komunikaciona tehnika ii · komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole...

Komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole

Javna ustanova Mješovita srednja elektrotehnička škola Tuzla

Sejfudin Agić

KOMUNIKACIONA TEHNIKA II

za 2. razred elektrotehničke

stručne škole -Interna skripta-

Tuzla, septembar/rujan 2010.

SADRŽAJ 1


SADRŽAJ

I. POGLAVLJE: UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE 3. 1. UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE 4. 1.1. MEĐUNARODNE UNIJE 5. II. POGLAVLJE: SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA 7. 2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA 8. 2.1. TELEGRAFIJA 8. 2.1.1. Istosmjerna telegrafija 8. 2.1.2. Izmjenična telegrafija 9. 2.1.3. Brzina telegrafisanja 10. 2.2. TELEFONIJA 11. 2.2.1. Prenos govora u jednom i dva smjera 11. 2.2.2. Telefonsko posredovanja 13. III POGLAVLJE: MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE 16. 3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE 17. 3.1. OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA 17. 3.1.1. Ugljeni mikrofon 18. 3.1.2. Telefonska slušalica 19. IV POGLAVLJE: ČETVOROPOLI I ŠUMOVI 20. 4. ČETVOROPOLI I ŠUMOVI 21. 4.1. ČETVOROPOLI 21. 4.1.1. Teorija četvoropola 22. 4.1.2. Pojačanje i slabljenje 22. 4.1.3. Serijska veza četvoropola 23. 4.1.4. Jedinice prenosa 23. 4.1.5. Nivoi 24. 4.1.5.1 Normalni generator. 55. 4.2. ŠUMOVI 25. 4.2.1. Termički šum elektronskih kola 25. 4.2.2. Intermodulacioni šum 26. 4.2.3. Šumovi nastali preslušavanjem 27. 4.2.4. Mjerenje šumova 27. 4.2.5. Odnos signal – šum 28. V POGLAVLJE: MODULACIJA I DEMODULACIJA 29. 5. MODULACIJA I DEMODULACIJA 30. 5.1. MODULACIJA 30. 5.1.1. Zašto vršimo modulaciju? 30. 5.1.2. Vrste modulacija 31. 5.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA 32. 5.2.1. KAM - Konvencionalna Amplitudska Modulacija 32. 5.3. UGAONE MODULACIJE 34. 5.3.1. Princip ugaone modulacije 34. 5.3.2. FM modulator 35. 5.3.3. PM modulator 36. 5.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA 36. 5.4.1. Demodulacija AM signala 36. 5.4.2. Detekcija AM signala 37. 5.4.3. Detekcija FM signala 38. VI POGLAVLJE: PASIVNI I AKTIVNI ELEKTRIČNI FILTRI 39. 6. PASIVNI I AKTIVNI ELEKTRIČNI FILTRI 40. 6.1. PASIVNI FILTRI 40. 6.1.1. Polućelija i ćelija filtra 40. 6.1.2. Pricip rada filtra 41. 6.1.3. LC – filtri k-tipa 42. 6.1.3.1. Filtri niskih frekvencija – NF 42. 6.1.3.2. Filtri visokih frekvencija – VF 44. 6.1.3.3. FPO – filtri propusnici opsega 44. 6.1.3.4. FNO – filtri nepropusnici opsega 46. 6.2. KANALSKI FILTRI 47. VII POGLAVLJE: VF TELEFONIJA 48. 7. VF TELEFONIJA 49.

SADRŽAJ 2


7.1. FREKVENTNA RASPODJELA KANALA 49. 7.2. DVOŽIČNO-ČETVOROŽIČNI PRENOS 52. 7.3. LINIJSKI POJAČAVAČI 52. 7.3.1. Napajanje energijom linijskih pojačavača 53. VIII POGLAVLJE: TELEFONSKI SIGNALI I APARATI 55. 8. TELEFONSKI SIGNALI I APARATI 56. 8.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL 56. 8.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog govornog signala 56. 8.1.2. Širina frekventnog opsega telefonskog kanala 57. 8.2. OTKRIĆE TELEFONA 58. 8.3. FUNKCIONALNE JEDINICE TELEFONSKOG APARATA 59. 8.3.1. Komutaciona jedinica 59. 8.3.2. Pozivna jedinica 59. 8.3.3. Biračka jedinica 59. 8.3.3.1. Biranje brojčanikom 60. 8.3.3.2. Biranje tastaturom 60. 8.3.4. Elektroakustička jedinica 61. 8.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA 61. 8.4.1. Induktorski telefonski aparat 62. 8.4.2. Automatski telefonski aparat – ATA 63. 8.4.3. Elektronski telefonski aparat – ETA 64. 8.4.3.1. ETA sa dekadnim biranjem tastaturom 64. 8.4.4. Ton-frekventni telefon 65. 8.4.5. Digitalni telefon 66. 8.4.6. Mobilni telefonski aparat 68. IX POGLAVLJE: KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE 70. 9. KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE 71. 9.1. ORGANIZACIJA I ELEMENTI TELEKOMUNIKACIONE MREŽE 71. 9.1.1. Hijerarhija komutacionih sistema 72. 9.2. BLOK ŠEMA KOMUTACIONOG SISTEMA 72. 9.2.1. Komutaciono polje 73. 9.3. SAOBRAĆAJ U KOMUTACIONOM SISTEMU 73. 9.4. PODJELE KOMUTACIONIH SISTEMA 74. 9.5. SIGNALIZACIJA SA OKOLINOM 74. 9.5.1. Signali za rad sa učesničkim aparatima – telefonima 74. 9.5.2. Signali za rad komutacionih sistema 75. 9.6. SISTEMI SIGNALIZACIJE 75. 9.6.1. Telefonski sistemi signalizacije 75. 9.7. MEĐUNARODNI TF. SAOBRAĆAJ 76. 9.7.1. Plan numerisanja 77. 9.7.2. Plan upućivanja saobraćaja 77. 9.8. SISTEMI EWSD 78. 9.8.1. Funkcije EWSD 78. 9.8.2 Mehanička konstrukcija. 80. 9.8.3. EWSD centrala Tuzla 81. Prilog I 82. Prilog II 82. Prilog III 84. 10. LITERATURA 85.

