Основы построения многоканальных систем передач

Основы построения многоканальных систем передач

Введение

Целью данного дипломного проекта является подбор учебного материала по теме основы построения многоканальных систем передач. Необходимо не только отобрать нужный материал, но и адаптировать его, по возможности, для полного понимания студентов. При этом необходимо учесть уровень знаний обучающихся, то есть, отталкиваясь от изученных ранее предметов, преподнести новый материал в доступном виде. При создании такого теоретического пособия следует ориентироваться на уровень студентов третьего курса очной, заочной и дистанционной форм обучения.

Кроме того, данное пособие необходимо представить в электронном виде, для более удобного использования, а также подготовить его в HTML формате для последующей публикации на web-странице. Таким образом, студенты, находящиеся на так называемом дистанционном обучении, имеют возможность самостоятельно осваивать учебный материал с использованием в учебном процессе возможностей компьютерной техники, в том числе, Интернет-технологий. Дистанционная форма - это современное расширение известной заочной формы, но с большими возможностями. Это комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационной образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и так далее).

Дистанционное обучение базируется на принципе самостоятельного обучения студента. Среда обучения характеризуется тем, что учащиеся в основном, а часто и совсем, отдалены от преподавателя в пространстве и (или) во времени, в то же время они имеют возможность в любой момент поддерживать диалог с помощью средств телекоммуникации.

Любая из образовательных программ может реализовываться в дистанционной форме. Через систему компьютерных сетей обучающийся получает учебный материал, рассчитанный на самостоятельное освоение. В основе материала лежат учебные задания, которые для своего выполнения требуют усвоения теории. Таким теоретическим материалом для самостоятельного изучения и является данное электронное пособие. Для этого необходимо, чтобы подготовленный материал являлся самодостаточным и включал разнообразные графики, схемы и таблицы, которые необходимо представить в соответствии с рекомендациями для наилучшей наглядности и удобства прочтения.

Также, для полного усвоения материала, по каждой главе приводится список литературы, обращаясь к которому, любой желающий может более детально изучить какую-либо тему или теорию.

В данном электронном учебном пособии необходимо разработать ряд вопросов для самоконтроля, чтобы студент мог разобраться в том, как он усвоил материал и на какие аспекты следует обратить внимание в случае, если он не разобрался в материале до конца.

В учебном пособии, в соответствии со стандартом ОПД.Д.07, где должны быть отражены следующие основные моменты, касающиеся многоканальных систем передач: основные принципы многоканальной передачи; понятия о сообщениях, сигналах и каналах передачи; принципы построения систем передачи с частотным и временным разделением каналов, отражены основные принципы волоконно-оптических цифровых систем передачи; рассмотрены цифровые сигналы и цифровые иерархии и многое другое поэтому структура пособия имеет следующий вид - приложение А, рисунок А.1.

Таким образом, цель данного дипломного проектирования сводится к созданию единого и полного материала, отражающего основы построения многоканальных систем передач, который найдет практическое применение в учебном процессе.

1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

.1 Принципы построения и структура взаимоувязанной сети связи РФ

В историческом плане все виды электросвязи длительный период развивались независимо друг от друга, в результате чего сформировались несколько независимых сетей. Вместе с тем, ряд министерств и ведомств стали создавать свои сети для удовлетворения собственных нужд. Такая техническая политика привела к еще большему разобщению технических средств, а эффективность совокупности сетей в масштабах страны оставалась низкой.

Возрастающие потребности в различных видах связи, обеспечивающих нужды народного хозяйства нашей страны, непрерывно расширяющиеся производственные и общественные взаимодействия людей ставят задачу постоянного совершенствования сети связи.

Концепция Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС) предполагала создание общегосударственной сети на основе единой технической политики на базе аналоговых и цифровых систем передачи. Под понятием «автоматизированная сеть» подразумевается широкое использование автоматической коммутации, управления и автоматизации процессов технической эксплуатации.

В настоящее время этот проект, отражая изменение геополитической ситуации и новые технические достижения в области связи, носит название Взаимоувязанная сеть связи России.

Взаимоувязанная сеть связи (ВСС) - это совокупность технически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и других сетей электросвязи на территории России независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности, обеспеченная общим централизованным управлением. В состав ВСС не входят выделенные, внутрипроизводственные и технические сети.

Основными требованиями к ВСС являются надежность и экономичность.

