3.2. Устойчивость двухсторонних каналов При организации двухсторонних каналов неизбежно возникают замкнутые электрические системы. Их появление обусловлено использованием развязывающих устройств — дифференциальных систем и направляющих фильтров (см. § 5.1), имеющих конечную величину затухания между встречными направлениями передачи. Обобщенная схема этим замкнутых систем показана на рис. 3.9,а. Зд есь и — усил ени е ус ил ите л ьных эл ементов, и — переходное затухание развязывающего устройства (РУ) между двумя направлениями передачи. Из-за конечной величины переходного затухания развязывающих устройств в этой системе будет иметь место влияние одного направления передачи на другое. Вследствие этого возникает петля обратной связи Наличие токов обратной связи может привести к самовозбуждению системы, и передача информации станет невозможной. Определим условия устойчивости этой замкнутой системы, воспользовавшись критерием Найквиста. Согласно этому критерию система самовозбудится, если одновременно будут выполнены два условия: условие амплитуд , т. е. сумма усилений больше или равна сумме затуханий по петле обратной связи, и условие фаз , где =0, 1, 2,.... Поскольку в рассматриваемых замкнутых системах практически нет возможности контролировать фазовые соотношения, то полагают, что условие фаз выполняется хотя бы на одной какой-нибудь частоте эффективно передаваемой полосы частот. Следовательно, для обеспечения требуемой безусловной устойчивости системы необходимо соблюдать неравенство . Отсюда замкнутая система (рис. 3.9,а) будет устойчива, если Величина, показывающая, на сколько сумма затуханий больше суммы усилений, называется запасом устойчивости замкнутой системы: Рис. 3. 9 Иногда величину X называют затуханием по петле обратной связи. Величина, показывающая, на сколько можно увеличить усиление усилителей, прежде чем система самовозбудится (при выполнении условия фаз), называется устойчивостью и определяется из выражения Если в замкнутой системе в качестве развязывающих устройств используются равноплечие дифференциальные системы (рис. 3.9,6), то запас устойчивости Переходное затухание равноплечих дифференциальных систем а3-4=Ае1 + б дБ и а4-з = Ае2 + 6 дБ, где Ае1 и Ае2 — 'балансные затухания дифференциальных систем. Из рис. 3.9,6 видно, что рабочие усиления , = , Отсюда и . С учетом этих выражений запас устойчивости замкнутой системы, где в качестве развязывающих устройств применяются равноплечие дифференциальные системы, равен 1 Как видно из рисунка 3.10 канал двухстороннего действия эквивалентен одиночной замкнутой системе, в которой в качестве развязывающего устройства используется дифференциальная система, и, следовательно, его запас устойчивости Из рис. 3.10 видно, что =0. Таким образом, запас устойчивости канала двухстороннего действия равен сумме балансных затуханий X = Ae1+Ae2. Если положить, что = . , то Балансное затухание определяется затуханием отраженных токов. В рассматриваемом случае они будут 'возникать в точке двухпроводного окончания канала (точка А на рис. 3.10). Ток обратной связи сначала поступит в точку Б схемы, пройдет через транзитный удлинитель, затухание которого равно , отразится в точке А с затуханием отражения и через транзитный удлинитель возвратится в точку Б, опять претерпев затухание аОст/2. Следовательно, . Сопротивление балансного контура ычно выбирается равным характеристическому сопротивлению транзитного об удлинителя, т. е., , где — входное сопротивление цепи, подключаемой точке А. Самые неблагоприятные условия работы двухстороннего канала с точки зрения его устойчивости будут иметь место в режиме холостого хода. В этом случае и запас устойчивости канала . Так как =7 дБ, то канал, безусловно, устойчив. Устойчивость телефонного канала будет выше на величину затухания отраж ения д Б. Поэтом у мин имал ьный запас устой чивости телефонного канала в рабочем режиме будет равен 24 дБ, а устойчивость .=12 дБ. Рис. 3.10 Из-за паразитной обратной связи характеристика будет иметь волнообразный характер по сравнению с аналогичной характеристикой при разомкнутой петле обратной связи (рис. 3.12). Такой характер зависимости объясняется тем, что при различных частотах X и могут быть различными и в зависимости от значения обратная связь может быть либо отрицательной, либо положительной, т. е уменьшать или увеличивать усиление. Таким образом, наличие токов паразитной обратной связи в каналах двухстороннего действия приводит к специфическим амплитудно-частотным искажениям, которые называются искажениями от обратной связи Корректировать такие искажения практически невозможно. Рис 3 11 Рис 3 12 Так как в канале двухстороннего действия фазовые соотношения носят 2 случайный характер, то для оценки искажений от обратной связи обычно определяют лишь наибольшие значения изменения усиления при и . Если , то и уменьшение усиления в децибелах (3.7) Когда и приращение усиления в децибелах (3.8) Как видно из (3 7) и (3.8), влияние токов положительной обрат ной связи больше влияния токов отрицательной обратной связи. Однако при больших значениях запаса устойчивости эти влияния одинаковы. Имея в виду, что в канале двухстороннего действия дБ, искажения от обратной связи , Искажения такой величины практически не оказывают влияния на качество передачи телефонной информации. Наличие несогласованности в точках подключения абонента к двухстороннему каналу может привести к возникновению так называемого электрического эха, сущность которого заключается в следующем (рис. 3 13). Положим, что передача разговорного сигнала осуществляется в направлении А-Б. Вследствие неидеальной балансировки дифференциальной системы станции Б часть этого сигнала через направление передачи Б-А поступит обратно к говорящему абоненту со сдвигом во времени, равным удвоенному времени прохождения сигнала между станциями А и Б. Говорящий абонент услышит свою речь, но сдвинутой во времени, т е. в виде эха. Это эхо называется «первое эхо говорящего». На станции А этот ток эха из-за неуравновешенности дифференциальной системы снова попадает в направление передачи А-Б и достигает аппарата слушающего абонента. Это эхо называется «первое эхо слушающего». Затем возникает «второе эхо говоря щего», «второе эхо слушающего» и т. д. до полного затухания процесса. Рис 3.13 Основное мешающее действие оказывает первое эхо говорящего, которое наиболее сильное и приводит, к нарушению взаимопонимания между ведущими переговоры. Эхо слушающего уменьшает внятность речи. Мешающее действие токов электрического эха тем больше, чем меньше затухание и больше абсолютное время прохождения этих токов. На рис. 3.14 приведена экспериментально установленная зависимость минимально необходимой величины затухания на пути токов электрического эха от абсолютного времени прохождения сигнала в канале. Токи эха не будут оказывать мешающего действия, если при определенном времени прохождения сигнала затухание на пути этих токов в канале будет больше или равно значению затухания, найденного из графика рис. 3.14, При номинальной величине остаточного затухания 19 дБ, так как 5 дБ и = 7 д Б. Из графика рис. 3.14 определим, что с токами электрического эха в телефонном канале можно не считаться, если абсолютное время прохождения сигнала в одном направлении не превышает 30 мс. Если оно больше 30 мс, то необходимо увеличивать затухание на пути токов электрического эха, что осуществляется с помощью - эхозаградителей.. Рис. 3.14 3