Uvod u (Tele) Komunikacije

Ne želeći ulaziti u detalje nabrojaćemo nekoliko istorijskih činjenica vezanih za telekomunikacije. Prvi telegrafski prenos podataka bio je ostvaren jednokanalno u niskofrekventnom - NF opsegu. Radovima Tesle i Pupina na rezonantnim kolima razdvojene su struje različitih frekvencija i stvorene osnove za prenos više podataka u različitim frekventnim opsezima, po istom prenosnom putu. Dakle, stvorena je visokofrekventna – VF, višekanalna telegrafija, a za njom telefonija, radiotehnika, TV tehnika, satelitski i bežični sistemi prenosa, Internet... Proizvodnjom telekomunikacione opreme se bave proizvođači širom svijeta te se nametnula potrebu za međunarodnom koordinacijom u proizvodnji i eksploataciji sistema veza. Takva koordinacije datira iz 1869. godine, kada je u Parizu osnovama međunarodna organizacija: UIT – Union Telegraphique Internationale – Međunarodna telegrafska unija. Danas preporuke i mišljenja, koja se odnose na tehničku i eksploatacionu stranu korištenja i proizvodnju telekomunikacione opreme, daju: CCITT – Comité consultatif international téléphonique et télégraphique – Međunarodni konsultativni komitet za telefoniju i telegrafiju i CCIR – Comité consultatif international des radiocommunications – Međunarodni konsultativni komitet za radio. Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter, zahvaljujući njihovoj vrijednosti i značaju postale su međunarodne obaveze.

1 poglavlje

NAUČITE NOVE POJMOVE

NF prenos, VF prenos, UIT – Union Internationale des Telecommunications, CCITT – Comité Consultatif International Téléphonique et

Télégraphique, CCIR – Comité Consultatif International des Radiocommunications.

UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE 4


1. UVOD U (TELE) KOMUNIKACIJE Riječ grčkog porijekla "TELEKOMINIKACIJE" znači: tele – daleko i comunicatio – saopštavanje, pa se pod time podrazumijeva prenos poruka na daljinu. Potreba za prenošenjem poruka stara je koliko i ljudski rod. Prenošenjem poruka, vijesti ili saopštenja, shvaćeno u najširem smislu kao komuniciranje, predstavlja veoma složen proces koji se temelji na signalima različitih oblika i značenja. Na osnovu ove konstatacije može se reći da signali predstavljaju namjerno izazvane određene fizičke procese koji u sebi nose željenu poruku. Tokom prenosa poruka osnovni cilj je da se poruka u obliku električnih signala prenese na neko mjesto, a da pri tome signal ostane što je moguće više vjeran samome sebi. Konstatovali smo već da signal predstavlja električni ekvivalent poruke koja se prenosi. U telefoniji se, na primjer, ova operacija obavlja linearnom transformacijom

zvučnog pritiska u električnu struju. U višekanalnoj telefoniji, pri prenosu TV slike, muzike i sl. u predajniku se obavljaju složene operacije čiji je cilj stvaranje signala koji odgovara takvim porukama. Zato se takvi signali nazivaju analognim signalima (grč. analogos – sličan). Ovi signali se odlikuju i osobinom da imaju beskonačan broj mogućih vrijednosti u nekom opsegu trenutnih vrijednosti. Savremene električne telekomunikacije, koje predstavljaju prenos poruka u obliku Morzeovih znakova ili govora, muzike, slike, podataka sa računara i slično datiraju od 24. maja 1884. godine, kada je Samjuel Morze ostvario prenos telegrafskih signala preko električnog voda između Vašingtoa i Baltimora. Početkom dvadesetog stoljeća su ostvarivene prve telefonske veza, a eksperimentima Herca, Tesle i Markonija omogućena je pojava i razvoj radio tehnike.

