Необхідність багаторазового перетворення випливає з сле-дмуть простих міркувань. Нехай потрібно розробити СП з ЧРК на число каналів тональної частоти N = 60, лінійний спектр якої займає смугу частот від 12 до 252 кГц.
і свою несучу частоту: на перший канал = 12 кГц, на другий канал = 16 кГц і так далі через 4 кГц, на шістдесятий канал по-дається несуча f60 = 248 кГц, і виділяючи верхню бічну смугу частот. Для першого каналу це буде 12,3. 15,4 кГц, для другого -16,3. 19,4 кГц і так далі, для шестидесятого 248,3. 251,4 кГц. Канальні смугові фільтри (КПФ) для каналів, які займають смугу частот до 30 кГц, можуть бути реалізовані на LC-елементах; від 30 до 60 кГц немає відповідної елементної бази, реалізую-щей КПФ відповідають вимогам до величини крутизни характери-стики загасання в ПЕЗ; в смузі частот від 60 до 110 кГц КПФ можуть бути реалізовані на основі кварцових або магнітострикційних резонаторів; в смузі частот від 130 до 200 кГц можливо застосований-ня електромеханічних або пьезокерамических фільтрів. Сле-послідовно, такий спосіб формування лінійного спектра приво-дит до значної разнотипности КПФ, реалізованих на раз-особистої елементній базі, тобто потрібні 60 різних фільтрів з різною елементною базою. Це ускладнює виробництво і експлуа-тацію каналоутворюючого обладнання СП з ЧРК.
Можливе й інше формування лінійного спектра. Для реа-лізації канальних смугових фільтрів вибирається діапазон частот, що є оптимальним для конкретної елементної бази і в межах якого формується канальних сигналів ОЧП, зани-мающих неперекривающіхся смуги частот. Ступінь формування групового сигналу на канальних сигналів називається щаблем індивідуального перетворення. Відзначимо, що число каналів на ступені індивідуального перетворення кратно числу каналів N СП з ЧРК. Наступні сходинки перетворення є группо-вимі і призначаються для створення з однакових по спектру - канальних групових сигналів загального групового q-канального сигналу (де q =), потім для створення з однакових по спектру q-канальних групових сигналів загального групового N -Канальний сигналу (де N = qn3 =) і т.д. Остання щабель групового перетворення призначається для перетворення спектрів отриманих багатоканальних групових сигналів, содер-службовців необхідне число канальних сигналів, в лінійний спектр СП з ЧРК, призначений для передачі по лінії. Структурна схема, яка пояснює принцип багаторазового перетворення часто-ти, показана на рис. 16.
Мал. 16. До поясненням принципу багаторазового перетворення частоти
Використовуємо багаторазове перетворення частоти для рас-розглядати нижче прикладу формування лінійного спектра СП з ЧРК на N = 60 каналів тональної частоти (КТЧ).
Для формування канальних сигналів з ОЧП застосуємо каналь-ні смугові фільтри (КПФ) на LC-елементах, необхідна крутизна характеристик яких забезпечується в діапазоні частот 10. 30 кГц. Нехай на першому місці перетворення об'єднується n1 = 3 КТЧ в трьохканальну попередню групу (предгруппу), займаю-щую смугу частот 12,3. 23,4 кГц (округлено 12. 24 кГц). Схема формування трехканальной предгруппи приведена на рис. 17.
Як випливає з рис. 17, на перший канал з ефективно-переданої смугою частот 0,3. 3,4 кГц подається несуча частота f11 = 12 кГц і з допомогою LC-канального смугового фільтра (КПФ-1) виділяється верхня бічна смуга частот 12,3. 15,4 кГц; на другий канал подається несуча f12 = 16 кГц і з допомогою LC-канального поло-сового фільтра (КПФ-2) виділяється верхня бічна смуга частот 16,3. 19,4 кГц і на третій канал подається несуча f13 = 20 кГц і з по-міццю КПФ-3 виділяється верхня бічна смуга частот 20,3. 23,4 кГц. Таким чином сформований спектр трехканальной предгруппи, що займає смугу частот 12,3. 23,4 кГц (округлено 12. 24 кГц).