Определенные технические средства ВСС участвуют в процессе передачи не зависимо от вида передаваемых сообщений. Совокупность этих элементов образует первичную сеть (ПС) ВСС [19].

Сеть связи первичная - совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи. Часть сети, ограниченная территорией сельского района или города, называется местной первичной сетью. Часть, охватывающая территорию зоны и обеспечивающая соединение между собой каналов разных местных сетей внутри этой зоны, образует внутризоновую первичную сеть. Часть сети, соединяющая между собой каналы разных Зоновых сетей на всей территории страны, составляет магистральную первичную сеть. Принцип построения первичной сети ВСС показан на рисунке 1.1.1. В состав ПС входят сетевые узлы, сетевые станции и линии передачи.

Рисунок 1.1.1 - Принцип построения первичной сети ВСС

Узел сетевой - комплекс технических средств, обеспечивающий соединение сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых трактов, типовых каналов передачи и типовых физических цепей, а также представление их вторичным сетям и спецпотребителям.

Станция сетевая - комплекс технических средств, обеспечивающий образование и предоставление вторичным сетям типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а также их транзит.

Для организации взаимодействия между магистральными узлами и станциями строятся транспортные сети.

Сеть транспортная - часть первичной сети связи, охватывающая магистральные узлы, междугородные станции, а также соединяющие их каналы и узлы (национальные, международные) [1], [19].

Канал передачи - комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети. Каналы подразделяются на аналоговые, цифровые и смешанные (аналого-цифровые).

Канал передачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это каналы: тональной частоты с полосой частот 300…3400 Гц или основной цифровой канал (ОЦК) со скоростью передачи 64Кбит/с [5].

Канал передачи, групповые тракты организуются с помощью соответствующих систем передачи.

Система передачи - комплекс технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Системы передачи разделяют на аналоговые и цифровые, проводные (электрические и оптические) и радиорелейные.

Групповой тракт - комплекс технических средств, предназначенный для организации нормализованного числа каналов тональной частоты или ОЦК в полосе частот или со скоростью передачи, соответствующей данному групповому тракту.

Групповой тракт, параметры и структура которого соответствуют принятым нормам, называют типовым. Например, это первичный аналоговый тракт с полосой частот 60…108 кГц или первичный цифровой тракт со скоростью передачи 2048 Кбит/с.

Линейный тракт системы передачи - комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в полосе частот или со скоростью, соответствующей данной системе передачи. Линейный тракт может быть радиорелейным, кабельным (оптическим или электрическим), по типу системы передачи - аналоговым или цифровым [5].

Структура ПС учитывает административное деление страны. Территория страны поделена на зоны. Признак зоны - единая семизначная нумерация. Как правило, зоны совпадают с территориями областей. В соответствии с этим делением ПС состоит из отдельных частей (рисунок 1.1.1):

-        местные ПС (МСП) - ограничены территорией города или сельского района;

-        внутризоновые ПС (ВЗПС) - охватывает территорию зоны и обеспечивает соединение местных сетей внутри зоны;

-        магистральная ПС (СМП) - соединяет зоновые сети.

На базе первичной сети строятся вторичные сети связи (ВС).

Сеть связи вторичная - совокупность линий и каналов вторичной сети, образованных на базе первичной сети, станций и узлов коммутации или станций и узлов переключений, предназначенная для организации связи между двумя, или более, определёнными точками. Границами вторичной сети являются стыки этой сети с абонентскими оконечными устройствами.

В состав ВС входят: оконечные абонентские устройства, абонентские линии (АЛ), коммутационные устройства и каналы, выделенные из ПС для организации данной ВС [рисунок 1.1.2].

Устройство оконечное абонентское (абонентский терминал) - оконечное устройство, устанавливаемое в помещении абонента и находящееся в его пользовании. В абонентский терминал могут включаться элементы сети (сетевые окончания) и операционные системы.

В зависимости от вида электросвязи вторичная сеть ВСС имеет название: телефонная, телеграфная, передача данных, факсимильная, передачи газет, звукового вещания, телевизионного вещания.

Рисунок 1.1.2 - Взаимодействие первичной и вторичных сетей ВСС

- система передачи (транспортная система); 2 - сетевой узел первичной (транспортной) сети; 3 - сетевая станция; 4 - интерфейсы - граница между двумя взаимодействующими системами (устройствами), определяемая общими функциональными и конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена и т.д. 5 - узел вторичной сети А - комплекс технических средств, осуществляющих соединение вторичной сети между собой; 6 - узел вторичной сети Б; 7 - станция вторичной сети А - комплекс технических средств, обеспечивающий соединение линий и каналов вторичной сети; 8 - станция вторичной сети Б; 9 - абонентский терминал сети А; 10 - абонентский терминал сети Б; 11 - линия передачи абонентская [19].