Slika 1.1. Šematski prikaz Hercovog eksperimenta

Sredinom dvadesetog vijeka u upotrebu ulazi televizija. Proširenjem telekomunikacija na cijelu Zemlju omogućili su optički kablovi i satelitske veze koje vezuju zemlje na različitim kontinenetima. Telekomunikacije na kraju dvadesetog vijeka obilježava razvoj mobilnih telekomunikacija i naročito Interneta posredstvom kojeg je moguće, pomoću računara, ostvariti prenos između bilo koja dva korisnika na Zemlji. Dakle, za oko 150 godina, od kada ova tehnička grana postoji, zahvaljujući genijalnosti i trudu velikog broja ljudi koji se bave telekomunikacijama ostvareno je nešto o čemu su pioniri ove nauke mogli smo sanjati. U skripti su obrađene osnovne komponente, kola i postupci na kojima počivaju savremene telekomunikacije, koje učenicima elektrotehničke škole treba da omoguće lakše praćenje i potpunije razumijevanje materije uže stručnih predmeta kao što su primopredajni radiouređaji, TV uređaji, visokoftekventne – VF veze i slično. 1876. je Aleksandar Graham Bel (1847–1922) patentirao telefon, a već 1882. učinjeni su prvi pokušaji da se poboljša iskorištenje prenosnih vodova upotrebom tzv. fantomske veze. Fantomska veza ili fantomski vod omogućava da se iz dva dvožična voda, spregnuta na odgovarajući način, dobije treći – fantomski vod. Ovaj

vod je u pogledu saobraćaja potpuno nezavisan od dvožičnih vodova koji ga formiraju, a potrošnja bakra za vodove se time smanjila na 33% po jednoj vezi. Očigledno je već na osnovu iznesenog primjera da su od svih uređaja koji omogućavaju prenošenje signala na velike daljine najveća materijalna ulaganje u cijenu vodova. Ako se ovome dodaju i troškovi za ljudski rad na polaganju kablova, razumljiva je tendencija da se nađe rješenje za što svrsishodnije i ekonomičnije iskorištenje prenosnih vodova. Nikola Tesla (1856–1943) u svom predavanju: Svjetlosna i druge pojave na visokim frekvencijama, održanom 24. februara 1893. u Franklinovom institutu, Filadelfija-SAD, prvi put analizirao mogućnost prenošenja signala na bazi električne rezonancije. Električna šema Teslinog bežičnog prenosa iz 1893. godine prikazana je na slici 1.2. njegova ideja da se elektromagnetni talasi proizvode pomoću oscilatornih kola i emituju preko antene, a na mjestu prijema prime pomoću antene i oscilatornih kola koja su u rezonanciji sa oscilatornim kolima predajnika, nalazi se u osnovi i današnjeg radio – prenosa. Mihajlo Pupin (1858–1935) prvi je 1895. predložio praktično rješenje korištenja električnih rezonantnih kola



za razdvajanje struja različitih frekvencija, koje teku po istom vodu.

Slika 1.2. Ekvivalentna šema Teslinog predajnika i prijemnika U to vrijeme bežična telegrafija je već dostigla određen zamah i ostvareni su uslovi za razvoj tehnike na bazi struje visokih frekvencija. Višestruko korištenje prostora za otpremanje i prijem signala na različitim talasnim dužinama bilo je riješeno pomoću međusobno usklađenih predajnika i prijemnika. Čim je ovako nešto bilo moguća izvesti u prostoru, nije bilo razloga da se ne može ostvariti i posredstvom bakarnih provodnika koji imaju mnogo pogodnije električne karakteristike nego prostor. Ovakve pretpostavke su prvi put potvrđene 1908. godine kada je Rumel eksperimentalno dokazao da se 6 telefonskih razgovora mogu prenijeti zajedničkim prenosnim putem, i to u isto vrijeme. Tom prilikom je ustanovljena i činjenica da za prenos žičanim vodovima nisu potrebne tako visoke frekvencije kao u slučaju bežičnog prenosa. Istovremeno se na istom problemu radilo i za potrebe armije SAD. G.O. Skvajer je uspio da realizuje dvije istovremene telefonske veze po istoj parici kabla dužine 11 km. Jedna telefonska veza bila je u prirodnom niskofrekventnom (NF) položaju, a druga je pomjerena u više frekventno područje. Otkrića do kojih su došli Rumer i Skvajer, kao i mnogi drugi, postavila su temelj jednoj novoj tehnici prenošenja govora na daljinu. Riječ je o tehnici istovremenog prenosa više nezavisnih poruka po zajedničkom prenosnom putu. Kako se ova tehnika bazira na korištenju struje visoke frekvencije (frekvencije izvan čujnog područja »20kHz), opšte su poznati i prihvaćeni termini visokofrekventni prenos ili skraćano VF prenos. Uređaji koji ovakav prenos omogućavaju nazivaju se visokofrekventnim uređajima ili kraće VF uređajima. Ovi termini odražavaju osnovni princip u prenosu i mnogo su tačniji od uobičajenog termina analogni prenos, koji se odnosi više na prirodu signala koji prenose određene poruke. Iz tog razloga mi ćemo u daljem izlaganju koristiti i klasične termine, kao što su VF uređaji i sl. Razvojem TV tehnike postignuti su novi rezultati u pogledu višestrukog korištenja linija. 1934. je u SAD izgrađen prvi eksperimentalni VF sistem sa koaksijalnim kablovima kapaciteta od 200 istovremenih telefonskih veza smještenih u frekventni opseg 60–1020kHz. Prvi koaksijalni kabl u Evropi položen je 1936. između Berlina