Мінімальне значення відносної смуги расфільтровкі
дорівнюватиме (57). отже, можлива реалізація КПФ на основі LC - елементів з добротністю не гірше
(59). Таке значення добротності котушок індуктивності легко реалізується при вироб-ництва LC-фільтрів, що працюють в діапазоні частот 12. 24 кГц трехканальной предгруппи.
Мал. 17. До формування трехканальной предгруппи із застосуванням LC-канальних смугових фільтрів
Якщо формувати лінійний спектр СП з ЧРК на основі 20-ти трьохканальних предгрупп, то знову виникають проблеми разнотіп-ності фільтрів, які формують сигнали з ОЧП шириною смуги частот дорівнює 23,4 - 12,3 = 11,1 кГц (округлено 12 кГц), і елемент-ної бази їх реалізації. Тому для усунення вищезгаданих проблем застосуємо другу сходинку групового перетворення. Для цього на основі n2 = 4 трьохканальних предгрупп з смугою частот 12,3. 23,4 кГц сформуємо дванадцятиканальні первинну групу, що займає смугу частот 60,6. 107,7 кГц (округлено 60. 108 кГц) (рис. 18).
Як випливає з рис.18 на першу трьохканальну предгруппу, за-ним смугу частот 12,3. 15,4 кГц, подається несуча другого ступеня перетворення f21 = 120 кГц і смуговим фільтром пред-групи (ПФПрГ-1) виділяється нижня бічна смуга частот 92,6. 107,7 кГц (верхня бічна смуга частот при цьому дорівнює 132,3. 143,4, отже, смуга расфільтровкі між боко-вимі дорівнює = 132,3 - 107,7 = 24,6 кГц); на другу предгруппу подається несуча f22 = 108 кГц і смуговим фільтром другий пред-групи (ПФПрГ-2) виділяється нижня бічна смуга частот 84,6. 91,7 кГц (смуга расфільтровкі в цьому випадку так само дорівнює 24,6 кГц); на третю предгруппу подається несуча f23 = 96 кГц і фільтром ПФПрГ-3 виділяється нижня бічна смуга частот 72,6. 83,7 кГц і на четверту предгруппу подається несуча f24 = = 84 кГц і фільтром ПФПрГ-4 видається нижня бічна смуга частот 60,6. 71,7 кГц.
Мал. 18. До формування первинної групи із застосуванням LC-смугових фільтрів предгрупп - ПФПрГ
Мінімальне значення відносної смуги расфільтровкі при такому способі формування первинної групи дорівнюватиме
(57) отже, реалізація ПФПрГ можлива на основі LC-елементів з добротністю кату-шек не гірше (59). Такі значення добротності котушок індуктивності легко реалізуються при виробництві LC-фільтрів предгрупп, що працюють в діапазоні годину-той 60,6..107,7 (округлено 60. 108) кГц первинної групи (ПГ).
Тепер сформувати лінійний спектр СП з ЧРК на число кана-лів N = 60 можна шляхом перенесення спектра п'яти первинних груп 60. 108 кГц в лінійний спектр 12. 252 кГц тобто застосувати третю сходинку групового перетворення частоти для n3 = 5 (рис. 19).