В зависимости от принадлежности сети связи подразделяются на:

Сеть связи общего пользования - составная часть ВСС РФ, открытая для пользования всем физическим и юридическим лицам.

Сети связи ведомственные (корпоративные) - сети электросвязи министерств и иных федеральных органов исполнительной власти, промышленных объединений (Газпром, Энергетические системы) и предприятий, создаваемые для удовлетворения производственных и специальных нужд, в масштабе как одного, так и нескольких государств, имеющие выход на сеть связи общего пользования. Корпоративные строятся так же, как и сети связи общего пользования. Они состоят из первичных и вторичных сетей.

Сеть связи наложенная - сетевая структура, которая строится параллельно существующей сети, как правило, с использованием новых методов передачи и коммутации (например, цифровых) и сопрягается с существующей сетью на различных иерархических уровнях.

.2 Основные тенденции развития телекоммуникационных систем

В последние годы связь развивалась по пути цифровизации всех видов информации. Это стало главным направлением, обеспечивающим экономичные методы не только передачи информации, но и её распределения, хранения и обработки [20].

На смену аналоговым системам передачи и медным кабелям приходят волоконно-оптические системы передачи с колоссальными скоростями передачи.

Интенсивное развитие цифровых систем передачи объясняется существенными достоинствами этих систем по сравнению с аналоговыми: высокой помехоустойчивостью; слабой зависимостью качества передачи от длины линии связи; стабильностью электрических параметров каналов связи; эффективностью использования пропускной способности при передачи дискретных сообщений и так далее [7].

В России наблюдается ежегодный рост телефонной плотности (число телефонов на сто жителей) и к 2005 году количество телефонов ожидается 36,9, а к 2010 - 47,7.

На смену телеграфной связи пришли такие виды документальной связи, как передача данных, электронная почта, факсимильная связь.

Успешно развивается российский сегмент сети Интернет, растёт число пользователей электронной почтой.

Вместе с тем, ужесточаются требования к наборам, качеству и возможностям новых услуг связи. С конца 80-х - начала 90-х годов стал более активным рынок услуг связи - рынок требовал все более новых услуг, причем в крайне сжатые сроки. Все это привело к тому, что индустрия телекоммуникационных технологий в ближайшем будущем изменит свою ориентацию от производства способов и средств предоставления соединений на предоставление услуг. Главным «инициатором» таких изменений сегодня является концепция интеллектуальной сети - IN [22]. Базой для предоставления интеллектуальных услуг являются цифровые сети с интеграцией служб [7].

Сеть с интеграцией служб цифровая ЦСИС (Integrated Services Digital Network, ISDN) - сеть с интеграцией служб, обеспечивающая цифровые соединения между стыками «абонент - сеть» при передаче любых сигналов. Они подразделяются на узкополосные (У-ЦСИС, скорость передачи до 2 Мбит/с, и широкополосные Ш-ЦСИС, скорость передачи 2 Мбит/с и выше). Внедрение ЦСИС позволяет более эффективно решать проблему «доставки» информации к высокоскоростным магистралям, то есть совершенствовать сети доступа как проводные, так и беспроводные [1], [13].

Одним из важнейших факторов, влияющих на «интеллектуализацию» сетей, является развитие систем связи с мобильными абонентами. Например, уже внедренная во многих европейских странах цифровая система GSM (Global System Mobile) и перспективная универсальная система мобильной связи UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Основные ключевые моменты развития телекоммуникационных технологий, с точки зрения их «интеллектуализации», отражены на рис.1.2.1.

Рисунок 1.2.1 Развитие телекоммуникационных технологий

Первым важным моментом является появление услуг модемной связи, используемой для передачи данных по аналоговой телефонной сети. Ее основным недостатком является низкая скорость передачи. Далее возникла потребность в тарификации объемов передаваемых данных, а не времени их передачи. Такая услуга была предоставлена в сетях пакетной коммутации. Затем, почти одновременно с ISDN (цифровая сеть интегрального обслуживания), ITU-T разработал и стандартизовал цифровую систему сигнализации по общему каналу SS7.