i Lajpciga (Njemačka) i omogućavao je 200 istovremenih telefonskih veza. Gledano sa današnjeg aspekta, VF uređaji nisu samo samo tehnički savršeniji već se njima mogu ekonomično riješiti i svi problemi koji se javljaju pri projektovanju telekomunikacionih veza. Ova tehnika će zato još mnogo godina, uglavnom u telefonskoj mreži, zadržati svoje mjesto. Pred tehničko osoblje, čija je specijalnost ova grana telekomunikacija, postavlja se zadatak da razvije principijelno nove sistema za tehniku sa frekventnom raspodjelom kanala, da postojeće sisteme dopune i da ih ekonomično održavaju. Npr. sistem sa oznakom V 10.000 za koaksijalne kablove ima gornjom graničnom frekvencijom od 60MHz. Ovaj sistem omogućuje da se jednim koaksijalnim kablom od 12 koaksijalnih parica ostvari istovremeni prenos 120.000 telefonskih kanala. Sa današnjeg aspekta, veze ovakvih kapaciteta mogu da pokriju potrebe i u dalekoj budućnosti.

1.1. MEĐUNARODNE UNIJE I KOMITETI

Telekomunikacije su širem smislu te riječi, privredna grana od velikog značaja u današnjem ekonomskom, političkom i kulturnom životu. Navedeni primjeri razvoja tehnike višekanalnog prenosa informacija pokazuju da se proizvodnji telekomunikacione oprema poklanja posebna pažnja. Veliki broj instituta i laboratorija u svijetu bavi se ovom problematikom i svoje rezultate ugrađuje u novija i savremenija rješenja. Činjenica da se proizvodnjom telekomunikacione opreme bavi više proizvođača širom svijeta nametnula je potrebu za međunarodnom koordinacijom u proizvodnji i kasnije eksploataciji sistema veza. Početak takve međunarodne koordinacije datira iz 1869. kada je u Parizu osnovama međunarodna organizacija Union telegraphique internationale – Međunarodna telegrafska unija. Ovoj organizaciji pristupilo je 20 država, čiji su predstavnici potpisali prvu: Konvenciju o korištenju telegrafije i Pravilnik. Od tada počinje uspješna međunarodna saradnja u oblasti telekomunikacija. 1869. se u Beču (Austrija) stvara Međunarodni biro telegrafskih uprava. Više konferencija je održano prije 1906. kada je u Berlinu 27 zemalja potpisalo prvu međunarodnu konvenciju o radiotelegrafiji. 1932. se u Madridu (Španija) stvara UIT – Union Internationale des Telecommunications – Međunarodna unija za telekomunikacije, koja zamjenjuje dotadašnje konvencije. Tada su izdati:

- Pravilnik o telegrafiji, - Pravilnik o telefoniji i - Pravilnik o radiosaobraćaju.

Poslije konferencije u Atlantik Sitiju (SAD) 1947. UIT postaje specijalizovana agencija Organizacije Ujedinjenih



nacija čime dobija važnost mjerodavnog i odgovornog savjetodavnog organa, koji reguliše sva pitanja iz oblasti telekomunikacija. Ova pitanja se kreću od domena eksploatacije i tarifa do raspodjele frekventnih opsega, tehničkih karakteristika uređaja, kao i novih tendencija u razvoju telekomunikacija. UIT se sastoji iz slijedećih organa: - Konferencije opunomoćenika, koja zasjeda svakih pet

godina i na njoj se donose odluke koje su vezane za nove konvencije i sl.

- Administrativnog savjeta, kojeg formiraju predstavnici

29 zemalja članica. Savjet se sastaje jedanput godišnje i stara se o sprovođenju odluka Konferencije.

- Redovne administrativne konferencije, koja se saziva

svakih pet godina. Ova konferencija vrši reviziju administrativnih pravilnika i sl.

- Generalnog sekretarijata, koji se bavi pitanjima

organizovanja sastanka, finansijama, dokumentacijom, publikacijama i sl.

- International Frequency Registration Board IFRB – Tijelo za međunarodnu registraciju frekvencija, formirano 1947. koje se bavi sistematskom registracijom frekvencija i daje zvaničnu internacionalnu saglasnost za njihovu eksploataciju.

- Međunarodnih konsultativnih komiteta, kojih u stvari

ima dva:

- Međunarodni konsultativni komitet za telefoniju i telegrafiju – CCITT Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique i

- Međunarodni konsultativni komitet za radio –

CCIR Comité Consultatif International des Radiocommunications.

Rad oba ova komitata sastoji se u davanju preporuka i mišljenja koja se uglavnom odnose na tehničku i eksploatacionu stranu problema vezanih za korištenja i proizvodnju telekomunikacione opreme. Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter, zahvaljujući njihovoj vrijednosti i značaju, one su postale međunarodne obaveze.

