanjem od -415 dB, i postave na 50. i 100.
kilometru date dionice. Ukoliko pretpostavimo da je nivo
na ulazu u vezu -15 dB, znači da bi pojačavač na 50
kilometru trebalo da kompenzuje slabljenje od -15 + 415
= 400 dB. Ako se prisjetimo da je 60 dB ekvivalentno
snazi od 1MW, znači da bi trebalo raspolagati
pojačavačima fantastične snage reda 1031 MW.
Slijedeće rješenje koje se nameće jeste da se projektuje
10 linijskih pojačavača, svaki sa pojačanjem od –83 dB i
koji bi bili na međusobom rastojanju od 10 km, ili koristili
20 linijskih pojačavača od kojih bi svaki imao sopstveno
pojačanje od –41,5 dB, ili 30 pojačavača na
međusobnom rastojanju od 3,33 km i sa sopstvenim
pojačanjem od –27,67 dB itd.
Zadnje navedeno rješenje pokazalo se najoptimalnije s
obzirom da je dozvoljene snaga šuma u tom slučaju oko
30 pW/km, što je u okviru dozvoljenih normi i preporuka.
Kako se u praksi najčešće realizuju liniski pojačavači za
koaksijalne kablove sa pojačanjem od 30 do 35 dB,
standardizovano je i njihovo međusobno rastojanje koje,
u opisanom slučaju iznosi oko 4,5 km.
VF TELEFONIJA
54
Na osnovu izloženog primjera može se zaključiti da je
razmak linijskih pojačavača duž VF trase, a samim tim i
njihov broj, zavisi od gornje granične frekvencije
multipleksnog signala koji se prenosi.
Dakle, što je gornja granična frekvencija viša,
pojačavačke dionice su kraće, i obrnuto. U tabeli 7.1. je
dat pregled rastojanja za različite VF sisteme i
koaksijalne kablove sa malom koaksijalnom paricom
1,2/4,4 mm i normalnom koaksijalnom paricom 2,6/9,5
mm.
Tabela 7.1.
Sistem i
broj NF
kanala
V 300
V 960
V 1 260
V 2 700
V 3 600
V 10 800
Frekventni
Opseg [kHz]
60 – 1 300
60 – 4 028
60 – 5 516
312 – 18 400
312 – 18 400
4 332 – 59 684
Dužina dionice
[km]
1,2/4,4
2,6/9,5
8
4
4
2
2
-
9
9
4,5
4,5
1,5
Potreba za velikim brojem linijskih pojačavača duž VF
trase uslovljava i njihova konstruktivna rješenja. U
početku, linijski pojačavači su smještani u posebne
podzemne objekte (kućice).
Međutim, razvojem elektronike i tehnologije dimenzije
pojedinih komponenata i sklopova su se toliko smanjile
da je moguće kompletan linijski pojačavač (za oba
smjera prenosa), sa svim pratećim sistemima, smjestiti u
omanji kofer. Zbog toga se danas linijski pojačavači
grade isključiva za tzv. podzemnu montažu.
Kućište takvog pojačavača, prikazano na slici 7.8 je
metalni lonac, zaštićen od korozije i sa mogućnošću
hermetičkog zatvaranja, na kome postoje predviđeni
otvori za uvođenje kablova i za montažu samog
pojačavača. Rad ovakvih linijskih pojačavača je
automatski i njima se upravlja sistemom daljinske
kontrole.
7.3.1. Napajanje energijom linijskih
pojačavača
Kao što je već rečeno, broj podzemnih linijskih
pojačavača duž VF trase je veoma veliki. Logično se
postavlja pitanje kako svakom od pojačavača obezbijediti
energiju neophodnu za njegov rad?
Podzemni pojačavači sa istosmjernim radnim naponom
od oko 20 V , za sisteme V 200 do V 10 800, zahtijevaju
relativno malu snagu za napajanje, koja, u zavisnosti od
tipa, iznosi 1 do nekoliko W.
Zbog velikog broja pojačavača na jednoj relaciji bilo bi
previše skupo obezbjeđivati potrebnu snagu iz lokalnih
baterija ili mreže ili nekog drugog izvora. Zato se linijski
pojačavači daljinski napajaju posredstvom telekomunikacionog kabla iz nekoliko tačaka, s tim da struje
napajanja protiču kroz unutrašnje provodnike istih
koaksijalnih parica, koje prenose i telekomunikacione
signale.
Filtri za odvajanje (ili sistem blikade) struje napajanja,
koji postoje u tačkama iz kojih se vrši napajanje i u
svakom daljinski napajanom pojačavaču, odvajaju struju
napajanja od telekomunikacionih signala.
Daljinsko napajanje moguće je izmjenič-nom ili
istosmjernom strujom. Svaka varijanta ima svoje
prednosti i nedostatke. Ono što je ovim sistemima
zajedničko je da od 6 do 12 linijskih pojačavača, lijevo i
desno od posmatranog, nemaju sopstveni izvor energije
već je dobijaju sistemom daljinskog napajanja.
Na slici 7.9. dat je raspored sekcija daljinskog napajanja
za sistem V900 (fmax= 4MHz) i za sistem V 2700 (fmax=
12MHz).
Slika 7.8. Montaža podzemnog linijskog pojačavača i posude sa
6 i 3 muđupojačavača
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Ukoliko se daljinsko napajanje izvodi istosmjernom
strujom, mora se iz jedinice za daljinsko napajanje
krenuti sa dovoljno velikim naponom jer ne postoji
mogućnost za kasnije transformisanje.
Napon na krajevima sekcije daljinskog napajanja
izračunava se u tom slučaju kao zbir napona na
pojedinim linijskim pojačavačima i pada napona duž
linije. Koliko će iznositi taj napon zavisi, prema tome, od
dužine dionice koju treba napajati, kao i od karakteristika
kablovske izolacije da izdrži visoke napone (reda stotinak
volti), bez opasnosti od oštećenja.
Slika 7.9. Redoslijed sekcija daljinskog napajanja za sisteme V 960 i V 2 700
Savremeni prenosni VF sistemi koriste uglavnom
daljinsko napajanje tzv. konstantnom strujom, pa je tako
kod sistema V 960 struja napajanja I = 60 mA, dok je za
sistem V 2 700 ta struja I = 90 mA itd.
U slučaju daljinskog napajanja izmjeničnom strujom
svaki linijski pojačavač ima sopstvenu mrežnu jedinicu sa
filterskom skretnicom (FS) i ispravljačem (I), kao što je
prikazano na slici 7.10.
Filterskom skretnicom odvaja se struja za napajanje od
telekomunikacionog signala. Neizbježni pad napona,
uslijed prenosa kompenzuje se transformatorom. Dio
energije se ispravlja ispravljačem i koristi za napajanje
posmatranog linijskog pojačavača, a drugi dio preko
filterske skretnice usmjerava se dalje na vod za prenos
prema slijedećem linijskom pojačavaču.
Slika 7.10. Princip daljinskog napajanja izmjeničnom strujom
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Telefonski signali
i aparati
88
poglavlje
poglavlje
Posebna pažnja biće usmjerena na osobine govornog telefonskog signala i
karakteristike savremenih telefonskih aparata.
Klasični telefonski aparat se sastoji od:
- mikrofona koji prenosi glas pozivatelju,
- slušalice, koja pojačava zvuk dolazećeg poziva,
- brojčanik ili tipka za biranje,
- zvona i manje skupinu električnih djelova, koji ustvari drže
pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz slušalicu.
Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i slušalica su zajedno ugrađeni u
mikrotelefonsku kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska slušalica.
Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi, ili na slušalici.
Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i takođe čitav telefon se kablom
povezuje na telefonsku liniju.
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
telefonski govorni signal,
linearna i nelinearna izobličenja,
osnovni signal i njegovi harmonici
biračka jedinica,
komutaciona jedinica,
elektroakustička jedinica,
pozivna jedinica,
ATA,
ETA,
Digitalni telefon,
Mobilni telefonski aparat,
Celularna telefonska mreža.
57
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
8. TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
8.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL
govora (u dB) i volumena V kod govornika koja npr.
neprekidno čita tekst:
Već smo rekli da telefonski govorni signal spada u grupu
slučajnih signala. Naime, priroda govornog signala je
takva da su njegova efektivna, maksimalana i srednja
vrijednost, ili odnos jedne prema drugoj, neke nepravilne
vremenske funkcije (slika 8.1).
Psrg = V - 1,4 dB.
Zvukovi koji tokom običnog razgovora dolaze iz ljudskog
grla, očigledno nisu čisti muzički tonovi koji mogu da se
dobiju zvučnom viljuškom i u izvjesnoj mjeri većinom
muzičkih instrumenata (isključujući bubnjeve). Oni
predstavljaju mješavinu većeg broja različitih frekvencije
i amplituda, pri čemu način na koji su ove frekvencije
pomiješane ujedno određuje da li je proizvedeni zvuk
npr. ‘‘Ah’‘, ‘‘Oh, ili ‘‘Rrr…’‘.
8.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog
govornog signala
Kao osnovni pokazatelj kvaliteta prenosa telefonskog
signala definiše se:
- razumljivost.
-
U
Razumljivost govora je jedna od rijetkih subjektivnih
veličina koja može objektivno da se izmjeri. Pomoću
razumljivosti ocjenjuje se sposobnost telefonske veze
da u prenesenoj riječi zadrži smisao poruke
(informacije) u datim uslovima akustične sredine.
Postoji nekoliko subjektivnih metoda kojima se mjeri ova
karakteristika kvaliteta prenosa telefonskog signala, a
najpoznatije su:
1.
2.
t
Slika 8.1. Vremenski oblik telefonskog govornog signala
Navedene činjenice imaju za posljedicu da govornom
signalu nije moguće dati broj ili konstantu koja bi ga
podvela pod determinističke signale.
S druge strane, bez obzira na ove teškoće, neke
karakteristične vrijednosti govornog signala moraju se
mjeriti, bilo zbog projektovanja prenosnog sistema ili
zbog samo kontrole kvaliteta takvog prenosa. Neosporno
je, naime, da se mora znati veličina govornog signala
zbog postojanja granice pobude pojedinih elektronskih
sklopova.
Snaga govornog signala može se izraziti u jedinicama za
snagu [mW] ili u logaritamskim jedinicama [dB], [N], a
bliža i adekvatnije karakteristika govora je volumen.
Volumen se mjeri pomoću volumentra (vumetra) i
izražava se u vu – jedinicama. Vu jedinica je također
logaritamska kao i [dB].
Vumetar je konstruisan tako da mjeri efektivnu
vrijednost govornog signala u intervalu vremena koji nije
niti suviše dug niti suviše kratak, Konstruktivno, dakle,
služi za mjerenja čiji je cilj da se ustanovi da li će govorni
signal preopteretiti prenosni sistem i time izazvati
izobličenja.
Isto tako, vumetar može da posluži za određivanje
veličine slabljenja ili pojačanja govornog signala.
Eksperimentalno je utvrđeno da je odnos srednje snage
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
logatom test,
opinion ili test mišljenja,
1. Razumljivost se najčešće mjeri metodom artikulacije
(artikulacija - jasno izgovaranje slogova) uz pomoć
tzv. logatoma.
Logatomi su troslovne riječi sa redoslijedom:
suglasnik - samoglasnik – suglasnik
i bez ikakvog značenja. Npr. riječi VAZ, GOS, LUF, SIG...
Razumljivost neke veze ispituje se pomoću logatoma na
taj način što jedna osoba na jednom kraju veze čita
tekst, sastavljen od niza logatoma, a na drugom kraju
veze više osoba sluša i zapisuje logatome. Razumljivost
veze se onda definiše kao procentualni odnos broja
ispravno primljenih i ukupno poslanih logatoma.
Razumljivost od:
-
96 – 97% se smatra ekvivalentnom direktnog govora,
85 – 95% smatra se zadovoljavajućom, a
od 65% predstavlja donju granicu koja se još može
tolerisati.
Pored opisane metode sa logatomima postoje i druge
metode kojima se može ocijeniti kvalitet prenosa
telefonskog govora, tj. izmjeriti njegova razumljivost.
2. Jedna od takvih metoda jeste metoda direktnog
razgovora između dva sagovornika ili tzv. opinion test
(eng. opinion – mišljenje).
Na predajnoj strani, u odvojenoj sobi, jedna osoba
opisuje određene figure ili pojmove, a osoba na strani
58
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
prijema treba da identifikuje odgovarajuću figuru ili
pojam, uz određeni nivo šuma na liniji.
Kvalitet veze se onda određuje ocjenjivanjem od 0 – 4
dvanaest parova ispitivača iz čijih se ocjena uzima
srednja vrijednost kao mjera za kvalitet posmatrane
veze.
Za jednu telefonsku liniju je bitno da se pored
razumljivosti obezbijedi i vjernost i prirodnost govora, što
je veoma važna karakteristika prenosa, pošto
razlikovanje boje glasa sagovornika često može biti od
velikog značaja.
Stoga se ne mogu zanemariti veličine koje utiču na
vjernost reprodukcije ljudskog glasa, kao što su:
-
širina frekventnog opsega telefonskog kanala,
izobličenja,
šumovi.
8.1.2. Širina frekventnog opsega
telefonskog kanala
Da bi govor prilikom prenosa kroz telefonsko kolo
zadržao punu razumljivost i vjernost, potrebno je
prenijeti cijeli opseg govornih frekvencija, koji iznosi oko
10 kHz. Naravno, različite vrste poruka i njima
ekvivalentnih signala proizvode različite frekvencije i
zahtijevaju različite frekventne opsege što je prikazano
slikom 8.2.
Npr. Potrebna širina frekventnog opsega za pojedine
vrste poruka je: telefonski govor 300–3400Hz, prirodni
govor 80–8000Hz, dobra kvalitetna muzika 50–15000Hz.
