6-26. Быстрое переключение
Когда медленно идешь вдоль забора, то доски заслоняют по очереди то одну, то другую часть пейзажа. Но если побежать, то отдельные щели между досками сольются в сплошную полосу, и пейзаж будет виден целиком все время.
Если переключать телефонные аппараты в линии быстрее, чем период самого высокого звукового колебания, то все эти переключения вовсе не будут заметны абонентам, и все они одновременно будут говорить и слушать, и каждая пара не будет мешать одна другой.
Для удовлетворительного качества телефонной передачи можно самую высокую звуковую частоту принять равной 3000 Гц. Тогда переключать аппараты в линии надо с частотой в 8 или 10 тыс. Гц.
6-27. Точное переключение
Чтобы уменьшить перебои в доставке зерен, также ускорили смену сортов. Стали передавать сорта не через час, а каждые 5 мин.
Рис. 6-20. Двухканальная импульсная телефонная передача. По каждому из двух каналов происходит передача своего ряда импульсов, модулированных своей низкой частотой. После двух импульсов первого и второго каналов на линию поступает маркерный импульс, который на этом рисунке показан более высоким, чем остальные. Распределитель передающей установки включает поочередно на линию первый канал, второй канал и маркер.
Чтобы зерна в пути не смешивались, между посылками отдельных сортов стали делать паузы: 5 мин сыплют зерна одного сорта. Потом 10 мин перерыва, потом новый сорт. Каждому сорту зерен отведено свое время. Это время может и не быть непременно использовано для передачи данного сорта, но занимать его другим сортом нельзя, иначе нарушится весь график передачи.
На приемном складе требуется четко менять ящики у транспортера, а то зазеваешься, не уберешь вовремя ящик с фасолью, и в него посыплется горох. Или слишком рано подставишь ящик для гречи, и в него наберется мак.
Для связи с разделением по времени требуются точные согласованные часы на приемном и передающем пунктах. Кладовщик на приемной станции может тогда не смотреть, что сыплется из транспортера. Он может руководствоваться только своими часами и точно через 5 мин убирать один ящик и подставлять другой.
6-28. Проверьте Ваши часы
Если часы на приемном и передающем пунктах рассогласуются, то вся передача будет нарушена. Приемный пункт должен время от времени сверять свои часы с часами передающего пункта.
Для такой сверки первую минуту каждого часа из передающего пункта посылается по транспортеру груз, резко отличный от всех остальных. То зерна шли, а то вдруг стальные шарики посылают. И как посыплются эти шарики, так приемщик подправляет стрелку своих часов. За один час даже плохие часы ненамного отстанут или убегут вперед. А через час снова придут по транспортеру шарики и дадут сигнал, как подрегулировать часы. Шарики — это синхронизирующий сигнал (по-гречески син — одинаковый, хронос — время, об этом была речь в гл. 4). Этот синхронизирующий сигнал, или, как еще говорят связисты, маркерный сигнал, обеспечивает согласованность приема с передачей.
Многоканальная связь, при которой звуковые сигналы передаются в виде отдельных «вырезок», отдельных толчков или импульсов, называется «импульсной многоканальной связью».
6-29. Многоканальная импульсная связь по проводам и без проводов
Для удовлетворительной телефонной передачи достаточно подключать аппараты в линию с частотой 8 или 10 тыс. Гц. За одну десятитысячную секунды все телефонные аппараты на приемном и передающем концах линии должны быть по очереди к ней подключены.
Рис. 6-21. Схема модуляции импульсов по высоте (амплитудно- импульсная модуляция—АИМ).
На одну сетку лампы приходят импульсы, сформированные вспомогательным генератором. Они все имеют одинаковую высоту и равное расстояние один от другого. На вторую сетку лампы воздействует напряжение звуковой частоты (от микрофона через усилитель). Анодный ток имеет также форму импульсов, но высота их разная. Она меняется в такт изменениям напряжения звуковой частоты.
На каждый отдельный канал связи отводится только незначительная часть от одной десятитысячной секунды. Отношение длительности импульса каждого канала к расстоянию между двумя последовательными импульсами этого канала называется «скважностью» импульсов. Она может быть, например, равна одной сотой. Длительность каждого единичного импульса получается около одной миллионной секунды — одной микросекунды. Никакими механическими устройствами такое быстрое и точное переключение не получить. Этого можно достигнуть только при помощи электронных приборов. Таким путем можно получить несколько десятков каналов телефонной связи по одной линии.