Sistemi za prenos signala

Izlaganja u ovom poglavlju predstavljaju stanje Telekomunikacija kao struke, problema koji ih opterećuju i eventualnih mogućih rješenja. Napravljena je klasifikacija sistema za prenos te objašnjeni principi i ideje na kojima oni počivaju. Dat je niz pojmova, definicija i naziva s namjerom da kroz ovakav opšti pogled, sva ona razmatranja koja slijede, učinimo pristupačnim. Verujemo da će izučavanjem ovih detalja i sklopova oni postati bliži čitaocu, te će ih lakše moći svrstati na neko mjesto u kompleksnom sistemu komuniciranja. Tako će lakše shvatiti njihova funkcionalna ulogu i detalje u njihovoj analizi. Prikazani su osnovni pojmovi i definicije telegrafije, fototelegrafije i telefonije.

2 poglavlje


istosmjerna i izmjenična telegrafija, višekanalna telegrafija, prenos govora u jednom smjeru, prenos govora u dva smjera, telefonsko posredovanje,

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA


8

2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

Danas postoji nekoliko različitih metoda koji se primjenjuju za prenošenje poruka električnim putem. U zavisnosti od karaktera poruka, od oblika u kome ih želimo prenijeti, a u saglasnosti sa tehničkim mogućnostima koristimo slijedeće metode komuniciranja:

- telegrafija, - telefonija, - faksimil, - televizija, - prenos podataka, - telekomanda, - telemetrija i - telesignalizacija.

Ovdje ćemo izložiti samo neke karakterističnie principe telegrafije, fototelegrafije i telefonije, koji se koriste u praksi, zato da bi izlaganja koja slijede mogla da budu praćena sa boljim razumijevanjem. O ostalim sistemima pogledati skriptu Komunikaciona tehnika za III razred.

2.1. TELEGRAFIJA Telegrafija je najjednostavniji i istorijski prvi po redu pronađen metod komuniciranja električnim putem. Sve pisane poruke, na bilo kom jeziku, mogu se predstaviti nekim određenim nizom simbola koji su uzeti iz jednog konačnog skupa. U ovom slučaju taj skup je alfabet. Sam princip prenosa je u suštini vrlo jednostavan: svakom od slova treba dodijeliti neki talasni oblik struje, dakle, utvrditi zakon korespondencije između simbola i signala i na taj način obaviti kodiranje poruke; na mestu prijema, obrnutom operacijom, dekodiranjem, dobija se originalna poruka.

2.1.1. Istosmjerna telegrafija Najjednostavniji i istovremeno najprostiji način je da se za telegrafiranje koristi istosmjerna struja. Takva principijelna šema prikazana je na slici 2.1.

Slika 2.1. Telegrafisanje istosmjernom - unipolarnom strujom

U prijemniku, koji može biti bilo kakav indikatorski sistem (analogni instrument, rele, pisač), prisustvom i odsustvom istosmerne struje u određenim intervalima vremena, može se predstaviti svaki simbol alfabeta. Tako, u najstarijem tipu koda, u Morzeovom alfabetu, slovu Z odgovara talasni oblik struje prikazan na slici 2.2.

Elementarni interval traje neko vreme T. Prisustvo struje se naziva znakom, a odsustvo pauzom. Znaci se sastoje od jednog elementarnog impulsa zvanog tačka ili tri spojena elementarna impulsa nazvana crtom. Pauza između znakova je uvek elementarna pauza, s tim što pauza između slova iznosi tri, a između riječi pet ele-mentarnih pauza.

Slika 2.2. Talasni oblik struje koji odgovara slovu Z u Morzeovom alfabetu

Za razliku od telegrafije istosmjernom strujom, koja se naziva i telegrafijom prostom ili unipolamom strujom, postoji i telegrafija dvostrukom, odnosno polarnom strujom. Principska šema i odgovarajući talasni oblik ovakvog signala prikazani su na slikama 2.3 i 2.4.

Slika 2.3. Telegrafisanje polarnom strujom

Slika 2.4. Talasni oblik polarne struje Morzeovog slova Z

Taster i

Taster i



9

Ovakva vrsta telegrafije ima prednost nad unipolamom zbog toga što su stanja koja odgovaraju pauzama definisana prisustvom struje drugog smjera. Prisustvo struje bolje definiše pauzu nego njeno odsustvo, zbog uticaja eventualnih smetnji, pošto je stepen tačnosti u očitavanju ovakvog znaka na prijemu znatno veći.

2.1.2. Izmjenična telegrafija

Posebnu vrstu telegrafije predstavlja telegrafija izmjeničnom strujom. Razlikujemo dvije vrste:

- jednofrekventnu, i - dvofrekventnu telegrafiju.

Na slici 2.5 piikazana je principska šema jednofrekventnog telegrafa.