Čisto ekonomski razlozi naveli su istraživače da se
pozabave problematikom sužavanja većih opsega jer bi
se time postiglo bolje iskorištenje prenosnih puteva,
odnosno povećao bi se broj telefonskih veza po
zajedničkom prenosnom putu.
Slika 8.2. Osnovne frekvencije ljudskog glasa i nekih muzičkih instrumenata
U tu svrhu vršena su istraživanja promjene razumljivosti
u zavisnosti od širine prenosnog frekventnog opsega.
Sam postupak se svodio na sužavanje govornog opsega
s obje strane pomoću specijalnih filtera.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Na slici 8.3 prikazani su rezultati ispitivanja koja je 1929.
objavio Flečer. Na dijagramu je sa NF označena
karakteristika filtra propusnika niskih frekvencija, a sa VF
karakteristika slabljenja filtra propusnika visokih
frekvencija.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
59
Pri prenosu spektra frekvencija od 0–1kHz razumljivost je
40% (uz angažovanje oko 82% prenesene energije).
Kada se gornja granica govornog spektra pomjeri na
3kHz, postiže se razumljivost od oko 85% (angažovano
je oko 95% energije).
izumitelj rođen u Škotskoj, Alexander Graham Bell, koji
je bio nastavnik jezika u Bostonu, Masačusets.
NF
VF
Slika 8.4. Alexander Graham Bell
Slika 8.3. Uticaj suženja govornog opsega na razumljivost
Dalje povećanje gornje granice frekventnog opsega
neznatno utiče na povećanje razumljivosti.
Krajnji zaključak je bio:
-
najvažniji dio spektra ljudskog glasa u telefonskom
prenosu je između 250 i 2700 Hz,
niže spektralne komponente ljudskog glasa nose
snagu, a više spektralne komponente nose
razumljivost.
U početku razvoja VF telefonije korišten je relativno uzak
telefonski opseg 0,3–2,4 kHz, jer je raspoloživi opseg na
vazdušnim linijama i pupiniziranim kablovima bio vrlo
ograničen,
Bellovi pokušaji vezani za električni prenos govora
rezultiraju prvom telefonskim prenosom u 1876 godini.
Bell osniva kompaniju za proizvodnju telefona i za
operaciju nad telefonskom mrežom. Bellova kompanija,
kasnije poznatija kao ATiT kompanija, dominira
telekomunikacionom industrijom sve do 1984 godine.
Sredinom 19. stoljeća s Morseovim telegrafom počinje
razvoj nove industrijske grane koja udovoljava
čovjekovoj potrebi da komunicira i razmjenjuje poruke –
telekomunikacija. Vrijeme je, naravno, donijelo neslućeni
razvoj komunikacinih tehnologija. Nakon izuma telegrafa
dolazi vrijeme eksperimenata i otkrića na području
prenosa govora električnim signalima. To je razdoblje
obilježio izum A. G. Bella – telefon. No, je li baš Bell
dizajnirao uređaj koji predstavlja preteču današnjih
komunikacijskih uređaja neizostavnih u gotovo svakoj
torbici ili džepu?
1938. je usvojen za internacionalne veze opseg 0,3–3,4
kHz, s razmakom signala nosioca od 4kHz, koji je odmah
u mnogim zemljama usvojen i u nacionalnim mrežama.
U Bosni i Hercegovini je usvojeni frekventni opseg 0,3–
3,4 kHz, za sve veze u javnom saobraćaju u zemlji kao i
u međunarodnim vezama. Uži frekventni opsezi od
standardnog koriste se samo u sistemima specijalističkih
službi, armija, elektroprivreda...
Iskorištenje frekventnog opsega 0,3–3,4kHz znatno je
umanjen lošim karakteristikama telefonskih pretplatničkih
aparata. Naime, u upotrebi je još, uglavnom, ugljeni
mikrofon, čije karakteristike nisu najbolje u pogledu
korištenja raspoloživog frekventnog opsega.
Tendencije u razvoju i korištenju mikrofona u telefoniji
upućuju na uvođenje elektrodinamičkih mikrofona.
8.2. OTKRIĆE TELEFONA
Historija izuma telefona je uzburkana. Veći broj
izumitelja je vjerovalo da bi zvučni signal mogao putovati
kroz metalni vodič (provodnik). Svi su marljivo radili na
tome, ali prvi koji je uspio u tome je bio Američki
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 8.5. Stolni telefonski aparat privatne proizvodnje u Austriji,
u upotrebi nakon 1919.
Klasični telefonski aparat se sastoji od mikrofona koji
prenosi glas pozivača; slušalicu, koja pojačava zvuk
dolazećeg poziva; brojčanik ili tipka za biranje, zvono i
manju skupinu električnih djelova, koji ustvari drže
pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz
slušalicu. Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i
slušalica su zajedno ugrađeni u mikrotelefonsku
kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska
slušalica.
Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi,
ili na slušalici. Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
60
takođe čitav telefon se kablom povezuje na telefonsku
liniju.
znači da ova jedinica, pod uslovom da se u toku svakog
dana aktivira 15 do 20 puta, mora da bude ispravna u
trajanju od oko 50 godina.
8.3. FUNKCIONALNE JEDINICE
TELEFONSKOG APARATA
8.3.2. Pozivna jedinica
Telefonski aparat se u osnovi sastoji iz četiri funkcionalne
jedinice:
- komutacione,
- pozivne,
- biračke i
- elektroakustičke.
Strukturna šema data je na slici 8.6.
Pozivno kolo je dio telefonskog aparata pomoću koga se
akustično ili svjetlosno daje do znanja pozvanom
pretplatniku da treba da prihvati poziv, koji je došao po
njegovom vodu. Ovo kolo se sastoji od kondezatora i
nekog, najčešće akustičnog, indikatora, zvona, zujalice,
tonskog pozivnika i slično.
U mirnom stanju pozivno kolo je direktno priključeno
preko pretplatničkog voda na telefonsku centralu. Pri
pozivanju kroz pozivno kolo protiče naizmjenična struja
čija je frekvencija 16 - 25Hz a napon 48 - 60V.
Kondezator C u pozivnom kolu služi da onemogući protok
istosmijerne struje iz izvora za napajanje, koji se nalazi u
telefonskoj centrali.
Na slikama 8.8 i 8.9 su prikazane šeme pozivnih kola sa
zvonom i tonskim pozivnikom.
Slika 8.6. Funkcionalne jedinice telefonskog aparata
8.3.1. Komutaciona jedinica
Komutacioni element, koji svojim kontaktnim perima u
jednom položaju uključuje na pretplatnički vod pozivne a
u drugom govorne ili elektroakustične organe, naziva se
prekidač viljuške ili viljuška.
Pomoću ove jedinice telefonskog aparata obezbjeđuje se
da su za vrijeme razgovora na pretplatnički vod uključeni
govorni a isključeni pozivni, a za vrijeme mirovanja
uključeni pozivni a isključeni govorni organi aparata. Ovo
se može postići prekidanjem (slika 8.7) govornih organa
pri položenoj mikrotelefonskoj kombinaciji.
Slika 8.8. Pozivno kolo sa zvonom
Slika 8.9. Pozivno kolo sa tonskim pozivnikom
U praksi se najčešće upotrebljavaju polarizovana zvona
koja pri radu koriste izmjeničnu struju.
Kada kroz namotaje elektromagneta zvona protekne
struja pozitivne poluperiode, kotva biva privučena na
jednu, a pri negativnoj poluperiodi na drugu stranu. Pri
svakoj promjeni položaja kotve metalni batić udara prvo
u jednu, a potom u drugu školjku zvona i to se ponavlja.
Slika 8.7. Prekidanje govornog dijela telefona
Prekidač viljuške, svojim mirnim i radnim položajem,
obezbjeđuje dva karakteristična stanja telefonskog
aparata:
stanje položene i
stanje podignute mikrotelefonske kombinacije.
Kontakti prekidača viljuške treba da imaju praktično
zanemariv prelazni otpor (manji od 1Ω) i vijek trajanja
kojim se obezbjeđuje najmanje 300000 preklapanja. To
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Jačina zvuka se može regulisati regulatorom u području
od 40dB (tiho zujanje) pa do 70dB, mjereno na
rastojanju od jednog metra od telefonskog aparata.
Zbog manje potrošnje struje iz telefonske centrale
predviđeno je da impedansa pozivnog kola ne smije biti
manja od 2,5kΩ, a u slučaju paralelnog povezivanja
dodatnih induktora poziva ukupna impedansa ne smije
biti manja od 2 kΩ.
8.3.3. Biračka jedinica
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
Za otpremanje podataka o broju telefonskog pretplatnika
sa kojim treba da se uspostavi veza služi obrtni brojčanik
ili tastatura tonfrekventnog telefona. Podaci se šalje
telefonskoj centrali, koja na osnovu serije impulsa koji
odgovaraju
broju
pozvanog
pretplatnika
vrši
uspostavljanje veze.
Podaci se otpremaju od strane telefona iz obrtnog
brojčanika ili kod telefona sa tonfrekventnom tastaturom
iz odgovarajućeg registra.
8.3.3.1. Biranje brojčanikom
Postoje različiti modeli i konstrukcije obrtnih brojčanika,
ali se svaki od njih sastoji od:
-
diska sa 10 otvora, kao na slici 8.10,
učvršćenog za jednu osovinu,
opruge koja služi za vraćanje diska u mirni
položaj,
mehanizma za pokretanje (opruga, pužasta
osovina, zupčanik) i
kontaktnog mehanizma.
Na disku otvori su označeni ciframa od 1 do 9 i 0. Cifre
su raspoređene tako da njihov položaj odgovara broju
impulsa koje okretanjem brojčanika treba poslati
telefonskoj centrali. Kontaktni mehanizam brojčanika se
sastoji od nsi (impulskog), nsa (radnog) i nsr (mirnog)
kontakta.
Slika 8.10. Obrtni brojčanik
Impulsni kontakt se otvara i zatvara pri vraćanju
napregnutog diska ravnomjerno i broj otvaranja,
odnosno zatvaranja, odgovara biranju cifara. Da se ovi
birački impulsi ne bi čuli u sopstvenoj slušalici, odmah pri
pokretanju diska zatvara se radni kontakt nsa i kratko
spaja elektroakustičku jedinicu. Ovo je potrebno i zato
što bi inače promjenjiva otpornost mikrofona mogla da
utiče na karakter impulsa biranja, pa čak i da izazove
nepotrebna oscilovanja zbog čega bi pretplatnik pri
biranju mogao da čuje i nepoželjne zvučne produkte.
Svaka cifra u biračkom broju je definisana brojem
impulsa. S obzirom na to da je numerisanje višecifarsko,
to je nužno da i cifre jedna od druge budu odvojene. To
odvajanje se, kada je u pitanju biranje brojčanikom, vrši
tako da se između svake cifre definisane serijom biračkih
impulsa obezbjeđuje međuserijska pauza u trajanju ne
manjem od 200ms.
Frekvencija impulsiranja nsi kontakta iznosi 10Hz, svaki
impuls traje 100ms, pri čemu birački impuls čini zbir
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
61
vremena od 60ms koliko je nsi otvoren i 40ms koliko je
on zatvoren. Maksimalan broj impulsa za jednu cifru
iznosi 10 (cifra nula) a minimalan 1 (cifra jedinica).
Između svake serije impulsa, to jest svake cifre, u cilju
prepoznavanja cifara nužno je otpremanje serija
razdvojiti međuserijskom pauzom u trajanju najmanje 2
impulsa. Ovo se postiže tako što se pri slanju dva zadnja
impulsa nsi kontakt kratko spoji kontaktom nsr, pa se
tako obezbijedi razdvajanje impulsnih serija a time i
cifara.
Tastatura za dekadno biranje vrši prekidanje strujnog
kola pretplatničke petlje funkcionalno na isti način kao i
brojčanik, ali je mehanika prekidanja izvedena pomoću
elektronskih kola. Umjesto okretanja brojčanika biranje
se vrši pritiskom na taster tastature. Kolo za biranje se
sastoji od tastature i elektronskog sklopa sastavljenog od
logičkog i prekidačkog kola. Na izlazu iz elektronskog
sklopa tastature dobijaju se impulsni oblici biračkog
signala, kao na slici 8.11.
Slika 8.11. Oblici impulsnog signala biranja
U telefonskom aparatu gdje se biranje vrši tastaturom na
dekadnom principu najčešće postoji memorijski sklop u
koji se "upisuju" sve izabrane cifre. Pritiskom na taster
koji pripada nekoj cifri vrši se otpremanje onoliko
impulsa koliko odgovara toj cifri, tako se čini sa ostalim
ciframa dok se ne otpremi cijeli pretplatnički telefonski
broj.
Ukoliko se, iz bilo kojih razloga, ne dobije pozvani
pretplatnik, memorijski sklop u biračkom kolu, koji može
imati sadržaj memorije za pamćenje broja i do 18 cifara,
u kojem se pamte podaci o izabranom broju. Bez
ponovnog biranja može se pritiskom samo na jedan od
dodatnih tastera, poslije prethodno raskinute veze,
ponoviti izbor cijelog broja.
Tastatura ima još i taster koji služi za programiranje
pauze, kada je telefonski aparat priključen preko
pretplatničke centrale. U tom slučaju je potrebno zadržati
automatsko biranje dok se ne dobije znak slobodnog
biranja, posle čega se nastavlja automatsko biranje i kroz
javne centrale.
8.3.3.2. Biranje tastaturom
Tastatura za ton-frekventno biranje se takođe sastoji od
tastaturnog prekidačkog dijela koji čine tasteri od 0 do 9
i dodatni tasteri označeni zvijezdom (*) i pravogaonikom
(#), kao i elektronski sklop.
