3.4 Каналы электрической связи

Каналом связи называется совокупность средств, обеспечивающих передачу сигнала от некоторой точки передатчика до некоторой точки приемника. Часть передающего устройства, не входящая в канал, является источником сигнала для этого канала и в одной системе связи можно выделить различные точки входа в разные каналы.

Канал называется непрерывным, если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными, и дискретным - если сигналы, поступающие на вход канала и снимаемые с его выхода, являются дискретными. Встречаются также дискретно-непрерывные и непрерывно-дискретные каналы, на вход которых поступают дискретные сигналы, а с выхода снимаются непрерывные, или наоборот. Отметим, что канал может быть дискретным или непрерывным независимо от характера передаваемых сообщений. Более того, в одной и той же системе связи можно выделить как дискретный, так и непрерывный каналы. Все зависит от того, каким образом выбраны точки входа и выхода из канала.

Канал связи можно характеризовать так же, как и сигнал, тремя параметрами: временем ТК, в течение которого по каналу ведется передача; полосой пропускания канала FK и динамическим диапазоном DK. Под динамическим диапазоном канала понимают отношение допустимой мощности передаваемого сигнала к мощности помехи, неизбежно присутствующей в канале. Типы каналов, по которым передаются сообщения, многочисленны и разнообразны. Широко применяются каналы проводной связи, коротковолновой радиосвязи с использованием отражения от ионосферы, ультракоротковолновой связи ионосферного и тропосферного рассеяния, метеорной связи, космической связи и т. п. Характеристики этих каналов значительно отличаются друг от друга. Обобщенной характеристикой непрерывного канала является его емкость (объем): V_K = T_KF_KD_K.
Необходимым условием неискаженной передачи по каналу сигналов с объемом V_С должно быть

V_C < V_K.     (3.1)

Для согласования сигнала с каналом осуществляют вторичное преобразование первичного сигнала. В простейшем случае сигнал согласуют с каналом по всем трем параметрам, т.е. добиваются выполнения условий:

Т_С < Т_К;   F_C < F_K;   D_C < D_K.      (3.2)

При этих условиях объем сигнала полностью «вписывается» в объем канала. Однако неравенство (3.1) может выполняться и тогда, когда не выполнены одно или два из неравенств (3.2). Это означает, что можно производить «обмен» длительности на ширину спектра или ширину спектра на динамический диапазон и т.д. Например, записанный на пленку сигнал можно воспроизводить с пониженной скоростью. При этом диапазон частот исходного сигнала уменьшится во столько раз, во сколько увеличится время передачи. Принятый сигнал также записывается на пленку, а затем воспроизводится с повышенной скоростью для восстановления исходного сигнала. Записанный сигнал можно передавать также и с повышенной скоростью. Широко используется также обмен динамического диапазона на полосу пропускания. Так, использование помехоустойчивых широкополосных видов модуляции позволяет передать сообщение по каналам с увеличенным уровнем помех. Но это требует полосы пропускания канала более широкой, чем спектр сообщения.

По способу распространения электромагнитной энергии различают каналы с открытым и закрытым распространением. В каналах с закрытым распространением электромагнитные колебания распространяются по направляющим линиям (проводные, кабельные, волноводные тракты и т.п.). В каналах с открытым распространением используются радиоволны в диапазоне частот от 30 до 30·10¹² Гц.