Slika 2.5. Telegrafisanje jednofrekvetnom strujom

Slika 2.6. Talasni oblik jednofrekventne i unipolarne struje

Na slici 2.6 prikazan je talasni oblik signala koji odgovara Morzeovom slovu "n" u slučaju jednofrekventnog rada. Ovaj metod poznat je i pod nazivom ICW (Interrupted Continuous Wave). Na slikama 2.7 i 2.8 data je odgovarajuća šema i oblik signala za slučaj dvofrekventne telegrafije, koji se često naziva skraćenicom FKS (Frequency Shift Keying).

Slika 2.7. Telegrafisanje dvofrekventnom strujom

Slika 2.8. Talasni oblik a-dvofrekventne i b-unipolarne struje Telegrafiranje izmjeničnom strujom pruža jednu izvanrednu mogućnost: jedan vod može da se iskoristi za istovremeni prenos više nezavisnih telegrafskih poruka. Takva vrsta prenosa u svom sasvim uproštenom obliku prikazana je na slici 2.9, a poznata je pod imenom telegrafskog multipleksa ili višekanalna telegrafija. Ovdje je razmotren, kao prostiji, primjer jednofrekventne telegrafije.

Taster i

Jednofrekventna

Istosmjerna

Tasteri

Istosmjerna

Dvofrekventna



10

Slika 2.9. Principska šema sistema višekanalne telegrafije

Dva istovremeno prisutna signala na liniji, čije su frekvencije f1 i f2 različite, mogu se pomoću električnih filtara (Φ1, Φ2 ...) razdvojiti i koristiti isti prenosni put (vod) za prenos dvije nezavisne telegrafske poruke. Naime, za prvi kanal, koristi se frekvencija f1, a za drugi f2. Filtar F1 propušta samo signal čija je frekvencija f1. a filtar F2 signal frekvencije f2. Na taj način, bez obzira kako izgleda složena struja na prenosnom vodu, signali se filtrima odvajaju na prijemu, svakom zasebnom korisniku kojem su namjenjeni.

Ovakvim postupkom postiže se znatna ušteda u izgradnji prenosnog puta, a povećanje broja kanala može se vršiti dotle dok fizičke karakteristike prenosnog puta to dozvoljavaju. Na kraju, razmotrimo funkcionisanje jedne telegrafske veze, npr. pomoću istosmjerne struje, kako je prikazano na slici 2.10b. Na mjestu predaje operator pritiskom na taster ostaruje da kroz električni vod teče istosmjerna struja. Ova struja, na mjestu prijema, aktivira pisač koji na traci od papira prikazanoj na slici 2.10.a, koja se kreće konstantnom brzinom, ispisuje kombinacije tačaka, crta i pauza.

Slika 2.10. a-zapis na telegrafskom papiru, b-principi rada telegrafa

2.1.3. Brzina telegrafisanja Ako se za prosječnu dužinu riječi uzme riječ od 4 slova, plus pauza između riječi, onda se npr. ručnim kucanjem Morzeovog koda istosmjernom telegrafijom može poslati 15 – 30 riječi/minuti. Sa porastom potreba u telegrafskom saobraćaju stvarana su i nova rešenja, pri čemu se uvjek težilo da se poveća brzina slanja slova i da se eliminiše što je moguće više subjektivni elemenat unesen prisustvom čoveka. Naime, poznata je telegrafija "na sluh", gde na mjestu prijema tačkama i crtama odgovaraju akustični signali u vidu tona kraćeg i dužeg trajanja. Slušajući te isprekidane tonove, operator piše poruku. Dakle, on je prijemnik, a samim tim se ne može izbjeći uticaj svih subjektivnih ljudskih elemenata. Pokretani tim razlozima, stručnjaci su stvorili mašinske sisteme za kodiranje i dekodiranje poruka. Oni su u stanju da prenesu oko 100 i više riječi/minutu. Sa

razvojem ovih sistema razvijani su i novi kodovi:

- Morzeovog kod, - 5-značni tzv. start-stop kod, - Siemens-Hellov kod i drugi.

U petoznačnom kodu svakom slovu odgovara određena kombinacija elementarnih znakova i pauza čije je trajanje jednako ukupnoj dužini trajanja 5 elementarnih znakova, odnosno pauza. Na slici 2.11. prikazan je kod koji odgovara slovu "z" u ovoj azbuci. Tim sistemom moguće je napraviti ukupan broj kombinacija 25 = 32, Što je dovoljno za prenos slova i cifara engleskog alfabeta.



11

Slika 2.11. Talasni oblik struje slovu Z u 5-značnom kodu Poseban korak u razvoju telegrafije napravljen je uvođenjem telegrafskih pisaćih mašina – teleprintera. U stvari, tek ovaj postupak odgovara punom smislu riječi telegrafija: operator na mestu predaje kuca tekst na mašini, a na udaljenom mestu prijema isti takav teleprinter otkucava na papiru tekst identičan poslanom. Tako je eliminisan ljudski faktor i povećana brzina telegrafisanja. U svrhu poređenja raznih sistema i za njihove proračune definisan je pojam brzina telegrafisanja: to je ukupan broj elementarnih znakova i pauza poslan u jedinici vremena, pri čemu je za jedinicu brzine telegrafisanja usvojen jedan elementarni interval u jednoj sekundi. Ta jedinica je nazvana baud, prema francuskom inženjeru Baudotu (E. Baudot je 1874. pronašao aparat sa 5-značnim kodom, koji je mogao da radi i kao multipleks od 2, 3, 4 ili 6 kanala).