K
ompletna tastatura, pored deset stalnih i dva, već
pomenuta, dodatna tastera, ima još četiri tastera
označena sa A, B, C i D čija namjena nije tačno
određena, ali se najčešće koriste kod pretplatničkih
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
telefonskih centrala u različite svrhe pretežno u
unutrašnjem saobraćaju ili se njihova upotreba dodatno
programira.
Na slici 8.12 je prikazan raspored i obilježavanje tastera
tastature ton-frekventnog telefona.
62
Pritiskom na određeni taster zaosciluju dva oscilatora,
jedan signal frekvencije od f1 do f4 i drugi frekvencije od
f5 do f8, što zavisi kojoj cifri odgovaraju. Svakom tasteru
odgovara po jedan par signala.
Brzina otpremanja cifarskih biračkih podataka ne zavisi
od brzine aktiviranja tastera. Elektronski je podešeno da
se u trajanju od 5ms otpremi cijela podataka pri svakom
pretiskanju tastera, bez obzira na brzinu pritiskanja
tastera.
8.3.4. Elektroakustička jedinica
Mikrofon i slušalica telefonskog aparata se ugrađuju u
jednu fiksnu cjelinu koja se naziva mikrotelefonska
kombinacija – MKT.
Slika 8.12. Tastatura ton-frekventnog telefona
Numerički podaci pri ton-frekventnom biranju se prenose
od telefonskog aparata do memorije registra u
telefonskoj centrali, tako što se po određenom kodu
svaka biračka cifra prenosi sa dvije frekvencijai.
Razgovor telefonom zahtijeva da se mikrofon nalazi u
blizini organa za razgovor – usta, a slušalica organa za
sluh – uha. Iz tih razloga, vodeći računa o međusobnom
položaju ova dva organa, mikrofon i slušalica se
postavljaju tako da rastojanje između centra mikrofona I
slušalice iznosi 145 – 156 mm, koliko u prosjeku iznosi
rastojanje između ovih organa kod čovjeka. Zbog toga
što međusobni položaj između mikrofona i slušalice
veoma utiče na kvalitet govora propisani su i njihovi
međusobni uglovi.
Dabi se obezbijedila stalnost tih položaja, mikrofon i
slušalica se ugrađuju u fiksnu cjelinu koja se naziva
mikrotelefonska kombinacija (MTK), slika 8.14.
Frekvencije su podijeljene na prvu, odnosno donju, i
drugu, odnosno gornju grupu. Prvu grupu čine niže a
drugu više frekvencije. Za svaku cifru se po kodu 2 od 4
uzima po jedna frekvencija iz svake grupe.
Deset cifara od 0 do 9 se, prema pomenutom kodu,
mogu formirati od 4·3=12 frekventnih parova, a četvrta
frekvencija iz gornje grupe je rezervna, za specijalne
namjene.
Tasteri služe za slanje numeričkih podataka o biračkim
ciframa od 1 do 0, a ostalih šest za skraćeno biranje,
odnosno ponavljanje izabranih numeričkih podataka u
slučaju kada u predhodnom pokušaju veza nije
uspostavljena, kao i za druge specijalne namjene.
Slika 8.14. Dimenzije mikrotelefonske kombinacije
Uobičajene srednje vrijednosti dimenzija iznose: α = 13°,
β =15°, A = 216 – 230 mm, B = 145 – 156 mm i C = 56
– 80 mm.
Samo telefoni za specijalne namjene mogu imati drukčije
odnose u međusobnom položaju mikrofona i slušalice.
Takvi su, npr. Slušalice na glavi, mikrofoni na grudima,
kao i potpuno odvojeni mikrofoni i slušalice.
MTK se priključuje na tijelo aparata preko trožilnog ili
četverožilnog gajtana koji je najčešće spiralizovan.
8.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA
Slika 8.13. Spajanje tonfrekventnog telefona na ATC-centralu
Stvaranje i otpremanje dvije grupe frekvencija
obezbijeđeno je pomoću dva oscilatora koji su sastavni
dio telefonskog aparata. Blok šema data je na slici 8.13.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Telefonski aparati se izrađuju za različite svrhe i namjene
i pred njih se postavljaju različiti zahtjevi. Međutim, od
svih telefonskih aparata se zahtjeva, bez obzira na
namjenu da omoguće dobru razumljivost, pretvaranje
akustičke u električnu energiju i obratno sa što manje
gubitaka, mogućnost pozivanja i biranja kao i kontrolu
sopstvenog govora. Telefonski aparati se mogu podijeliti
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
63
u više grupa zavisno od vrste napajanja mikrofona,
načina biranja, načina postavljanja, namjene, tehnološke
izrade i dr.
Prema tehnološkoj izradi telefoni mogu biti elektromehanički i elektronski, a prema načinu prenosa govora
analogni i digitalni.
Zavisno od načina napajanja mikrofona telefoni mogu biti
lokalno-baterijski (LB-telefoni) i centralno-baterijski (CBtelefoni).
Ovaj telefonski aparat čija je šema data na slici 8.16
sastoji se od mikrofona (M), slušalice (S), zvona ili
tonskog pozivnika (Z), prekidača viljuške (V) i induktora
(I).
Prikazano je nekoliko vrsta telefonskih aparata koje se
danas koriste, objašnjen je njihov princip rada i date
tipične elektronske šeme istih.
Prikazani
su
induktorski
telefonski
aparati,
elektromehanički i elektronski telefonski aparati te
digitalni i bežični telefonski aparati tzv. celularni telefoni.
8.4.1. Induktorski telefonski aparat
Induktorski telefon je aparat koji omogućava pozivanje
sagovornika okretanjem induktora, dijela telefonskog
aparata koji omogućava indukovanje naizmjeničnog
napona.
Otpremanje tog napona do mjesta gdje se nalazi
sagovornik, prouzrokuje poziv u telefonskom aparatu, sa
kojim je povezan.
Slika 8.16. Induktorski telefon
Okretanjem ručice induktora (slika 8.17) njegova
poluosovina se aksijalno pomjera i svojim vrhom
prebacuje naizmjenični kontakt K u suprotan položaj. Do
tada uključeno pozivno kolo sopstvenog telefona (žilea,kontakt induktora-K, zvono, žila-b), se isključuje.
Namotaji induktora koji se okreću između polova stalnog
magneta indukuju naizmjenični pozivni napon.
Slika 8.15. Induktorski telefon
Ovim aparatima se, prema tome, ne može birati
pretplatnik već samo pozivati telefon sa kojim je u
direktnoj vezi. Iz tih razloga se veze ostvarene ovim
aparatima nazivaju veze od tačke do tačke.
Prema načinu biranja imamo telefonske aparate sa
induktorskim pozivanjem (induktorski telefoni), aparati
sa ručnim biranjem (ručni telefoni, kod kojih biranje vrši
manipulant iz centrale) i aparate sa automatskim
biranjem (automatski telefoni).
Prema načinu postavljanja telefonski aparati mogu biti
stolni, zidni i prenosni, a prema namjeni telefoni opšte
namjene
i
specijalni
(podzemni,
podvodni,
protiveksplozivni itd. ).
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 8.17. Pozivni mehanizam induktora:
a) mirno stanje, b) stanje pozivanja
Ako se ručica induktora čiji je pozivni mehanizam dat na
slici 7.17 okreće brzinom 2 do 3 puta u sekundi, prema
pozivnom kolu telefona, na suprotnom
kraju, se
indukuje napon 50-100V, frekvencije 10-20 Hz, što
prouzrokuje poziv.
Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač
viljuške se prebacuje u položaj kojim se otvara pozivna,
a zatvara elektroakustična jedinica, pa tako sagovornici
mogu da obave razgovor.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
Spuštanjem mikrotelefonske kombinacije ponovo se na
vod uključuje pozivna a isključuje elektroakustična
jedinica telefonskog aparata.
Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije
(LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije
vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni.
Za razliku od stonog, prenosni ili poljski induktorski
aparat nema viljušku za odlaganje mikrotelefonske
kombinacije već taster (T) za uključenje mikrofona.
Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije
(LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije
vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni.
64
induktor a kod drugog pozivni generator iz telefonske
centrale
Automatski telefonski aparat – ATA je onaj aparat kojim
je omogućeno, pomoću brojčanika ili tastature,
automatsko uspostavljanje veze sa bilo kojim drugim
telefonskim pretplatnikom.
Za razliku od induktorskog telefona gdje se mikrofon
nalazi u primaru a slušalica u sekundaru kalema i gdje se
mikrofon napaja iz lokalne baterije, kod automatskog
telefona mikrofon je prebačen u sekundar i napaja se iz
centralne baterije dok je slušalica u primaru.
Poljski induktorski telefoni se koriste najčešće na terenu,
za vojne potrebe i na raznim radilištima pa je, obzirom
na ulogu prilagođen za paralelno priključivanje više
ovakvih telefona, što omogućava da se ovaj telefonski
aparat koristi u neku ruku kao mala telefonska centrala.
8.4.2. Automatski telefonski aparat ATA
Razlika između induktorskog i automatskog telefona
ogleda se i u pozivnom signalu koji kod prvog daje
Slika 8.13. Automatski elektromehanički telefon
Slika 8.19. Principijelna šema automatskog telefonskog aparata: a) sa mostom, b) sa kompenzacionom spregom
Automatski telefonski aparat (slika 8.14) se sastoji od
mikrotelefona (M), slušalice (S), zvona, prekidača
viljuške (V), kalema i otpora u mostu mikrofona. U
biračkom elementu-kada je to brojčanik u pitanju nalazi
se i tri kontakta: nsi-impulsni, nsr-mirni i nsa-radni.
Paralelno nsi i nsr kontaktima nalazi se RC kolo, a redno
sa zvonom kondezator C1.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Pored već poznatih dijelova slušalice,mikrofona, zvona i
prekidača viljuške automatski telefonski aparat se sastoji
od sistema za biranje koji može biti brojčanik sa
kontaktnim mehanizmima i tastatura sa dekadnim
biranjem. Tri kontakta nsi, nsr i nsa se nalaze u sistemu
za biranje-brojčaniku.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
U mirnom stanju kontakti nsi i nsr su zatvoreni i
međusobno su paralelni. Kontakt nsa je radni kontakt
koji je u mirnom stanju otvoren, ali se zatvara onog
trenutka kada se započinje sa biranjem čime se kratko
spaja elektroakustični dio aparata i sprečava da se
birački impulsi, koje svojim otvaranjem i zatvaranjem
stvara impulsni kontakt nsi, čuju u slušalici.
Kontakt nsr je mirni kontakt brojčanika koji se otvara
onog trenutka kad se zatvara radni kontakt nsa, a
zatvara se u trenutku kada se otpremi onoliko impulsa
koliko iznosi birana cifra, sprečavajući otpremanje
impulsa praznog hoda
Podizanjem mikrotelefonske kombinacije kontakt viljuške
promjeni položaj, prekida pozivno kolo sa jedne strane a
zatvara a, odnosno b žilu sa druge strane.
U tom trenutku mikrofon dobija napajanje preko a i b
žile. Natezanjem brojčanika udesno otvara se nsr a
zatvara nsa kontakt. Otpušteni brojčanik koji se pod
dejstvom opruge vraća u mirni položaj prouzrokuje
otvaranje i zatvaranje impulsnog kontakta, čime se u
jednakim razmacima otpremaju strujni impulsi, koji preko
biračkih organa u centrali omogućavaju uspostavljanje
veze sa određenim pretplatnikom.
Na drugoj strani u kolu pozvanog pretplatnika gdje je MT
kombinacija spuštena, zatvoreno je pozivno kolo. Iz
centrale generator šalje pozivnu struju koja signalizira
poziv. Kada pozivani pretplatnik podigne mikrotelefonsku
kombinaciju viljuška njegovog aparata isključuje pozivno
a uključuje govorno kolo i tek tada je razgovor moguć. U
cilju smanjenja varničenja paralelno sa impulsnim
kontaktom priključuje se RC kolo sastavljeno najčešće od
kodenzatora kapaciteta 1µF i otpora otpornosti 100 Ω.
Vrijednosti ovih komponenata mogu biti i drukčije
(C=0,5µF, R=560Ω, C=1µF, R=1,5kΩ i sl.), što zavisi od
uslova eksploatacije telefonskih aparata.
Kada je veza uspostavljena i kada su mikrofoni oba
telefonska aparata dobili napajanje iz centrale,
obezbjeđeni su uslovi za razmjenu govornih informacija.
Ako je antilokalni efekat izveden prema mostnoj šemi
(slika 8.19a), tada se govorna struja od mikrofona dijeli
u dvije grane, linijsku (mikrofon, namotaj I, žila b,
centrala, telefonski aparat pozvanog, žila a, kontakt
viljuške, brojčanik, mikrofon) i balansnu (mikrofon,
namotaj II, balansni dvopol, mikrofon). Antilokalni efekat
se postiže obezbjeđenjem protoka struja suprotnih
smjerova u linijskoj i balansnoj grani (kroz namotaje I i
II transformatora), zbog čega je EMT sila koja se
indukuje u namotaju slušalice neznatna, pa je tako govor
u sopstvenoj slušalici prigušen za 10-20 dB.
8.4.3. Elektronski telefonski aparat ETA
Zamjenom
ugljenog
mikrofona
elekromagnetnim,
elektrodinamičkim, kondezatorskim ili bilo kojim drugim
linearnim mikrofonom, stvorili su se uslovi za ugrađivanje
pojačavačkih kola u telefonski aparat.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
65
Primjenom elektronskih elemenata kod telefona, u prvom
redu tranzistora i dioda, zbog čega su i dobili naziv
elektronski telefonski aparati (ETA) stvorili su se
istovremeno uslovi da se složeni pokretni mehanizmi
(nsi,nsa i nsr kontakti) zamijene elektronskim kolima.