Як випливає з рис.19, на першу первинну групу (ПГ) подає-ся несуча частота (третього ступеня перетворення) f31 = 120 кГц і смуговим фільтром первинної групи (ПФПГ-1 на рис. 19 не показаний) виділяється нижня бічна смуга частот 12 . 60 кГц, а верхня бічна смуга частот 180. 228 кГц пригнічується ПФПГ-1 (смуга расфільтровкі між бічними при цьому дорівнює = = 180 - 60 = 120 кГц, отже, відносна широкополосность дорівнює = 120/120 = 1). Друга ПГ без перетворення примі-ється в лінійний спектр СП з ЧРК в смугу частот 60. 108 кГц, яка виділяється смуговим фільтром первинної групи ПФПГ-2 (на рис. 19 не показаний). На третю ПГ подається несуча
Мал. 19. До формування лінійного спектра СП з ЧРК на N = 60 каналів тональної частоти
f33 = 216 кГц і смуговим фільтром первинної групи ПФПГ-3 виділяється нижня бічна смуга частот 108. 156 кГц, а верхня бічна смуга частот 276. 324 кГц пригнічується ПФПГ-3 (як ви-дим, смуга расфільтровкі між бічними дорівнює 120 кГц, а відно-вальну широкополосность ПФПГ-3 дорівнює = 0,556). На четвер-ту ПГ подається несуча f34 = 264 кГц і смуговим фільтром ПФПГ-4 виділяється нижня бічна смуга частот 156. 204 кГц і пригнічується верхня бічна смуга частот 324. 372 кГц. Відноси-кові широкополосность ПФПГ-4 при цьому буде дорівнює = 0,45. На п'яту ПГ подається несуча частота f35 = 312 кГц і фільтром ПФПГ-5 виділяється нижня бічна смуга частот 204. 252 кГц і пригнічується верхня бічна смуга частот 372. 420 кГц. Відноси-кові широкополосность ПФПГ-5 буде дорівнює = 0,38.
Мінімальне значення широкополосности ПФПГ дозволяє застосовувати для їх реалізації LC-елементи з добротністю котушок індуктивності 97. 130.
Якщо число каналів СП з ЧРК більше 60-ти і кратно цього числа, то застосовується третій ступінь групового перетворення, де на основі n3 = 5 первинних груп з смугою частот 60. 108 кГц форми-ється вторинна група (ВГ) або 60-канальна група , займаю щая смугу частот 312. 552 кГц.
Один з варіантів формування ВГ наведено на рис. 20.
Мал. 20. До формування вторинної групи
Смугові фільтри первинних груп (ПФПГ) мають шірокополос-ність не менше = 0,196 і необхідна для їх реалізації добротність LС-елементів повинна бути не менше 260.
На основі вторинної 60-канальної групи можливо формиро-вання і лінійного спектра СП з ЧРК на N = 60 каналів тональної частоти (рис. 21).
З рис. 21 випливає, що за допомогою групової несучої fгp = 564 кГц смуга частот вторинної 312. 552 кГц переноситься в лінійний спектр 12. 252 кГц, який легко виділяється фільтром нижніх частот (ФНЧ) з частотою зрізу fcp = 252 кГц. Можна переконатися, що загальне число каналів при цьому одно N = n1 n2 n3 = 3x4x5 = 60, як і для випадку формування лінійного спектра на основі первинних груп (див. Рис. 19).
Мал. 21. Формування лінійного спектра СП з ЧРК на N = 60 тональної частоти основі вторинної групи
Для СП з ЧРК на велике число каналів передбачено формування на основі п'яти вторинних груп теоретичних груп, на основі теоретичних груп каналів тональної частоти можливе формування четверичной груп.
Розглянутий приклад наочно ілюструє переваги багаторазового перетворення частоти при формуванні лінійних спектрів: 1) можливість підібрати діапазон частот канальних сигналів, сигналів первинних, вторинних і т.д. груп так, щоб вони були оптимальними з точки зору реалізації фільтрів, які формують ОЧП сигнали, з необхідними характеристиками загасання в смугах ефективного затримування (в розглянутому прикладі на всіх щаблях перетворення використовується єдина елементна ба-за); 2) зменшується різнотипність фільтрів, так як на першій ступені необхідно три типи фільтрів, на другому ступені - чотири типи фільтрів і на третьому щаблі перетворення необхідно п'ять типів фільтрів, тобто за все необхідно 3 + 4 + 5 = 12 типів фільтрів (при одноступенном формуванні лінійного спектра число типів фільтрів дорівнює числу організованих каналів тональної частоти N), хоча загальне число фільтрів при багаторазовому перетворенні частоти буде більше (для нашого прикладу воно дорівнює N + 5n2 + n3 = 60+ 5 x 4 + 5 = 85), але для масового виробництва обладнання перетворення краще мати мінімально можливу різнотипність фільтрового обладнання, що реалізується на єдиної матеріальної бази.