Система общеканальной сигнализации - система передачи межстанционной сигнализации по специальному каналу сигнализации, общему для пучка каналов коммутации (система сигнализации№7, ОКС 7/SS7) [3]. Внедрение ОКС освобождает типовые каналы (например канал ТЧ, ОЦК) от передачи по ним узкополосных или низкоскоростных сигналов управления и взаимодействия - СУВ (сигналы «готовности», «набора номера», «посылки вызова» и др.), что повышает эффективность использования типовых каналов. Кроме того, каналы ОКС могут быть организованы с более высоким качеством, большей надёжностью, что позволяет повысить эффективность работы сети в целом [28]. Считается, например, что без SS7 невозможно построение сетей ISDN, GSM, IN и др. По каналам ОКС может передаваться информация от систем управления (СУ) для управления элементами сети и сетью связи в целом. Одной из таких СУ является сеть управления электросвязью.

Сеть управления электросвязью (TMN) - специальная сеть, обеспечивающая управление сетями электросвязи и их услугами путём организации взаимосвязи с компонентами различных сетей электросвязи на основе единых интерфейсов и протоколов, стандартизированных Международным Союзом Электросвязи [15].

Следующий принципиальный момент - это появление в 1992 году технологии асинхронного режима переноса информации ATM (Asynchronous Transfer Mode) [12], [14], благодаря которому получили дальнейшее развитие такие сетевые концепции, как B-ISDN (широкополосная ISDN) , UMTS, B-IN и некоторые другие. Инфраструктура широкополосных коммуникаций делает возможным создание новых услуг, таких как услуги универсальной подвижной связи и услуги мультимедиа на сетях связи.

В заключении можно сказать, что человечество движется по пути создания Глобального информационного общества, основой которого станет Глобальная информационная инфраструктура, составляющей которой будут мощные транспортные сети связи и распределённые сети доступа, предоставляющие информацию пользователям. Глобализация связи и её персонализация (доведение услуг связи до каждого пользователя) - вот две взаимосвязанные проблемы, успешно решаемые на данном этапе развития. И, конечно же, дальнейшая эволюция телекоммуникационных технологий будет идти в направлении увеличения скорости передачи информации, интеллектуализации сетей и обеспечения мобильности пользователей.

Контрольные вопросы

1.       Дайте определения понятиям «Взаимоувязанная сеть связи», «первичная сеть связи», «вторичная сеть связи».

2.       Почему цифровые системы передачи вытесняют аналоговые? В чём их преимущества?

.         Охарактеризуйте основные тенденции развития телекоммуникационных систем.

2. Сообщения и сигналы

Информация - это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Сообщение является формой представления информации.

Количество информации в отдельно взятом сообщении определяется величиной, обратной вероятности появления сообщения, вычисленной в логарифмических единицах:

,               (2.1.1)

где р(а) - вероятность сообщения а,

k - основание логарифма.

При р(а)=1 количество информации равно нулю, то есть сообщение об известном событии никакой информации не несет.

Основание логарифма чаще всего принимают равным двум (k=2), и тогда количество информации, содержащейся в сообщении, выражается в двоичных единицах:

,   (2.1.2)

Двоичную единицу обычно называют битом - от binary digit (двоичная цифра).

Совокупность всех возможных сообщений и вероятностей их появления образует ансамбль сообщений. Если ансамбль состоит всего из двух сообщений а₁ и а₂ (например, вида «да» и «нет» или 0 и 1), которые являются независимыми и равновероятными, то есть р(а₁)= р(а₂) - 1/2, то каждое из сообщений несет одну двоичную единицу (один бит) информации:

,     (2.1.3)

Рисунок 2.1.1 - Принцип передачи сообщений

Различают четыре вида сигналов: непрерывный сигнал непрерывного времени (рисунок 2.1.2, а), непрерывный дискретного времени (рисунок 2.1.2, б), дискретный непрерывного времени (рисунок 2.1.2, в) и дискретный дискретного времени (рисунок 2.1.2, г) [27].

Рисунок 2.1.2 - Непрерывный сигнал непрерывного времени (а), непрерывный сигнал дискретного времени (б), дискретный сигнал непрерывного времени (в), дискретный сигнал дискретного времени (г).

а)

б)

в)

Все сигналы могут быть подразделены на периодические, значения которых повторяются через определённые промежутки времени, и непериодические. Простейшим периодическим сигналом является гармоническое колебание [1].