Istovremeno su time stvoreni uslovi da se brojčanici
mogu zamijeniti savremenijim biračkim jedinicama.
Na ovaj način su skoro sve klasične jedinice zamijenjene
elektronskim, čime je dobijena kvalitetnija reprodukcija
zvuka, stabilni referntni ekvivalentni, aktivna regulacija
nivoa, brzo i pouzdano biranje, laka manipulacija i niz
drugih prednosti u odnosu na klasične automatske
telefonske centrale
8.4.2.1. ETA sa dekadnim biranjem
tastaturom
Slika 8.15. Telefonski aparat sa dekadnim tastaturnim biranjem
Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač
viljuške svojim kontaktima isključuje pozivno, a uključuje
kolo za biranje i elektroakustično kolo telefonskog
aparata na liniju. Po dobijanju znaka slobodnog biranja
iz telefonske centrale, pritiskivanjem na tastere koji
pripadaju odgovarajućim ciframa izabere se željeni broj
pretplatnika.
Ukoliko se dobije znak zauzeća, pritiskom na samo jedan
taster označen sa (*) ili sa R (repetition, redial) ponoviti
zadnji cijeli izabrani broj. Ovo je omogućeno zahvaljujući
memorijskoj jedinici koja "pamti" zadnji izabrani broj koji
može imati i do 18 cifara, što je dovoljno za ponavljanje
izabranog broja i kod biranja u međunarodnom
saobraćaju.
Zadnji izabrani broj se može ponavljati neograničen broj
puta bez obzira koliko dugo je prošlo od njegovog
biranja i to samo pritiskanjem na pripadajući taster. Ova
mogućnost je obezbjeđena tako što i u stanju položene
mikrotelefonske kombinacije iz izvora za napajanje teče
izvjesna struja, najčešće 30-50 µA, koja napaja
memorijski sklop da bi očuvao memorijsku iinformaciju
zadnjeg izabranog broja. Kod nekih telefonskih aparata
napajanje memorije se obezbjeđuje iz lokalne baterije
koja se postavlja u telefonskom aparatu. Kod aparata
savremenije izrade memorija se napaja iz izvora za
napajanje centrale.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
66
Za klasične telefonske centrale kojima je iz telefonskog
aparata potrebno slati biračke kodne signale u obliku
implusa, prekidanjem petlje jednosmjerne struje pomoću
tastature, kod izabranog broja se šalje onom brzinom
kojom je centrala u stanju da ga primi.
8.4.4. Ton-frekventni telefon
Na slici 8.16 data je šema telefonskog aparata sa tonfrekventnim biranjem. Stvaranje i otpremanje biračkih
signala vrši se pomoću dva oscilatora koji su sastavni dio
telefonskog aparata.
Prvu, nižu grupu frekvencija f1 do f2 generiše oscilatorno
kolo sastavljeno od tranzistora T1, otpora ReI namotaja
neI koji je induktivno vezan sa bazom navedenog
tranzistora, kondezatora C1, varistora V1, kao i namotaja
nI i kondezatora CI. Drugu, višu grupu frekvencija f5 do
f8, generiše isto takvo kolo sa tranzistorom T2 i njemu
pripadajućim elementima.
Pritiskom na bilo koji taster tastature, prema centrali se
otpremaju birački signali u obliku koda u kome je svaka
cifra definisana dvjema frekvencijama, jednom iz niže i
jednom iz više grupe. Nijedna od otpremnih frekvencija
ne smije da odstupa za više od ±1,5% u odnosu na
nominalnu vrijednost. Otpremni nivo za nižu grupu je 11dB ± dB a za višu -9 dBm ±2dB. U registru ili
odgovarajućem organu telefonske centrale nalazi se
prijemnik ton-frekventnog biranja gdje se primaju birački
kodovi i »prevode« se u oblik potreban za dalje
uspostavljanje veze.
Elektronski
telefonski
aparati
sa
diskretnim
komponentama se sve više zamjenjuju aparatima koji se
izrađuju sa integrisanim kolima.
Slika 8.16. Šema aparata sa ton frekvetnim biranjem
Slika 8.17. Biračko kolo ton-frekventnog biranja
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
Na slici 8.17 je data šema biračkog kola jednog takvog
aparata.
Integrisano kolo sadrži dio oscilatora koji
zajedno sa kvarcnim oscilatorom Q1 oscilira sa 5,38 MHz.
Kada se pritisne neki taster na tastaturi, oscilator
zaosciluje sa f=3,58 MHz. Ova frekvencija se pomoću
dva djelioca frekvencije koji su smješteni u integrisanom
kolu dijeli tako da se, zavisno od toga koji smo taster
pritisnuli, dobija jenda iz nižih i jedne iz grupe viših
frekvencija koje odgovaraju toj cifri.
Izlaz 10
integrisanog kola koji je u miru bio na takvom
potencijalu koji je prouzrokovao da tranzistor T1 bude
zatvoren a tranzistor T2 otvoren, posle pritiskanja na bilo
koji taster izlaz 2 postaje visokoomski, pa se zatvara T2
a otvara T1. Na izlaz 16 integrisanog kola se tako
pojavljuje kombinacija od dvije frekvencije po kodu
izabrane cifre. Filtrom koji čine tranzistor T1, kondezator
C1 i otpornici R2 i R6 obezbjeđuju se da se nelinearno
izobličenje signala svake frekvencije svede na što manju
mjeru.
67
Za razliku od drugih vrsta telefonskih aparata gdje se
prenosi analogna (neprekidna) telefonska informacija,
digitalni telefon radi sa diskretnim informacijama. Signal
iz govornog spektra se otprema u diskretnom obliku da
bi se na mjestu prijema ponovo uspostavila prvobitna
forma signala. Na slici 8.18 dat je grafit transformacije
signala, i to pod a) signal u primarnom obliku, pod b) u
obliku u kom se vrši prenos i pod c) regenerisani
prijemni oblik signala.
Dioda D1 služi za zaštitu od preopterećenja. Ovo biračko
kolo se priključuje na elektronski sklop telefonskog
aparata koji ja dat na sl. 8.19 čiji je princip rada ranije
opisan.
8.4.5. Digitalni telefon
Digitalni telefonski aparat i digitalni prenos u cjelini se
pojavljuje kao potreba najvećim dijelom zbog
mogućnosti integrisanja prenosa govora i niza drugih
podataka iznad 64 kbita/s,preko telefonske mreže i preko
istih terminala. U ovoj fazi tehničkog razvoja treba
riješiti još niz pitanja. Jedno od pitanja koje se još uvijek
razmatra je koju konverziju A/D i D/A po kanalu koristiti,
PCM ili ∆ modulaciju.
Za sada prednosti su na strani PCM najvećim dijelom
zbog mogućnosti direktnog korištenja kanalskih uređaja
sistema Ti (PCM-30), malog digitalnog slabljenja, manjih
dimenzija, manje potrošnje i veće ekonomičnosti.
Što se signalizacije tiče, u obzir se uzimaju tri
mogućnosti:
-
direktna signalizacija po kanalu,
signalizacija dijelom po kanalu dijelom izvan
kanala i
signalizacija izvan kanala.
Signalizacija po kanalu koristi bitove informativnog
kanala, pa ovaj metod ne omogućava prenos signala i
govora istovremeno. Pored toga ovaj metod zahtijeva
veoma složena kola za odvajanje govora od signala zbog
čega gubi prednost.
Signalizacija po kanalu sa
signalizacijom izvan kanala (kombinovana) koristi
dodatne signalne bitove koji označavaju karakter
informacionog kanala (npr. da označi da li informacija
predstavlja govor, podatak ili signal).
Može očekivati da će digitalni telefon moći da obavljaju
dio nekih jednostavnih funkcija koje danas obavljaju
centrale. Time bi se telefonske centrale rasteretile
jednostavnih funkcija, što bi im omogućilo da obavljaju
druge, složenije.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 8.18. Dijagram transformacije signala
a-signal u otpremi, b-signal u prenosu, c-signal u prijemu
Šematski prikaz digitalnog prenosa telefonske informacije
prikazan je na slici 8.19. Distributor, okrećući se
konstantnom brzinom pri svakom obrtu "dodjeljuje vezu"
svakom
telefonskom
priključku
u
određenom
vremenskom trajanju. U narednom obrtu distributora to
se ponavlja i tako se preko prenosnog voda šalje sled
diskretnih signala. Na prijemnoj strani se slažu diskretni
signali na taj način što je obezbjeđena sinhronost i
sinfraznost "dodjeljivanju veze" na jednom, odnosno na
drugom kraju.
Teorijska osnova za ovakav prenos informacija nalazi se
u teoremi Shannon-a i Koteljnikovoj teoremi uzoraka,
koja definiše odnose između analognih i diskretnih
funkcija. Po ovoj teoremi svaka analogna funkcija S1(t)
potpuno je određena njenim ordinatama u diskretnim
tačkama koje su razmaknute za vremenski interval:
∆f=1/fr, gdje je fr-frekvencija uzimanja uzoraka, koja ne
može biti manja od dvostruke vrijednosti maksimalne
frekvencije primarne funkcije.
To praktično znači da za prenos govorne informacije sa
propusnim opsegom od 300 do 3400 Hz (gdje je gornja
frekvencija 3400 Hz), frekvencija uzimanja uzoraka mora
biti fr=2·3400=6800 Hz. Umjesto 3400 zbog boljeg
razdvajanja uzima se frekvencija 4000 Hz, pa će na bazi
toga interval između dva uzastopna uzorka signala biti:
∆t=1/tr≤1/fg=1/2·4000=120µs.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
68
Širine zavise od broja kanala. Za evropski standard koji
ima 32 kanala (slika 8.20), širina implusa je 3,9 µs
(125:32), dok je za američki 5,2 µs (125:24).
Slika 8.19. Grafički prikaz vremenske raspodjele kanala
Slika 8.20. Prikaz vremenske raspodjele kanala
U vrijednost širine implusa uzima se trajanje uzetog
uzorka i razmak između uzoraka susjednih kanala, što
takođe treba da se obezbijedi, kako bi se postigla
zaštita od međusobnih uticaja kanala jednog na drugi.
Svakoj postojećoj vezi je dodjeljena odgovarajuća
vremenska pozicija što obezbjeđuje razdvajanje
pojednih kanala. To omogućava da preko jednog
fizičkog voda-sabirnice (slika 8.21) prenesemo onoliko
informacija koliko je puta veći interval između dva
uzastopna uzorka, od širine implusa uzetog uzorka.
Sabirnica se stavlja na raspolaganje pojedinom paru
Ti-Tj u pojedinim diskretnim vremenskim razmacima
prema navedenim uslovima i to uvijek u trajanju
jednakom širini implusa uzoraka.
Zahvaljujući
upravljačkom sistemu periodično se uključuju spojne
tačke u navedenim vremenskim intervalima, pa se
tako stvaraju povorke uzoraka kontinuiranog signala
koga generiše Ti u telefonskom opsegu koga određuju
filtar Fi.
Slika 8.21. Blok šema vremenske raspodjele
Amplituda svakog uzorka odgovara trenutnoj vrijednosti
amplitude analognog signala u trenutku uzimanja uzorka.
U ovom slučaju se ne prenosi analogni već njegovi uzorci.
Spojne tačke koje su prikazane u obliku radnog kontakta
upravljane su od složenog elektronskog sklopa.
Uzorci
upravljani sinhronizovano dolaze preko sabirnice do
prijemne strane. Preko spojnih tačaka o odgovarajućeg
filtra formiraju se u cjelovitu informaciju, a po potrebi i
pojačavaju i vode na terminal. Na slici 8.22 je prikazana
blok šema jednog digitalnog telefonskog aparata kojim se
obezbjeđuje prenos govornih i negovornih informacija. Za
svoj rad koristi dva kanala, informacioni koga čini glavni
kanal od 64 kb/s, sporedni od 16 kb/s i signalni kanal od
8kb/s.
To je terminal koji se sastoji od CODEC-a, koji služi za
konverziju govora u digitalni signal, digitalnog servisnog
bloka, bloka signalne kontrole, upravljačkog bloka, bloka
napajanja i kao dodatak kompletno analogno telefonsko
kolo. Digitalni telefon pored prenosa govora može služiti i
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
69
za druge namjene kao na primjer za prenos teksta i
podataka. Na slici 8.22 prikazana je blok-šema
jednog od digitalnih telefona koji pored govora služi i
za prenos podataka odgovarajuće frekvencije posle čega se
govorni biti dekodiraju i vode u analogno kolo, koje je
istovjetno elektroakustičnoj jedinici elektronskog aparata.
Slika 8.22. Blok šema digitalnog telefona
Niskoomski linijski transformator sve potrebne signale
iz ATC prema bloku linijskih otpremnih kola, a
istovremeno i jednosmjerni linijski napon do
pretvarača linijskih napona, koji obezbjeđuju sve
potrebne napone za ostale dijelove aparata.
U bloku linijskih otpremnih kola se nalaze adapter
signalizacije, filtri, koderi i dekoderi. Ovo kolo razdvaja
prijemne od otpremnih.Ostali, funkcionalni biti se vode
u mikrokompjuter, integrišu se u funkcionalne riječi i
prosleđuju do bloka signalnih indikatora (tonski davači
poziva, svjetlosni indikator-displej, LED i dr.
8.4.6. Mobilni telefonski aparat
Iz želje za što većom pokretljivošću ljudi i potrebe da
se pri toj pokretljivosti bude sa telefonom, proizvedeni
su telefonski aparati za komunikaciju između ljudi i
izvan kućnog odnosno kancelariskog prostora.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
To su bežični, tzv. mobilni telefonski aparati. Kod njih
se umjesto vodova koristi radio-veza.