Slika 2.12. Brzina telegrafisanja signal iznosi 1/T (baud)

T – trajanje elementarnog intervala izraženo u sekundama Primjer: Neka je frekvencija ponavljanja impulsa sa slike 2.12 f=25Hz. To znači da je T=20 ms, pa je brzina telegrafisanja ravna:

vt= 1/T = 50 bauda. Telegrafske sisteme danas koriste PTT organizacije za javni saobraćaj, dok specijalne organizacije, kao što su vojska, železnica i druge primenjuju telegrafiju za svoje interne potrebe. Od prvih dana razvoja radiokomunikacione službe, telegrafija se pokazala vrlo prikladnom u korišćenju ovakvog transmisionog puta. Stoga se i danas rad u mornarici i novinskim agencijama ne može ni zamisliti bez radiotelegrafije. Interesantno je ipak napomenuti da je telegrafski saobraćaj u konstantnom opadanju. Tako je Western Union Telegraphe Co. zabilježila 1967. godine opadanje svog telegrafskog saobraćaja za čitavih 60% u odnosu na saobraćaj krajem drugog svetskog rata. Međutim, zahvaljujući postojanju teleprintera razvijena je javna telegrafska služba poznata pod imenom telex (teleprinter exchange). U njoj se teleprinteri, baš isto kao i telefonski aparati, vezuju na automatske centrale i veze se između pretplatnika u raznim gradovima i zemljama uspostavljaju jednostavno

biranjem pretplatničkog broja. Ova služba u posljednje vrijeme bilježi sve veći i veći saobraćaj, jer u odnosu na telefoniju ima i određenu prednost. Naime, dokumenat o poslatoj poruci uvek postoji što je od značaja za razne poslovne organizacije.

2.2. TELEFONIJA Neposredniji, kompleksniji i atraktivniji vid komuniciranja od telegrafije omogućen je uspješnim realizacijama prenosa govora na daljinu. Dva partnera mogu da vode direktni razgovor kao da su jedan pored drugog i u takvom razgovoru jedan govornik može da uputi drugom od 100 – 200 riječi/minutu, što je samo nešto više nego što se postiže telegrafijom. Ali, međusobni kontakt partnera je neposredniji: slušalac prepoznaje sagovornika po glasu i čak osjeća njegove emocije. Stoga je ova vrsta komuniciranja "bogatija" od telegrafije. Kad je riječ o prenosu poruka u telefoniji, mora da se istakne bitna razlika u odnosu na telegrafiju: 1. U telegrafiji prenosima diskretne poruke

sastavljene od simbola iz konačnog njihovog skupa, alfabeta. Njih smo kodirali i prevodili u električne signale, proporcionalno u odnosu jedan prema jedan. Prema tome, imali smo i konačan skup električnih signala različitih, talasnih oblika, dakle, isto onoliko koliko i slova.

2. U telefoniji prenosimo kontinualne ili analogne

poruke i signale. Poruka izražena govorom je kontinualna vremenska funkcija. Stoga, takav treba da bude i električni signal. Takve vremenske funkcije, koje predstavljaju govor, odnosno odgovarajuće signale, pripadaju jednoj klasi funkcija i pojavljuju se u neograničenom broju različitih formi. To predstavlja suštinsku razliku u odnosu na diskretne sisteme.

Prema tome, moraju postojati naprave koje omogućuju kontinualnu konverziju govora u signal i obrnuto. Te naprave, kao što su npr. mikrofon i slušalica, nazivaju se pretvaračima. O svemu ovome biće još dosta govora, pa ćemo videti da se, uz određene uslove, i kontinualne poruke mogu prenositi diskretnim sistemima prenosa.

2.2.1. Prenos govora u jednom

i dva smjera Na slici 2.13. prikazana je principska šema na osnovu koje je moguće preneti govor u jednom smjeru prenosa. Na lijevom dijelu slike predstavljen je mikrofon, a na desnom slušalica ili telefon. U mikrofonu, elastična dijafragma D1 vibrira pod uticajem promjenljivog pritiska koji na nju vrši zvučni talas. Ona je čvrsto vezana sa klipom K1, koji može da se pomjera u cilindru C.



12

Slika 2.13. Principska šema koja prikazuje prenos govora u jednom smjeru

Ovaj je ispunjen ugljenim zrncima čija je osobina da se otpornost između kontakta K1 i K2, koja čini dio električnog kola u kome je baterija U, mijenja kad se mijenja pritisak koji K1 izaziva na zrnca. Ako je pritisak veći, otpornost je manja i obrnuto. Dakle, kad ne postoji zvučni pritisak na dijafragmu D1 kroz kolo teče konstantna istosmjerna struja. Počne li pritisak uslijed prisustva zvuka da se mijenja, mijenja se i otpornost između K1 i K2, a samim tim i struja koja teče kroz kolo. To je prikazano slikom 2.14.