S(t) = A∙Sin(ω∙t),

где A, ω - амплитуда и угловая частота колебания.

Любой периодический сигнал состоит из гармоник. Значение амплитуд (А_k),частот (ω_k) и начальных фаз (φ_k) которых можно найти, посредством разложения в ряд Фурье:

Если изобразить амплитуду А_k и фазу φ_k каждой гармоники на рисунке, то получим спектральные диаграммы. Распределение амплитуд А_k гармоник по частоте называется спектром амплитуд сигнала, а распределение фаз φ_k - спектром фаз. На рисунке 2.1.3 изображены временное и спектральное представления электрических сигналов [1].

Рисунок 2.1.3 - Временное и спектральное представления электрических сигналов

Непериодический сигнал легко получить из периодического, увеличивая период вплоть до бесконечности (на рисунке 2.1.4 показано последовательное двукратное увеличение периода). Спектральные диаграммы, соответствующие каждому периоду приведены на рисунке 2.1.5.

Рисунок 2.1.4 - Увеличение периода последовательности прямоугольных импульсов

Рисунок 2.1.5 - Переход к спектральной плотности одиночного прямоугольного импульса

При увеличении периода сигнала частота первой гармоники понижается и спектральные линии становятся гуще. Амплитуды гармоник уменьшаются, так как энергия сигнала перераспределяется между возросшим числом гармоник. Понятие спектра амплитуд заменяется понятием спектральной плотности амплитуд (аналогично возникает понятие спектральной плотности фаз), которая указывает на удельный вес бесконечно малой амплитуды синусоидального колебания в любой бесконечно узкой полосе частот (рисунок 2.1.5). Таким образом, спектр непериодического сигнала является в общем случае не дискретным, а непрерывным.

.2 Сигналы электросвязи. Ширина полосы частот сигнала

Практически все электрические сигналы, отображающие реальные сообщения содержат бесконечный спектр частот. Для неискажённой передачи таких сигналов потребовался бы канал с бесконечной полосой пропускания. С другой стороны, потеря на приёме хотя бы одной составляющей спектра приводит к искажению временной формы сигнала. Поэтому ставится задача передавать сигнал в ограниченной полосе пропускания канала таким образом, чтобы искажения сигнала удовлетворяли требованиям и качеству передачи информации. Таким образом, полоса частот - это ограниченный (исходя из технико-экономический соображений и требований к качеству передачи) спектр сигнала.

Ширина полосы частот ΔF определяется разностью между верхней F_В и нижней F_Н частотами в спектре сообщения, с учётом его ограничения. Так, для периодической последовательности прямоугольных импульсов полоса сигнала ориентировочно может быть найдена из выражения:

,

где t_n - длительность импульса.

Первичный телефонный сигнал (речевое сообщение), называемый также абонентским, является нестационарным случайным процессом с полосой частот от 80 до 12 000 Гц. Разборчивость речи определяется формантами (усиленные области спектра частот), большинство которых расположено в полосе 300 … 3400 Гц. Поэтому по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи принята эффективно передаваемая полоса частот 300 … 3400 Гц. Такой сигнал называется сигналом тональной частоты (ТЧ). При этом качество передаваемых сигналов получается достаточно высоким - слоговая разборчивость составляет около 90%, а разборчивость фраз - 99% [3].

Сигналы звукового вещания. Источниками звука при передаче программ вещания являются музыкальные инструменты или голос человека. Спектр звукового сигнала занимает полосу частот 20…20000 Гц.

Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) полоса частот ∆F_C должна составлять 50…10000 Гц, для безукоризненного воспроизводства программ вещания (каналы высшего класса) - 30…15000 Гц., второго класса - 100…6800 Гц [2].

В вещательном телевидении принят метод поочередного преобразования каждого элемента изображения в электрический сигнал с последующей передачей этого сигнала по одному каналу связи. Для реализации такого принципа на передающей стороне применяются специальные электронно-лучевые трубки, преобразующие оптическое изображение передаваемого объекта в развернутый во времени электрический видеосигнал.