Bežični telefonski aparat se sastoji iz dva dijela,
nepokretnog koji se priključuje direktno na telefonski
pretplatnički vod i prenosnog, koji pretplatniku
omogućava da unutar određenog prostora u blizini
nepokretnog dijela uspostavlja radio-telefonske veze
sa drugim telefonskim pretplatnicima. Veza u
suprotnom smjeru se uspostavlja od pretplatnika do
nepokretnog dijela, normalno, a do pokretnog dijela
radio talasima.
Područje u kome se može
uspostavljati takva veza je obično 50 m, kada se
pokretni dio nalazi u zatvorenom, a 200 m u
otvorenom prostoru.
TELEFONSKI SIGNALI I APARATI
70
Slika 8.23. Blok šema mobilnog telefona
Bežični telefonski aparat čine par pokretnog i
nepokretnog dijela i u svakom od njih je ugrađen
radio-primopredajnik.
Međusobna veza između
nepokretnog dijela aparata i pretplatničkog voda
ostvaruje se na isti način kao i kod automatskih
telefonskih aparata. Impedansa pozivnog kola i kod
ovih aparata treba da ima vrijednost veću od 2,5 kΩ za
signal frekvencije od 16-50 Hz.
Obično se od
pokretnog
prema
nepokretnom
dijelu
posle
uspostavljanja veze otpremi specijalni ton kojim se
signalizira da je veza ostvarena.
Prenosni dio ovog aparata može da radi samo na
njemu pripadajućim nepokretnim dijelom i obratno.
On je prilagođen da prima od nepokretnog dijela
pozivne, tonske i govorne signale, kriterijume položene
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
i podignuta MTK, a istovremeno i signal opomene kada
su ova dva dijela aparata izvan zone čujnosti.
Nepokretni dio prima od pokretnog kriterijuma
položene i spuštene MTK i biračke signale za biranje
cifara od 0 do 9. Izuzetno, u nekim slučajevima se na
jedan nepokretni dio mogu priključiti dva pokretna.
Kod ovakvih slučajeva mora da postoji interna
komunikacija između ova dva pokretna dijela.
Prenosni dio mora da bude što manje mase, obično
manje od 0,7 kg.
Funkcija biranja, pozivne veličine i referntni ekvivalenti
ovih aparata moraju da odgovaraju uslovima
propisanim za telefonske aparate.
Komutacioni sistemi
i signalizacije
9
poglavlje
Osnovni zadatak telekomunikacione mreže je da omogući prenošenje poruka od
mjesta gdje one nastaju do mjesta gdje su upućene tj. odredišta. Pri tome
poruke mogu biti različite vrste: govorne, pisane, telekomande, podaci iz
računara i dr. U zavisnosti od toga telekomunikacione mreže se dijele na
telefonske, telegrafske, telekomandene, mreže za prenos podataka itd. Novijeg
datuma su telekomunikacione mreže tzv. integrisanih službi, koje omogućavaju
prenošenje poruka različitih vrsta na čemu počiva Internet.
Telekomunikaciona mreže se sastoji od:
ƒ
ƒ
ƒ
učesničkih aparata (telefon, faks, računar)
spojnih puteva
komutacionih sistema
Postoji više vrsta telekomunikacionih sistema. To su:
ƒ
ƒ
ƒ
lokalni komutacioni sistemi
komutacioni sistemi prvog nivoa
komutacioni sistemi drugog nivoa
Osnovni elementi komutacionog sistema su:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
učesnički pribori (UP1-UPn)
spojni organi (SO1-SOk)
prenosnici (PN1-PNm)
komutacioni polje (KP) i
upravljački organ (UO)
NAUČITE NOVE POJMOVE
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Komutacija govornih kanala
Komutacioni sistem
Telefonski saobraćaj
Signalizacija komutacionih sistema
Signalizacija pri prenosu podataka
Međunarodni komunikacioni centri
EWSD komutacioni sistemi
71
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
9. KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
Osnovni zadatak telekomunikacione mreže je da omogući
prenošenje poruka od mjesta gdje one nastaju do mjesta
gdje su upućene tj. odredišta. Pri tome poruke mogu biti
različite vrste: govorne, pisane, telekomande, podaci iz
računara i dr. U zavisnosti od toga telekomunikacione
mreže
se
dijele
na
telefonske,
telegrafske,
telekomandene, mreže za prenos podataka itd. Novijeg
datuma su telekomunikacione mreže tzv. integrisanih
službi, koje omogućavaju prenošenje poruka različitih
vrsta na čemu počiva Internet.
9.1. ORGANIZACIJA I ELEMENTI
TELEKOMUNIKACIONE MREŽE
Telekomunikaciona mreže se sastoji od:
-
učesničkih aparata (telefon, faks, računar)
spojnih puteva
komutacionih sistema
Primjer organizacije jedne telekomunikacione mreže dat
je na slici 9.1. Učesnički aparati su predajnici i prijemnici
poruka. Uobičajeno je da su funkcije predaje i prijema
objedinjene u jednom istom aparatu. Svaki aparat ima
svog korisnika, npr. čovjeka koji se služi aparatom.
Međutim, korisnik može biti i automat (računar). U oba
slučaja upotrijebićemo termin korisnik telekomunikacione
mreže. Za poruke koje se razmjenjuju između učesnika u
telekomunikacionoj mreži koristiće se termin učesničke
poruke.
Pod spojnim putevima u telekomunikacionim mrežama
podrazumijevaju se tehnička sredstva koja omogućavaju
prenos poruka između različitih tačaka mreže. Njima se
ostvaruju veze učesničkih aparata sa komunikacionim
sistemima i obrnuto, kao i komunikacionih sistema
međusobno.
Komutacioni sistemi su tehnička sredstva koja
omogućavaju usmjeravanje puteva u telekomunikacionoj
mreži između učesnika koji imaju potrebu za razmjenom
poruka. To podrazumijeva da kad prestane potreba za
razmjenom poruka, između dva korisnika, da se veza,
putem ovih sistema, raskine. Međutim, u specijalnim
slučajevima uspostavlja se veza i tri ili više
korisnika/učesnika. Proces uspostavljanja i raskidanja
veza
u
komuntacionim
sistemima
naziva
se
komutacionim procesom. Ili samo komutacijom, pa otuda
potiče i njen naziv.
Slika 9.1. Organizacija telekomunikacione mreže
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
72
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
9.1.1. Hijerarhija komutacionih
sistema
Na slici 9.1. se vidi da u telekomunikacionoj mreži postoji
više vrsta telekomunikacionih sistema. To su:
lokalni komutacioni sistemi
komutacioni sistemi prvog nivoa
komutacioni sistemi drugog nivoa
ƒ
ƒ
ƒ
Na lokalne komutacione sisteme povezani su učesnički
aparati odgovarajućim spojnim putevima. Ako treba
uspostaviti vezu između učesnika koji su povezani na na
različite lokalne komutacione sisteme, to se može
ostvariti međusobnim povezivanjem svih lokalnih
komutacionih sistema u telekomunikacionoj mreži.
Međutim, u slučaju mreže sa većim brojem ovakvih
komutacionih sistema, njihovo povezivanje po principu
svaki-sa-svakim postaje neekonomično.
Učesnički pribori su organi kojima se sprežu učesnički
aparati sa komuta-cionim poljem radi ostvarivanja
prilagođenja u električnom smislu. S druge strane
pomoću njih se vrši razmjena svih signala koji nose
upravljačke poruke, a potrebni su za ostvarivanje i
raskidanje veze odgovarajućih učesnika. Svi putevi ovih
signala, koji vode prema upravljačkom organu, označeni
su isprekidanim linijama.
Sponji organi
učestvuju u uspostavljanju i raskidanju
lokalnih veza tj. veza učesničkih aparata priključenih na
posmatrani komutacioni sistem.
Tada se uvode komutacioni sistemivišeg hijerarhijskog
nivoa.
Uloga komutacionog sistema prvog nivoa je da ostvari
komutacioni proces za sve lokalne komutacione sisteme
povezane na njega. Time omogućuje i ostvarivanje veza
između korisnika u različitim lokalnim komutacionim
sistemima.
Komutacioni sistem drugog nivoa služi da se na njega
odgovarajućim spojnim putevima povezuju grupe
komutacionih sistema prvog nivoa, za koje on obavlja
komutacioni proces. Na taj način ostvaruje se veza
korisnika koji su povezani na
različite lokalne
keomutacione
sisteme,
a
pripadaju
različitim
komutacionim sistemima prvog nivoa.Da bi veze mogle
da
se
ostvauju
između
učesnika
u
cijeloj
telekomunikacionoj mreži, svi komutacioni sistemi
drugog nivoa povezani su međusobno odgovarajućim
spojnim putevima.
U slučaju velikih telekomunikacionih mreža uvode se još
viši hijerarhijski nivoi. Tako na primjer u javnoj
međumjesnoj telefonskoj mreži u Bosni i Hercegovini
postoje:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
krajnje telefonske centrale, koje odgovaraju
lokalnim komutacionim sistemima
čvorne telefonske centrale, prvi nivo
glavne telefonske centrale, drugi nivo
tranzitne telefonske centrale
međunarodne telefonske centrale
9.2. BLOK ŠEMA KOMUTACIONOG
SISTEMA
Osnovni elementi komutacionog sistema, prikazani na
slici 9.2, su:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
učesnički pribori (UP1-UPn)
spojni organi (SO1-SOk)
prenosnici (PN1-PNm)
komutacioni polje (KP) i
upravljački organ (UO)
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Slika 9.2. Blok šema komutacionog sistema
Prenosnici su organi kojima se spreže komutaciono polje
sa spojnim putevima koji vode prema drugim
komutacionim sistemima. Drugim riječima to su organi
čijim posredstvom se ostvaruju dolazne i odlazne veze
učesnika, kao i trenzitne veze.
Komutaciono polje spregnuto je sa svim učesničkim
priborima, prenosnicima i spojnim organima. Njegova
funkcija je da ostvari komutacioni proces za učesnike koji
to traže, odnosno da uspostavi vezu između aparata
pozivajućeg i traženog učesnika, omogućujući na taj
način razmjenu učesničkih poruka, a po završetku ove
razmjene da raskine vezu. Upravljanje komutacionim
procesom obavlja upravljački organ.
Upravljački organ spregnut je sa svim ostalim organima
komutacionog sistema što mu omogućava da vrši
upravljačku funkciju u komutacionom sistemu. Postoje
različiti principi organizacije obavljanja upravljačkih
funkcija, počevši od decentralizovanih pa do jednog
centralizovanog upravljačkog organa.
Osim organa prikazanih na slici 9.2. postoje organi koji
imaju pomoćnu ulogu u ovom procesu, kao što su: izvori
za napajanje, razdjelnici, organi za ispitivanje ispravnosti
rada i sl. Ili specijalni organi kao što su: brojači tarife,
prijemnici i predajnici signala koji nose upravljačke
poruke itd.
73
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
9.2.1. Komutaciono polje
Komutaciono
polje
obavlja
osnovnu
funkciju
komutaciong sistema – komutacioni proces. Zbog toga
se posvećuje posebna pažnja organizaciji i realizaciji
komutacionog polja u svakom komutacionom sistemu.
Prema obliku organizacije, načinu grupisanja i
povezivanja
osnovnih
komutacionih
sklopova
komutaciona polja dijelimo na:
™
™
jednokaskadna komutaciona polja, i
višekaskadna komutaciona polja
Na slici 9.3. prikazan
komutacionog polja.
je
primjer
jednokaskadnog
9
9
9
Korak-po-korak
Krozbar birač
Sa diskretizovanim komutacionim elementi
Birač korak-po-korak je elektro-mehanički sklop, koji
omogućava prespajanje jednog ulaza na jedan od više
izlaza. Krozbar birač je elektromehanički sklop, čija se
konstrukcija zasniva na radu elektromagnetnog relea. U
komutacio-nom smislu on sadrži m ulaza, od kojih svaki
može da se prespoji na n izlaza. Odgovarajuće
komutaciono polje dobije se prespajanjem međusobno
povezaih krozbar birača.
Diskretizovani komutacioni elemementi su mehaničke ili
električne komponenete koje se grupišu u module u
obliku komutacionih matrica. Mogu biti elektromehanički
(rid-relei) i elektronski (tiristori).
2. Princip vremenske raspodjele koji se zasniva na
uspostavljanju veze između ulaza i izlaza
komutacionog polja signalima u diskretnom obliku
(digitalnom obliku) uz eventualni vremenski pomjeraj.
Slika 9.3. Jednokaskadno komutaciono polje
Za njega je karakteristično da se veza od nekog ulaza do
nekog izlaza ostvaruje preko jedne komutacione tačke. U
njoj se nalazi komutacioni element, koji je na slici
principski predstavljen prekidačem.
Na slici 9.4. predstavljeno je višekaskadno komutaciono
polje.
Komutaciono polje na principu vremenske raspodjele se
sastpji od poluprovodničkih komponeneti. Koristi se
postupak impulsne kodovane modulacije (Pulse Code
Modulation) – PCM. To je postupak u kome se analogni
signal prevodi u digitalni oblik (digitalizacija). Digitalno
komutaciono polje realizuje se obično različtitm
kombinacijama vremenske i prostorne komutacije.
9.3. SAOBRAĆAJ U KOMUTACIONOM
SISTEMU
Pod saobraćajem se podrazumijeva u komutacionom
sistemu ukupno zauzimanje svih elemenata, sklopova i
većih funkcionalnih cjelina u ovom sistemu, koji će se sa
aspekta saobraćaja zvati organima. Pri tome ovo
zauzimanje može biti namjerno ili nenamjerno,
kratkotrajno ili dugotrajno, pri uspostavljenoj ili
neuspostavljenoj vezi učesnika.