Но при такой многоканальной связи получается очень широкий спектр частот. По обычным проволочным воздушным телефонным линиям импульсную передачу трудно пропустить.
Импульсный многоканальный метод хорош для радиосвязи. Весь набор импульсов, которые уже несут разговорные токи, накладывается в свою очередь на сантиметровые радиоволны. А те направленным пучком посылаются между пунктами приема и передачи.
Во время второй мировой войны многократная импульсная радиосвязь стала широко применяться.
6-30. Циклофоны и циклодосы
Практическое распространение получили системы многократной импульсной радиосвязи с 24 каналами. Для переключения каналов применялись первоначально схемы с обычными радиолампами. Лампы эти по очереди то запирались большим отрицательным сеточным напряжением, то включались в работу.
Рис. 6-22. Модуляция импульсов по длительности (широтно-импульсная модуляция — ШИМ).
Высота импульсов при этом виде модуляции остается неизменной, а длительность прохождения тока в каждом импульсе зависит от величины модулирующего напряжения. Когда мгновенное значение модулирующего напряжения равно нулю, импульс имеет среднюю длительность τ. При положительном модулирующем напряжении длительность импульса возрастает на Δτ, а при отрицательном напряжении уменьшается на Δτ.
На каждый канал приходилось по нескольку ламп. Схемы получались сложными и громоздкими.
После войны были впервые опубликованы данные об электронных коммутаторах. Это были электронно-лучевые трубки, напоминающие осциллографические. Только вместо светящегося экрана в конце трубки по кругу стояли металлические пластинки. Для 24 каналов делалось 25 пластинок — по одной на каждый канал и еще одна для маркерного импульса.
В другом конце трубки помещалась электронная пушка. Отклоняющие электроды развертывали по кругу ее луч, заставляли его по очереди обходить все пластинки каналов.
Этот электронный коммутатор получил название — циклофон.
Ток в электронном луче слабый; чтобы увеличить его действие, пластинки каналов покрывались веществом с большой вторичной электронной эмиссией.
Рис. 6-23. Модуляция импульсов по фазе (фазово-импульсная модуляция — ФИМ).
Ни высота, ни ширина импульса не меняются, но в зависимости от модулирующего напряжения импульсы смещаются назад или вперед. Это смещение импульсов пропорционально мгновенному значению модулирующего напряжения.
Слабый электронный луч, падая на такую пластину, выбивал из нее в несколько раз усиленный электронный ток.
Одного и того же типа циклофон может быть применен и в передатчике, и в приемнике. В передатчике он смешивает сигналы от разных каналов, а в приемнике разделяет смесь, раздает ее по отдельным абонентам.
Можно еще упростить систему многократной импульсной передачи, если в передающем устройстве применить электронный коммутатор, который не только формирует и суммирует импульсы, но также и модулирует их. Такой универсальный коммутатор для передатчика был построен под названием циклодос.
Рис. 6-24. Схема циклофонного распределителя в передатчике конечной станции радиорелейной линии связи.
В левой части лампы расположены подогревный катод, испускающий электронный луч, сетка, управляющая яркостью луча, и ускоряющие аноды. Затем электронный луч проходит через две пары отклоняющих пластин, которые развертывают его по кругу. Через скважистую пластину электронный луч попадает на электроды, обозначенные цифрами от 1 до 24. Каждый электрод соответствует отдельному каналу связи. Интервалы времени между отдельными импульсами определяются всецело конструкцией циклофона и частотой тактового генератора, который подает напряжение на пластины развертки.
В циклодосе электронный луч описывает круги по аноду, в котором проделаны косые вырезы. Сколько каналов, столько и вырезов, плюс еще один более широкий маркерный вырез. За вырезами располагаются пластинки, воспринимающие удар электронного луча.
Когда модуляции нет, то луч описывает точную окружность и все импульсы отстоят на равном расстоянии один от другого. Модулирующее напряжение отклоняет луч в радиальном направлении. Он описывает теперь не окружность, а сложную кривую. Импульсы через прорези получаются то с опережением, то с отставанием относительно среднего своего положения. Это фазовая модуляция (рис. 6-23).