Перший ступінь перетворення називається індивідуальної, можливо збіг індивідуальної ступені і ступені формування первинної групи. Сукупність пристроїв, що забезпечують формування первинних груп каналів тональної частоти, називається апаратурою канального перетворення (АКП).
Сукупність пристроїв, що забезпечують формування вторинних, третинних і більш високого порядку груп каналів, називається, відповідно, апаратурою перетворення первинних груп (АППГ), апаратурою перетворення вторинних груп (АПВГ) і т.д.
Структурна схема формування лінійного спектра СП з ЧРК на N = 60 каналів тональної частоти, з урахуванням вищенаведених визначень і технології багаторазового перетворення частоти, наведена на рис. 22.
Мал. 22. Формування лінійного спектра на основі багаторазового
перетворення частоти з використанням різної
Відзначимо, що формування первинної групи (ПГ), займаю-щей смугу частот 60. 108 кГц, можливо і за допомогою однієї сту-пені перетворення. Але як би не формувалася ПГ, Розташув-ються каналів в діапазоні 60. 108 кГц завжди є постійним.
При багаторазовому перетворенні частоти розташування каж-дого каналу в лінійному спектрі СП з ЧРК характеризується так на-зване віртуальної несучою частотою даного каналу. Вірту-альна несуча частота являє собою частоту, за допомогою якої можна було б шляхом одноразового перетворення ис-Ходна спектр сигналу перемістити в те положення, яке він займає в лінійному спектрі і в яке він фактично пере-міщан шляхом багаторазового перетворення. Віртуальна несуча частота займає в лінійному спектрі то становище, кото-рої займала б в ньому нульова частота, якщо вона б була в спектрі вихідного сигналу.
Для пояснення цього поняття повернемося до формування линів-ного спектра СП з ЧРК на N = 60 каналів тональної частоти. При використанні багаторазового перетворення частоти було ви-полнено наступне: на ступені формування трехканальной предгруппи на перший канал подали несучу частоту предгруппового перетворення f11 = 12 кГц і з допомогою канального Смугова-го фільтра виділили смугу частот 12,3. 15,4 кГц. Перший канал перебуває в першій трехканальной предгруппи, на яку подає-ся несуча f21 = 120 кГц при формуванні первинної групи і пе-реносіт цей канал в смугу частот 104,6. 107,7 кГц. Перший канал перебуває в першій первинної групі, на яку подається несу-щая частота f31 = 420 кГц при формуванні вторинної групи і переноситься цей канал в смугу частот 312,3. 315,4 кГц. Далі за допомогою несучої f41 = 564 кГц цей канал переноситься в смугу частот 248,6. 251,7 кГц (виділяється нижня бічна смуга годину-тот). Перший канал в смугу частот 248,6. 251,7 кГц може бути переміщений одним щаблем перетворення за допомогою Вірт-альної несучої частоти f1в = 252 кГц і виділенням канальним по-лосовим фільтром нижньої бічної смуги частот.
Спектри частот, одержувані на виході апаратури канального перетворення, апаратури формування первинних, вторинних, третинних і т.д. груп каналів, як правило, не збігаються з частот-ними діапазонами лінійних трактів СП з ЧРК. Узгодження спектрів частот устаткування формування груп каналів і лінійних спектрів здійснюється спеціальним обладнанням сполучення (ОС).