Saobraćaj nastaje kao neposredna poteba učesnika za
međusobnim komuniciranjem te su oni u stvari izvor
saobraćaja.
Slika 9.4. Višekaskadno komutaciono polje
Ono se sastoji od više komutacionih matrica poredanih u
n kaskana. Matrice susjednih kaskada povezane su tzv.
međuvezama.
Realizacija komutacionog polja zasniva se na dva
osnovna principa:
1. Princip prostorne raspodjele koji se svodi na to da se
veza između ulaza i izlaza ostvaruje u originalnom
obliku i relanom vremenu, bez kašnjenja.
Postoji više načina izvođenja komutacionog polja na
ovom principu što je posljedica tehnološkog razvoja
komunikacija. Poseban značaj imaju komutaciona polja
realizovana biračima tipa:
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Svako zauzimanje komutacionog ssitema od izvora
saobraćaja naziva se pozivom. Pri tome se poziv može
završiti uspostavljanjem veze sa drugim učesnikom, ali
ne mora.
Veličina saobraćaja se mijenja u toku vremena što je
posljedica više faktora; namjene i lokacije komutacionog
sistema, strukture učesnika, doba dana i noći, dana u
sedmici, godini itd. Zbog toga je uveden tzv. čas
najvećeg opterećenja, definisan kao perdiod vrenema od
60 uzastopnih minuta za vrijeme kojeg je veličina
saobraćaja najveća.
Veličinu saobraćaja
zauzetih organa i
vrijednost. Jedinica
(označava se sa E).
definiše srednji broj istovremeno
to je poznato kao saobraćajna
saobraćajne vrijednosti je erling
Po definiciji organ koji je ukupno
74
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
zauzet neko vrijeme t u posmatranom intervalu vremena
T ima saobraćajnu vrijednost t/T erlinga.
Postoji više načina da se izrazi vrijednost saobraćaja a
jedan koji se često koristi je:
A = ctm
gdje je: A - vrijednost saobraćaja, c – broj poziva u
jedinici vremena, tm – srednje vrijeme zauzeća organa
izraženo u jedinici vremena
Najbrojniji su sistemi za komutaciju govornih učesničkih
poruka. tzv. telefonski komutacioni sistemi. Negovorni
komutacioni sistemi su telegrafski ali naglim razvojem
računarske tehnike postaju veoma aktuelni sistemi za
komutaciju podataka, paketa podataka i poruka u
računarskim mrežama (internet).
možemo
izvršiti
9.5. SIGNALIZACIJA SA OKOLINOM
Pod okolinom komutacionog sistema podrazumijevaju se
svi učesnici koje komutacioni sistem opslužuje. Signali
koji nose upravljačke poruke se pojavljuju pri procesu
uspostavljnja i raskidanja veza između učesničkih
aparata.
9.4. PODJELE KOMUTACIONIH
SISTEMA
Podjelu komutacionih sistema
nekoliko različitih osnova:
9 kapacitetu, malog, srednjeg i velikog kapaciteta,
9 realizaciji komutacije, sa vremenskom i prostornom
raspodjelom u komuta-cionom polju,
9 upravljanju, sa centralizovanim ili decentralizovanim
upravljačkim organima, tj. direktnim, registarskomarkerskim i programskim upravljanjem.
na
9 prema vrstu učesničke poruke, telefonski, telegrafski,
telekomande itd.
9 prema načinu uspostavljanja veze, manuelni,
poluautomatski i automatski,
9 prema hijerarhijskom mjestu u mreži, lokalni, prvog
hijerarhijsko nivoa itd.
9 vrsti elemenata i sklopova, koračni, krozbar,
elektronski itd.
U zavisnosti od toga kako su učesnici spregnuti sa
komutacionim sistemom, posmatrani signali se mogu
podjeliti na dvije vrste:
ƒ
ƒ
signali za rad komutacionog sistema sa
učesničkim aparatima,
signali za međusobni rad komutacionih sistema
u telekomunikacionoj mreži.
9.5.1. Signali za rad sa učesničkim
aparatima - telefonima
Na slici 9.5. prikazan je princip razmjene signala između
komutacionog sistema (KS) i učesničkog aparat (UA). Pri
tome je sa UAp označen pozivajući učesnički aparat, a sa
UAt traženu učesnički aparat.
Slika 9.5. Razmjena signala pozivajućeg i traženog učesničkog aparata
U toku uspostavljanja i raskidanja veze između ova dva
učesnička aparata KS sa svakim od njih razmijeni
određeni broj signala. Svaki od ovih signala ima različito
značenje, jer nosi različitu upravljačku poruku.
Procedura uspostavljanja veze dva učesnička aparata
započinje kada UAp uputi signal najave, kojim
obavještava KS da želi da započne sa uspostavljanjem
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
veze. Komutacioni sistem, ukoliko ima mogućnosti da
opsluži ovog učesnika, šalje prema UAp signal potvrde. U
suprotnom slučaju KS šalje signal odbijanja.
U slučaju da postoje uslovi za uspostavljanje veze, KS
šalje signal najave prema UAt i očekuje od njega signal
odziva. Pri prijemu ovog signala KS šalje prema UAp
signal odziva, čime je veza UAp – UAt uspostavljena.
75
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
Prekid prethodno uspostavljene veze UAp – UAt može se
inicirati sa obje strane pri čemu inicijator prekida šalje
signal rskidanja prema KS, a ovaj šalje odgovarajući
isgnal prema drugom učesničkom aparatu. Međutim, kod
nekih sistema je prekid veze jednostran zbog uvedenih
prioriteta. Tako npr. U javnoj telefonskoj mreži pozivajući
učesnik plaća za ostvarenu vezu, pa ima i prioritet za
njenom prekidu.
9.5.2. Signali za rad komutacionih
sistema
Na slici 9.6. prikazan je princip međusobne razmjene
signala između dva komutaciona sistema. Sa KSp i KSt su
označeni komutacioni sistemi pozivajućeg, odnosno
traženog učesnika.
Slika 9.6. Razmjena signala između dva komutaciona sistema
Signalizacija na releciji učesnički aparat – komutacioni
sistem, kako za pozivajućeg tako i za traženog učesnika
odgovara skupu signala prikazanom na slici 9.5.
Posmatrajući signale na relaciji učesnički aparat –
komutacioni sistem i komutacioni sistem – komutacioni
sistem može se zapaziti da oni, po sadržaju poruke koje
nose, mogu da se podijele u dvije grupe:
upravljačke signale, koji učestvuju u procesima
uspostavljanje i raskidanja veza, a nazivaju se još i
linijski signali, i
ƒ
adresne signale, koji nose poruke o adresama
učesnika. U većini komutacionih sistema ove poruke
su cifre, koji sus sastavni dijelovi pozivnih brojeva
učesnika. Pri tome se pod pozivnim brojevima
podrazumijevaju adrese učesnika komutacionog
sistema, odnosno telekomunikacione mreže po
kojima se ovi međusobno razlikuju. Nazivaju se još i
registarski signali.
ƒ
9.6. SISTEMI SIGNALIZACIJE
Pod sistemima signalizacije podrazu-mijevamo skupove
signal koji omogućavaju razmjenu upravljačkih poruka
prema unaprijed definisanim uslovima.
9.6.1. Telefonski sistemi signalizacije
U
-
slučaju telefonije vrijede nazivi za:
telekomunikaciona mreža – telefonska mreža,
učesnički aparat – telefonski aparat,
komutacioni sistem – telefonska centrala.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Upravljački signali koji se prenose od telefonskog aparata
prema telefonskoj centrali dobiju se prekidanjem toka
istosmjerne struje u signalizacionoj petlji. Pri tome
signalizacionu petlju obrazuju učesnički vod (UV) tj. vod
koji veže telefonski aparat i telefonsku centralu.
Upravljački signali od telefonskog aparata pozivatelj su:
signal najave
signal raskidanja,
Upravljački signali od telefonskog aparata onog koga se
poziva su:
signal odziva,
signal raskidanja.
U slučaju automatske telefonske centrale poruke o
pozivnom broju traženog učesnika prenose se skupovi
adresnih signala od automatskog telefonskog aparata
(ATA). Postoji više načina za generisanje adresnih
signala.
Na slici 9.7 su prikazani adresni signali koji se dobiju
tehnikom prekidanja signalizacione petlje za slučaj ATA
sa brojčanikom. Ovi signali nose adresene poruke o
izabranom pozivnom broju 32. Pozivni broj se sastoji od
tzv. biračkih cifara, od kojih svaka predstavlja poseban
signal. Ovaj se sastoji od biračkih impulsa, čiji broj
odgovara brojnoj vrijednosti odgovarajućeg dijela
adresne poruke.
Svaki birač impulsa se sastoji od impulsa i pauze.
Normalna vrijednost vremena impulsa tj. bezstrujnog
stanja (BS) u petlji učesničkog voda je 62 ms, a pauza
između impulsa tj. strujno stanje (SS) u je 38 ms.
Minimalna vrijednost pauze između cifara iznosi 200 ms.
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
76
Slika 9.7. Adresni signali telefonskog aparata sa brojčanikom
Na slici 9.8. prikazano je ako se formiraju adresni signali
u slučaju ATA sa tastaturnim biranjem na principu
tehnike više frekvencija. Pritiskom na taster kodira se
adresni signal na taj način što se šalju dvije unaprijed
određene frekvencije, od kojih jedna pripada skupu nižih
vrijednosti (fn), a druga skupu viših vrijednosti (fv). Na
ovaj način je moguće znatno brže birati nego u slučaju
ATA sa brojčanikom jer je minimalno potrebno vrijeme
za raspoznavanje primljenih frekvencija na prijemnom
dijelu automatske telefonske centrale je 40 ms.
Slika 9.8. Adresni signali telefonskog aparata sa tastaturom
Upravljački signali od telefonske centrale prema
telefonskom aparatu su:
-
-
pozivni
signal, koji ima određene električne
karakteristike potrebne za pobudu akustičkih
indikatora (najčešće zvona) u telefonskom aparatu
traženog učesnika, i
tonski signali, (signal slobodnog biranja, zauzeto,
kontrola poziva idr.), koji se šalju prema
telefonskom aparatu onog koji poziva.
9.7. MEĐUNARODNI TF. SAOBRAĆAJ
U prethodnim poglavljima opisani su razni sistemi
telefonskih centrala koje služe za potrebe raznih nivoa
telekomunikacione mreže, od mjesnih do traznitnih
telefonslih centrala, čime je je pokriveno područje
nacinalnog telefonskog saobraćaja. Međutim, osim
nacionalnog postoji i međunarodni telefonski saobraćaj.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Saobraćaj koji se odvija između pretplatnika nacionalne
telefonske mreže i pretplatnika drugih zemalja je
međunarodni telefonski saobraćaj. U tom saobraćaju
moraju biti zadovoljeni određeni uslovi i kriteriji propisani
od strane nadležnih međunarodnih organizacija, prije
svega CCITT.
Da bi mogao da se odvija međunarodni saobraćaj mora
postojati organizovana međunarodna mreža i moraju biti
rješeni
određeni
problemi.
Trebaju
postojati
odgovarajuće telefonske centrale i moraju biti rešeni
razni tehničko-eksplontacioni problemi u koje pored
ostalih spadaju:
-
numerisanje,
tarifiranje,
signalizacija itd.
U međunarodniom telefonskom saobraćaju postoje u
osnovi iste vrste saobraćaja kao i nacionalni saobraćaj.
Uporedo
sa
uvođenjem
potpono
automatskog
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
77
nacionalnog telefonskog saobraćaja, pristupilo se
uvođenju i poluatomskog i automatskog međunarodnog
telefonskog saobaćaja, tako da su ove vrste saobraćaja
uvedene sa skoro svim zemalja svijeta.
međunarodnog saobraćaja. Ovaj prefiks odgovara
prefiksu koji u okviru nacinalne mreže karakteriše
međumesni saobraćaj, za razliku od mjesnog saobraćaja
odnosno saobraćaja u okviru mrežne grupe.
S obzirom na to u nastavku će se dati samo osvrt na
poluatomski i automatski međunarodni telefonski
saobraćaj, koji pružaju izrazite predosti, kao što je to
slučaj i sa ovim vrstama saobraćaja u nacionalnoj mreži.
Međunarodni prefiks nije jednoobrazan u svim zemljama.
Ovaj broj određuje svaka zemlja za sebe u skladu sa
svojim rehničkim rešenjima. Npr. međunarodni prefiks u
BiH je broj 00, a u nekim zemljama 99.
9.7.1. Plan numerisanja
Značenja ostala 3 elementa su već data i to za
međunarodni karakteristični broj u ovom poglavlju, a za
preostala 2 elementa u okviru plana numerisanja na
nacionalni saobraćaj.
Da vi se uveo poluatomski i automatski međunarodni
telefonski saobraćaj bilo je potrebno prethodno utvrditi
plan numerisanja za svjetsku telefonsku mrežu.
Međunarodni savetodavni komitet za telefoniju i
telegrafiju CCITT je utvrdio plan numerisanja prema
kome je svaka zemlja dobila svoj karakteristični broj –
indikator, koji se primjenjuje u kontinentalnom i
interkontinentalnom saobraćaju.
Karakteristični brojevi pojedinih zemalja sastoje se iz
jedne, dvije ili tri cifre.
Velike zemlje, sa vrlo visokim brojem pretplatnika imaju
kraći karakteristični broj tj. broj sa manje cifara, a manje
zemlje imaju duži karakteristični broj.