Рисунок 2.2.1 - Конструкция передающей трубки

В качестве примера на рисунке 2.2.1 представлен в упрощенном виде один из вариантов передающей трубки. Внутри стеклянной колбы, находящейся под высоким вакуумом, расположены полупрозрачный фотокатод (мишень) и электронный прожектор (ЭП). Снаружи на горловину трубки надета отклоняющая система (ОС). Прожектор формирует тонкий электронный луч, который под воздействием ускоряющего поля направляется к мишени. При помощи отклоняющей системы луч перемещается слева направо (по строкам) и сверху вниз (по кадру), обегая всю поверхность мишени. Совокупность всех (N) строк называется растром. На мишень трубки, покрытую светочувствительным слоем, проецируется изображение. В результате каждый элементарный участок мишени приобретает электрический заряд. Образуется так называемый потенциальный рельеф. Электронный луч, взаимодействуя с каждым участком (точкой) потенциального рельефа, как бы стирает (нейтрализует) ее потенциал. Ток, который течет через сопротивление нагрузки R_н, будет зависеть от освещенности участка мишени, на который попадает электронный луч, и на нагрузке выделится видеосигнал U_с (рисунок 2.2.2). Напряжение видеосигнала будет изменяться от уровня «черного», соответствующего наиболее темным участкам передаваемого изображения, до уровня «белого», соответствующего наиболее светлым участкам изображения [2].

Рисунок 2.2.2 - Форма телевизионного сигнала на временном интервале, где отсутствуют кадровые импульсы.

Если уровню «белого» будет соответствовать минимальное значение сигнала, а уровню «черного» - максимальное, то видеосигнал будет негативным (негативной полярности). Характер видеосигнала зависит от конструкции и принципа действия передающей трубки.

Телевизионный сигнал является импульсным однополярным (так как он является функцией яркости, которая не может быть разнополярной) сигналом. Он имеет сложную форму, и его можно представить в виде суммы постоянной и гармонических составляющих колебаний различных частот.  Уровень постоянной составляющей характеризует среднюю яркость передаваемого изображения. При передаче подвижных изображений величина постоянной составляющей будет непрерывно меняться в соответствии с освещенностью. Эти изменения происходят с очень низкими частотами (0-3 Гц). С помощью нижних частот спектра видеосигнала воспроизводятся крупные детали изображения [2] .

Телевидение, равно как и световое кино, стало возможным благодаря инерционности зрения. Нервные окончания сетчатки глаза продолжают ещё какое-то время оставаться возбуждёнными после прекращения действия светового раздражителя. При частоте смены кадров F_к ≥ 50 Гц глаз не замечает прерывистости смены изображения. В телевидении время считывания всех N строк (время кадра - T_к) выбирается равным T_к =  с. С целью уменьшения мерцания изображения используется чересстрочная развертка. Вначале за время полукадра, равное Т_п/к =  =  с, считываются поочередно все нечетные строки, затем, за такое же время - все четные строки. Частота спектра видеосигнала получится при передаче изображения, представляющего собой сочетание светлой и темной половины растра (рисунок 2.2.4). Сигнал представляет собой импульсы близкие по форме к прямоугольной. Минимальная частота этого сигнала при чересстрочной развертке частоте полей, т.е.

Рисунок 2.2.3 - К определению минимальной частоты спектра частот телевизионного сигнала

С помощью верхних частот передаются наиболее мелкие детали изображения. Такое изображение можно представить в виде чередующихся по яркости мелких черных и белых квадратов со сторонами, равными диаметру луча (рисунок 2.2.4, а), расположенными вдоль строки. Такое изображение будет содержать максимальное количество элементов изображения.

Рисунок 2.2.4 - К определению максимальной частоты видеосигнала

Стандарт предусматривает разложение изображения в кадре на N = 625 строк. Время прочерчивания одной строки (рис. 2.2.4, б) будет равно . Меняющийся по строке сигнал получится когда чередуются чёрные и белые квадратики. Минимальный период сигнала будет равен времени считывания пары квадратов:  ,

где n_пар - число пар квадратов в строке.

Число квадратов (n) в строке будет равно:

где  - формат кадра (смотри рисунок 2.2.4, а),

b - ширина, h - высота поля кадра.

Тогда

 ;

Формат кадра принимается равным к=4/3. Тогда верхняя частота сигнала F_в будет равна:

При передаче 25 кадров в секунду с 625 строками в каждом номинальное значение частоты разложения по строкам (частота строк) равно 15.625 кГц. Верхняя частота телевизионного сигнала будет равна 6.5 МГц.

Иногда, в целях экономии полосы канала верхняя частота видеосигнала ограничивается значением Fв = 6.0 МГц, а несущая звука передаётся на частоте fн_зв = 6.5 МГц.

Рисунок 2.2.5 -