Evropske zemlje imaju karakteristične brojeve sa 2 ili 3
cifre. Karakteristični brojevi nekih zemalja su:
387 Bosna i Hercegovina,
385 Hrvatska,
1 USA,
30 Grčka,
33 Francuska,
39 Italija,
43 Austija,
48 Poljska,
359 Bugarska,
7 Sovjetski savez,
Kompletan pregled međunarodnih pozivnih brojeva se
nalazi na kraju poglavlja.
Cjela svjetska mreža u pogledu numerisanja podjeljena
je u 9 zona. Zemlje Evrope nalaze se u zonama 3 i 4.
Prva cifra u međunarodnom karakterističnom broju
zemlje odgovara zoni numerisanja.
Kod automatskog međunarodnog saobraćaja pretplatnik
iz jedene zemlje da bi dobio pretplatnika u nekoj drugoj
zemlji mora izabrati broj koji se sastoji iz 4 elementa:
- međunarodni prefiks,
- međunarodni karakteristični broj,
- nacionalni međumjesni karakteristični broj,
bez međumjesnog prefiksa,
- pretplatnički broj.
Međunarodni prefiks omogućava pristup do uređaja za
međunarodni saobraćaj. Ovo je broj koji karakteriše
međunarodni saobraćaj i na osnovu koga se vrši
upućivanje sobraćaja ka uređajima koji služe za odvijanje
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Npr. uzećemo slučaj da neki pretplanik iz Bosne i
Hercegvoine želi da uspostavi vezu sa nekim
pretplatnikokm u Ženevi – Švicarska. Pretlatnik treba
birati:
00 41 22,
pri čemu pojedini brojevi imaju sljedeća značenja,
00 – međunarodni prefiks u Bosni i Hercegovini,
41 – međunarodni karakteristični broj za Švicarsku,
22 – nacinalni međumjesni karakteristični broj za mrežnu
grupu Ženeva.
Slično pretlatnicima u automatskom biraju i telefoniskinje
u poluautomatskom saobraćaju.
9.7.2. Plan upućivanja saobraćaja
Kranji cilj, koji se postavlja u okviru svetskog plana je
potpuna automizacija međunarodnog saobraćaja. Za
odvajanje međunarodnog saobraćaja svaka zemlja mora
imati jedan ili više centara koji omogućuju uspostavljanje
veza između vodova naconalne mreže i vodova
međunarodne mreže.
Ovi centri se dijele na odlazne i dolazne. Često su uloge
oba
ova
centra
objedinjenje
u
jednom
odlaznom/dolaznom centru. Kad god saobraćaj
opravdava međunarodni centri pojedinih zemalja vezuju
se međusobno direktnim vodovima. Međutim, ako to nije
slučaj onda se saobraćaj između raznih zemalja odvija
posredstvom trazitnih centara drugih zemalja,a prema
preporukama CCITT-a.
Prema ulozi koju imaju u svetskoj mreži ovi centri su
podeljeni u 3 kategorije sa oznakama:
-
CT1,
CT2, i
CT3.
Međunarodni tranzitni centri prve kategorije – CT1 mogu
poslužitivati cijeli kontinent. Svaki CT1 centar povezan je
snopom vodova sa malim procentom gubitaka sa svim
CT2 centrima svoje zone i sa svim ostalim CT1 centrima.
U Evropi su CT1 centri: Moskva, London i Pariz.
Međunarodni tranzintni centri druge kategorije – CT2
poslužuju dio zone CT1 centra na koji su priključeni.
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
Zona CT2 centra, postavljenog u nekoj zemlji velikog
prostranstva, može biti proširena na celu zemlju ili na
deo iste. U našoj zemlji je Sarajevo međunarodni
tranzitni centar CT2.
Međunarodni tranzitni centri treće kategorije – CT3
polužuju dio zone CT2 centra na koji su priljučeni. Po
pravilu zona CT3 centra je ograničena na zemlju u kojoj
se nalazi.
Povezivanje imeđu CT centara raznih kategorija je preko
vodova sa malim procentom gubitaka. Međutim, postoje
i veze između
centara koji ne idu uvek ovim
hijerarhijskim redom, npr. neki centar CT3 se može
direktno povezivati sa odgovarajućim CT1 centrom ili
nekim drugim CT2 centrom. U tim slučajevima se radi o
vodovima sa velikim procentom gubitaka.
Prilikom uspostavljanja veza prvo se ispituju ovi vodovi,
pa potom vodovi sa malim procentom gubitaka.
Opisana podjela međunarodnih centara na kategorije se
modifikovala razvojem satelitskih telekomunikacija,
mobilnih komunikacija, radio relejnih veza i interneta.
Ova kategorizacja je napuštena kao obavezna za
upućivanje međunarodnog saobraćaja.
U okviru važećeg svetskog plana telefonske mreže,
međunarodni centri imaju pre svega u pogledu
međunarodnog tranzitnog saobraćaja. Upućivanje
saobraćaja se vrši na osnovu direktnog međusobnog
dogovora pojedinih zemalja, pri čemu moraju biti
poštovani svi kriterijumi koji su navedeni i utvrđeni kod
kategorizacije centara.
78
EWSD je sistem, koji je univerzalan u pogledu veličine,
osobina, usluga i mreža. Pogodan je za upotrebu u
najmanjoj seoskoj centrali i u najvećoj lokalnoj ili
tranzitnoj centrali, na primjer u gusto naseljenim
gradskim područjima.
Na slici 9.9 je prikazana je izgled EWSD centrala.
Modularnost i otvorenost materijalne i programske
opreme omogućava prilagođenje sistema za uključenje u
bilo koju okolinu. Jedan od faktora koji pridonosi
njegovoj prilagodljivosti, je upotreba distribuiranih
procesora, sa lokalnim funkcijama. Zajedničke funkcije
obrađuje koordinacioni procesor. EWSD omogućava
telefonskoj mreži da se postepeno razvija u digitalnu
mrežu sa integrisanim uslugama tzv. ISDN (Integrated
Services Digital Network ).
EWSD
odgovara
međunarodnim
standardima
i
preporukama, koje propisuje CCITT (Comité Consultatif
International Téléphonique et Télégraphique) i CEPT.
Učestvovanje Siemensovih stručnjaka u studijskim
grupama ovih organizacija, garantuje dobar tok
informacija između procesa standardizacije i razvoja.
Primjeri primjene standarda CCITT su:
9
9
9
9.8. SISTEMI EWSD
EWSD je sposoban i prilagodljiv digitalni elektronski
komutacioni sistem za javne komunikacione mreže.
Odgovara svim savremenim zahtjevima. Tehnologija i
arhitektura sistema EWSD baziraju se na bogatim
iskustvima sa područja telekomunikacija i računarstva.
Otkad se je godine 1981 pojavio na svjetskom tržištu,
EWSD je stekao veliki ugled zbog svoje pouzdanosti,
ekonomičnosti i brojnih funkcija, koje se nudi
pretplatnicima.
9
doslijedna upotreba programskog jezika CHILL
(CCITT High Level Language) i
upotreba jezika MML (Man-Machine Language)
za komunikaciju čovjek-sistem,
sistem signalizacije po zajedničkom kanalu br. 7
i ugrađena mogućnost za dograđivanje ISDNfunkcija
pretstavljaju
uključenje
CCITT
standarda u sistem,
osim toga, zahtjevima za lokalni komutacioni
sistem (local switching system general
requirements LSSGR), koji upotrebljavaju u
SAD.
9.8.1. Funkcije EWSD
EWSD sa svojim brojnim funkcijama nudi sve, što
očekujemo sa savremenog telefonskog sistema. U ovom
poglavlju su nabrojane značajne funkcije sistema i
funkcije za analogne pretplatnike.
Funkcije sistema:
9
EWSD nudi korisniku mnoge funkcije, koje
pridonose univerzalnosti, prilagodljivosti i kvaliteti
komutacionog sistema. Obseg funkcija sistema i
njihovo jednostavno uvođenje dokazuju visoki
tehnički nivo komutacionog sistema EWSD.
Strategija integrisanog nadzora:
9
Slika 9.9. Izgled EWSD centrale
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
EWSD automatski otkriva greške i smetnje u radu
materijalne i programske opreme i pokreće
postupak za odstranjivanje grešaka. Zbog toga
glavni djelovi sistema su udvostručeni. Strategija
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
79
integrisanog nadzora obuhvata nadzor nad radom i
javljanje, analizu i dijagnozu grešaka.
o
o
Uključenje u postojeću mrežu:
9 EWSD možemo uključiti u bilo koju postojeću
mrežu. Od samog početka naručita važnost je bila
posvećena prilagodljivosti relevantnih parametara.
To je bio i jedan od razloga, da su sistemi
signalizacije bili uvedeni u periferne procese.
Unaprijed su predviđene promjene numeracije,
tarifnih zona, pravaca i tarifiranja.
Alternativno usmjerenje:
9
9
9
9
9
dvije
periodično tarifiranje (pojedinačno, višestruko ili
povremeno) PPM, (Periodic Pulse Metering),
različite oblike automatskog zapisivanja podataka
za obračun AMA: (Automatic Message Accounting),
centralizovano zapisivanje podataka za obračun
CAMA (Centrelized Automatic Message Accounting),
vlastito zapisivanje podataka na obračun LAMA
(Local Automatic Message Accounting)
U centrali mogu da se upotrebe obje ili jedna metoda.
Mjerenje saobraćaja:
9
Mjerenje
saobraćaja
obuhvata
registraciju,
zapisivanje i nadzor. Registrovanje podataka o
pretplatniku počinje i vrši se preko programa za
obradu poziva. Programi za upravljanje i održavanje
vrše ispis (''snimanje'') podataka. Programe
pokrećemo sa MML ukazima i mogu se, prema
potrebi, puniti u glavnu memoriju koordinacionog
procesora.
Funkcije za analogne pretplatnike:
9
Brzo uspostavljenje veze
o skraćeno biranje
o direktni poziv
o direktni poziv sa zakašnjenjem
9
Naručivanje poziva
o automatsko buđenje, jednokratno
o automatsko buđenje, abonentsko
9
Ograničenje poziva
o
ograničenje odlaznih poziva
o
ograničenje
odlaznih
poziva,
pretplatnik
o
ograničenje dolaznih poziva
9
o
9
preusmjeravanje na
preusmjeravanje na
preusmjeravanje na
preusmjeravanje na
Ne smetaj
o ne smetaj
Završenje poziva
o poziv sa čekanjem
o poziv sa prioritetom
9
Odlazna veza se može uspostaviti preko osnovnog
pravca ili preko jednog od sedam alternativnih
pravaca. Broj raspoloživih pravaca, koji vode do
određenog cilja, može se mjenjati s obzirom na dio
dana. Sistem odabire pravac na osnovne
informacije o izvoru i cilju poziva. Prenosnik o
određenom pravcu se odabire na zaporedni,
slučajni ili ciklučni način.
Zapisivanje tarifnih podataka. EWSD nudi
mogućnosti za registovanje tarifnih podataka:
o
odsutan pretplatnik,
telefonisticu
odsutan pretplatnik,
izabrani broj
odsutan pretplatnik,
najavnu službu
odsutan pretplatnik,
različite najave
Usluge kod tarifiranja:
9
9
tarifni brojač kod pretplatnika (16 kHz)
novčani aparat
Poziv u slučaju nužde:
9 poziv u slučaju nužde
Poziv sa više pretplatnika:
9 držanje trećega u međuvezi
9 konferencijska veza tri pretplatnika
Usluge za pretplatničku centralu:
9
9
9
direktno biranje u pretplatničkoj centrali
pretplatnička centrala/sekvencijalno zauzeće
prenosnika
pretplatnička centrala/proizvoljno zauzeće
prenosnika
Administrativne usluge:
hvatanje poziva
9
Razne usluge:
9
hvatanje zlonamjernih poziva
Dodatne usluge:
9
9
9
9
9
9
dvojnički priključak
vod za prenos podatka
observacija pretplatnika
pozivi bez tarifiranja
opravdanost 1 i 2 u vanrednim uslovima
DTMF multifrekvencijsko biranje
Karakteristika savremenih komutacionih sistema kao što
je EWSD je modularna, pouzdana, prilagodljiva i visoko
kvalitetna materijalna oprema, koja omogućava
prilagođenje
novim
tehnologijama
i
racionalnu
proizvodnju.
To je postignuto sa:
aktivira
Odsutan pretplatnik
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
9
9
9
jednostavnom i savremenom arhitekturom,
modularnom mehaničkom izvedbom,
upotrebom
odgovarajućih
tehnologija
materijalne opreme,
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
80
dosljednim obezbjeđenjem kvaliteta materijalne
opreme.
Upravljački sklopovi podsistema nezavisno izvode skoro
sve zadatke, koji se odnose na njih (LTG – i npr. brinu za
prijem brojeva, registrovanje tarifnih podataka, nadzor i
izvršavaju druge funkcije).
9
Kod sistemskih i koordinacijskih funkcija (npr.
dodjeljivanje pravaca i zona) potreban je još i
koordinacioni procesor (coordination procesor CP.).
Arhitektura materijalne opreme omogućava mnoge
prilagodljive kombinacije podsistema. Interfejsi su jasno
definisani. Ovo je osnova za ekonomičnu primjenu
sistema EWSD na svim područjima aplikacija.
Kod mehaničke konstrukcije za EWSD upotrebljava se
modularni sistem SIVAPAC.
Osnovne jedinice su:
•
•
•
•
•
utični moduli,
okviri modula,
stalci,
redovi stalaka,
kablovi.
Moduli, prikazani na slici 9.10, su standardnog formata i
montirani su vertikalno u okvirima. Čeona ploča može
imati konektore, indikatore i utične elemente za kontrolu.
Na zadnjoj strani modula se nalaze konektori sa
opružnim kontaktima.
9.8.2. Mehanička konstrukcija
Slika 9.10. Obje strane memorijske ploče
Slika 9.11. Okvir modula EWSD
Okviri modula, prikazani je na slici 9.11, združuju module
u cilju formiranja konstrukcione ožičene jedinice.
Sastavljeni su od zadnje ploče (back plane), veznih šina,
bočnih djelova i vođica za module. Zadnja ploča se
sastoji od višeslojne štampane ploče i nožastih
konektora.
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Okviri modula su namještani u stalcima. Vrata se
otvaraju komotno što omogućava nesmetani dostup do
sastavnih djelova sistema. Jednostavne spone povezuje
stalke u redove, a istovremeno omogućavaju i električne
priključke.
KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE
81
9.8.3. EWSD centrala Tuzla
Na slici 9.12 je dat kao praktični primjer EWSD centrale u Tuzli.
Slika 9.12. Pregledni nacrt EWSD Tuzla
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
82
PRILOZI
Prilog I.
POZIVNI BROJEVI U BOSNI I HERCEGOVINI
Federacija Bosne i Hercegovine
Kanton
Broj
Općine
1.
Unsko-Sanski
kanton
037
Bihać, Bosanska Krupa, Bosanski
Petrovac, Bužim, Cazin, Ključ,
Sanski Most, Velika Kladuša
2.
Posavski kanton
031
Odžak, Orašje
3.
Tuzlanski kanton
035
Banovići, Čelić, Doboj-Istok,
Gračanica, Gradačac, Kalesija,
Kladanj, Lukavac, Sapna, Srebrenik,
Teočak, Tuzla, Živinice
2.
GSMBiH
062
3.
Eronet
063
4.
Mobilna Srpske
065
Prilog II.
MEĐUNARODNI POZIVNI BROJEVI
Zemlja
Broj
Zemlja
Broj
AFGANISTAN
93
ALBANIA
355
ALŽIR
213
AMERIČKA SAMOA
684
A
4.
5.
6.
7.
Zeničko-dobojski
kanton
032
Bosanskopodrinjski kanton
038
Srednjo-bosanski
kanton
030
Breza, Doboj-Jug, Kakanj, Maglaj,
Olovo, Tešanj, Usora, Vareš,
Visoko, Zavidovići, Zenica, Žepće
Goražde
Hercegovačko036
neretvanski kanton
Bugojno, Busovača, Dobretići, Donji
Vakuf, Fojnica, Gornji Vakuf, Jajce,
Kiseljak, Kreševo, Novi Travnik,
Travnik, Vitez
Čapljina, Čitluk, Jablanica, Konjic,
Mostar, Neum, Prozor, Ravno,
Stolac
Zapadnohercegovački
kanton
039
Grude, Ljubuški, Posušje, Široki
Brijeg
9.
Kanton Sarajevo
033
Hadžići, Ilidža, Ilijaš, Sarajevo,
Trnovo, Vogošća
10. Hercegovačkobosanski kanton
034
Bosansko Grahovo, Drvar, Glamoć,
Kupres, Livno, Tomislavgrad
Broj
1.
Mrkonjić
Grad
050
Mrkonjić Grad, Ribnik, Šipovo
2.
Banja Luka
051
Banja Luka, Bos.Gradiška, Čelinac, Kotor
Varoš, Laktaši, Prnjavor, Skender Vakuf,
Srbac
3.
Prijedor
052
Bos. Dubica, Bos. Novi, Prijedor,
4.
Doboj
053
Derventa, Doboj, Modrica, Teslić
5.
Bosanski
Šamac
054
Bosanski Šamac
6.
Bijeljina
055
Bijeljina, Lopare, Ugljevik
7.
Zvornik
056
Bratunac, Milići, Srebrenica, Vlasenica,
Zvornik
8.
Pale
057
Han-Pijesak, Kalinovik, Pale, Sokolac
9.
Foča
058
Cajnice, Foca, Rogatica, Rudo, Višegrad
10.
Trebinje
059
Bileća, Gacko, Ljubinje, Nevesinje,
Trebinje
049
Mobilne mreže
GSMBiH
297
ARMENIA
374
AUSTRALIA
61
AUSTRIA
43
AZERBEJDŽAN
994
809
BAHREIN
973
BAHAMI
BANGLADEŠ
880
BARBADOS
809
BJELORUSIJA
375
BELGIJA
321
BELIZE
501
BENIN
229
BERMUDA
809
BUTAN
975
BOLIVIA
591
BOSNA I
HERCEGOVINA
387
BOCVANA
267
BRAZIL
55
BRIT. DJEV. OSTRVA
809
BRUNEI
673
BUGARSKA
359
BURKINA FASO
226
BUR UNDI
257
BURMA
95
ČILE
56
DIEGO GARSIA
246
236
Č
ČAD
235
ČEŠKA REPUBLIKA
420
D
DANSKA
45
DOMINIK. REPUBLIKA
809
Đ
DŽIBUTI
253
E
EKVADOR
592
EGIPAT
20
EL SALVADOR
503
EKVATORIJALNA
GVINEJA
240
ERITREA
291
ESTONIA
372
ETIOPIA
251
F
Distrikt Brčko
1.
244
ARUBA
CENTRAL. AFRIČKA
REPUBLIKA
Općina
Mreža
ANGOLA
54
C
Republika Srpska
Distrikt Brčko
376
ARGENTINA
B
8.
1.
ANDORA
Broj
061
FARSKA OSTRVA
298
FOKL. OSTRVA
500
FIĐI
679
FINSKA
358
FILIPINI
63
FRANCUSKA
331
FRANCUSKI ANTILI
596
FRANC. GUIANA
594
FRANCUSKA POLINESIA
689
G
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
83
PRILOZI
GABON
241
GAMBIA
220
NAMIBIA
264
NAURU
674
GEORGIA
995
GANA
233
NEPAL
977
NIZOZEMSKA
31
GIBRALTAR
350
GRČKA
30
NIZOZEMSKA OSTRVA
599
NOVI ISLAND
809
GRENLAND
299
GRENADA
809
NOVA KALEDONIA
687
NOVI ZELAND
64
GUADALUPE
590
GUAM
671
NIKARAGVA
505
NIGER
227
GUANTANAMO BAY
5399
GUATEMALA
502
NIGERIA
234
NORVEŠKA
47
GVINEA BISAO
245
GVINEA
224
NORFOLŠKA OSTRVA
6723
GUYANA
592
NJ
H
NJEMAČKA
HAITI
509
HONDURAS
504
O
HONG KONG
852
HRVATSKA
385
OMAN
I
49
968
P
ISLAND
354
INDIA
91
PAKISTAN
92
PALAU
680
INDONESIA
62
IRAN
98
PALMSKA OSTRVA
809
PANAMA
507
IRAK
964
IRSKA
353
PAPUA NOVA GVINEJA
675
PARAGVAJ
595
IZRAEL
972
ITALIA
39
PERU
51
POLJSKA
48
IVORY COAST
225
PORTUGAL
351
PUERTORIKO
787
J
R
JAMAJKA
809
JAPAN
81
RUMUNIA
40
RUSIA
7
JORDAN
962
JEMEN
967
RUANDA
250
REUNION ISLAND
262
JUGOSLAVIJA
381
S
K
SAIPAN
670
SAKHALIN
7
885
SAN MARINO
395
SAO TOME
239
KAJMANSKA OSTRVA
809
SAUDIJSKA ARABIJA
966
SENEGAL
221
KENIA
254
SEJŠELI
248
SIERA LEONE
232
KIRGIZSTAN
996
SINGAPUR
65
SLOVAČKA
421
686
KIPAR
357
SLOVENIA
386
SOLOMONSKA OSTRVA
677
86
KUVAJT
965
SOMALIA
252
SJEVERNA AFRIKA
27
53
KOLUMBIA
57
SJEVERNA KOREJA
52
SVETA HELENA
290
KONGO
242
KOSTA RIKA
506
SUDAN
SURINAM
597
KOMOROS
269
268
SIRIA
963
ŠRI LANKA
94
KANADA
1
KAMERUN
237
KAZAHSTAN
73
KATAR
974
KIRIBATI
KINA
KUBA
KAMBODŽA
SVAZILEND
L
Š
LAOS
856
LATVIA
371
ŠPANIJA
349
LIBANON
961
LESOTO
266
ŠVEDSKA
46
LIBERIA
231
LIBIA
218
T
LIHTENŠTAJN
417
LITVANIA
370
TAJVAN
886
TADŽIKISTAN
992
TANZANIA
255
TAJLAND
66
LUXEMBURG
352
M
MAĐARSKA
36
MADAGASKAR
261
MALEZIA
60
MALI
223
MALAVI
265
MALDIVES
960
MALTA
356
MAKAO
853
MAKEDONIA
389
MARŠALSKA OSTRVA
692
MAURITANIA
222
MAURICIUS
230
MAJOTSKA OSTRVA
2696
MEKSIKO
1521
MIKRONEZIA
691
MOLDAVIA
373
MONAKO
339
MONGOLIA
976
MONSERAT
MOZAMBIK
809
MAROKO
212
258
N
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
TOGO
228
TONGA
676
TRINIDAD TOBAGO
868
TUNIS
216
TURSKA
90
TURKMENISTAN
993
TUVALU OSTRVA
688
UKRAINA
380
U
UGANDA
256
UJED. ARAP. EMIRATI
971
USA
1
UZBEKISTAN
998
URUGVAJ
598
USKRŠNJA OSTRVA
672
V
VANUATU
678
VATIKAN GRAD
396
VENECUELA
58
VELIKA BRITANIJA
44
VIETNAM
84
84
PRILOZI
Z
ZAIRE
243
ZAMBIA
260
ZIMBABVE
263
ZAPADNA SAMOA
685
ZANZIBAR
259
Prilog III.
KRATKI TELEFONSKI KODOVI - BROJEVI
PRIJAVA SMETNJI
1272
AUTO MOTO SAVEZ - BIHAMK
1282
POZIV U ODREĐENO VRIJEME
1400
NAJAVA BUĐENJA
1401
PROVJERA NAJAVE
1402
INFORMACIONI CENTAR
121
ODJAVA JEDNOG BUĐENJA
1403
TAČNO VRIJEME
125
ODJAVA SVIH NAJAVA BUĐENJA
1404
SLUŽBA INFORMACIJA
1182
TEST TELEFONSKOG APARATA
1405
EMS - BRZA POŠTA
1417
KUĆNE CENTRALE
1419
BIHnet HELP DESK
1422
ULTRA CENTAR ZA BRIGU O KORISNICIMA
1423
TAXI SLUŽBA
1517
PRIJAVA MEĐUMJESNIH RAZGOVORA U
POLUAUTOMATSKOM SAOBRAĆAJU
1200
PRIJAVA MEĐUNARODNIH RAZGOVORA
1201
PREDAJA TELEGRAMA TELEFONOM
1202
VOJNA POLICIJA
1206
VOJNA MEDICINSKA HITNA POMOĆ
1207
SAVEZ POTROŠAČA BIH
1208
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
85
LITERATURA
10. LITERATURA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
Miomir Filipović, Osnovi telekomunikacija za II, III i IV razred, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva
Beograd, Beograd 2002.
Miodrag Radojlović, Radio predajnici za IV razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna
sredstva Beograb, Beograd 1996.
Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Komunikaciona tehnika i Primopredajna tehnika, JU Mješovita srednja
elektrotehnička škola Tuzla, školska 2009/10. godina.
Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Tehnika telekomunikacija i Radiotehnika, JU Mješovita škola
Gračanica, školska 2004/05. godina.
Ratko Opačić, Elektronika II, za III razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva
Beograd, Beograd 1996.
Senad Četović, Božo Ljuboja, Živko Marjanović, Osnovi elektronike, telekomunikacija i automatike, Svjetlost,
Sarajevo,1989.
I. Modlic, B. Modlic, Visokofrekvencijska elektronika – modulacija, modulatori, pojačala snage, Školska knjiga
Zagreb, 1982.
Praktična elektronika, Časopis za elektronike, ETŠ Nikola Tesla, Beograd, 1998.
Microsoft® Encarta® Encyclopedia 2002. © 1993 2001 Microsoft Corporation.
Vladimir Mateković, "Povijest telekomunikacija u Hrvatskoj", dijelovi rukopisa.
Slavoljub Marjanović, Elektronika, diskretna i integrisana analogna kola, Naučna knjiga, Beograd, 1981.
Spasoje Tešić, Integrisana digitalana elektronika, Naučna knjiga, Beograd 1981.
L.W.Turner, Electronic Engineers Reference Book, Newnes-Butterworth, London, 1976.
Katalog firme Intel, Component Data Catalog, Santa Clara, 1998.
Katalog firme Motorola, Analog Devices, Data-Acquisitio Databook, Norwood, 1982.
C. Jung, The New Penguin Dictionary of Electronics, London 1985.
P. Obradović, Telekomunikacioni vodovi, Beograd, 1990.
International Telecommunication Union, Radio-relay systems, 1994.
International Telecommunication Union, Fixed-satelite service, 1994.
G.Lukatela, D.Drajić, D.Petrović, R.Perović, Digitalne telekomunikacije, Građevinska knjiga, Beograd, 1984.
R. Galić, Telekomunikacije satelitima, Školska knjiga, Zagreb, 1983.
Z. Smrkić, Mikrotalasna elektronika, Školska knjiga, zagreb, 1986.
www.diyaudio.com
www.elektronika.ba
www.sound.westhost.com
www.driverguide.com
www.telekomunikacije.hr
www.bih.net.ba
www.bhtelecom.ba
Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole
Download

komunikaciona tehnika ii - Mješovita srednja tehnička škola Travnik