Slika 2.14. Struja kroz kolo sa slike 2.13 Dakle, ostvarena je analogna pretvaranje zvučnog pritiska govora u strujni električni signal. Ova struja sada pobuđuje elektromagnet E. On privlači čeličnu dijafragmu slušalice D2 u ritmu promjene električnog signal — struje te tako vibrira i dijafragma D2 i proizvodi zvučni pritisak, koji proizvodi zvučni talas i pobuđuje ljudsko uho. I ovde je, dakle, pretvaranje signala u zvučni pritisak analogan, kontinualan.

Pritisak zvuka izazvan dijafragmom D2 na taj način, sličan je pritisku koji je pobudio dijafragmu D1 pa je govor, naravno manje ili više vjerno prenesen. Izloženi primjer pokazuje kako je moguće prenijeti govor u jednom smjeru prenosa. S obzirom na to da se razgovor – konverzacija u telefonskoj vezi vodi obostrano, pogledajmo principsku šemu koja to omogućava. Kako je prikazanao na slici 2.15. mikrofoni MA i MB jednog i drugog govornika vezani su u lokalna kola, tako da svaki od njih ima nezavisno napajanje lokalnom baterijom E. Na taj način, kroz datu vezu od mjesta A do B ne teče istosmjerna struja. Transformatori TA i TB su specijalni, tzv. diferencijalni transformatori. Govornik koji govori ispred mikrofona MA, izazvaće u svom lokalnom kolu promjenljivu istosmjernu struju, čiji je tok prikazan na slici 2.14. Zahvaljujući prisustvu transformatora, samo promjenljivi dio struje izazvane promjenom pritiska u mikrofonu MA indukuje promjenljivu elektromotornu silu na krajevima a-a' sekundara transformatora TA. Ova proizvodi - generiše odgovarajuću struju u kolu kojim su vezani sagovornici A i B te će ta struja pobuditi slušalicu SB i govor će biti prenesen.

Slika 2.15.- Principska šema koja prikazuje prenos govora u dva smjera

Za razliku od slušalice na slici 2.13, ova slušalica mora da ima stalni magnet, koji u odsustvu struje u njoj, drži njenu membrabu – dijafragmu privučenu u srednji položaj. Naravno, raste li izmjenična struja i ukoliko je ona takvog smjera da potpomaže dejstvo

stalnog magneta, membrana slušalice SB biće još više privučena. U obrnutom slučaju, ona će odstupiti od svog centralnog položaja na drugu stranu.

INCIDENTNI TALAS TALAS POBUĐEN SA D2



13

Konstrukcija sa diferencijalnim transformatorom uvedena je radi efekta poznatog pod nazivom lokalni efekat. Naime, kad govornik govori ispred mikrofona MA, postoji mogućnost da sam sebe čuje u sopstvenoj slušalici. Ali, ukoliko je kolo u kome se nalazi slušalica SA simetrično u odnosu na sekundar transformatora, ova pojava će se izbjeći. Ako tačka c dijeli sekundar na dva električki identična djela i ako je pomoćna impedansa ZB, koja se zove balansna impedansa ili balansni vod, jednaka impedansi ZA koju ima linija, jasno je da će potencijalna razlika na krajevima slušalice c—d, koju bi prouzrokovale struje iz mikrofona MA, biti uvjek jednaka nuli. Naravno, sve što je rečeno za smjer prenosa A – B, važi i za smer prenosa B – A, pa se na taj način omogućava obostrana razmjena govora.

2.2.2. Telefonsko posredovanje Jedan od posebnih, ali osnovnih problema u telefoniji, predstavlja uspostavljanje veze između dva govornika, odnosno pretplatnika. Uređaji koji ovo omogućava nazivaju se telefonske centrale. Razlikujemo dva tipa centrala, a prema tome i dvije vrste telefonskog

saobraćaja, odnosno kako se to kaže dvije vrste posredovanja u uspostavljanju veze:

1. manuelno posredovanje, i 2. automatsko posredovanje.

Svaki od ovih sistema ima svoje specifičnosti i njima ćemo posvetiti posebnu pažnju u drugim poglavljima ove skripte. Ovdje ćemo razmotriti osnovne principe i funkcionalne dijelove. 1. Manuelno posredovanja podrazumijeva da operator

u telefonskoj centrali, na koju su vezani svi pretplatnički aparati, na poziv pretplatnika i njegov usmeni zahtjev, manuelnim putem (ručno) pomoću kratkospojnika ili preklopnika prespaja vezu sa drugim, željenim pretplatnikom.

Treba uočiti neke bitne operacije: pretplatnik mora pozvati centralu i kazati s kim želi da govori, operator mora pozvati željenog pretplatnika, uključiti ga u zahtjevanu vezu i po završetku razgovora veza mora da se raskine i vrati u prvobitno stanje, koje je u stvari stanje pripravnosti za novu vezu. Šema telefonskog aparata koji se koristi u manuelnom posredovanju, kao i veza između dva pretplatnika prikazana je na slici 2.16.

Slika 2.16. Šema induktorskog telefonskog aparata za manuelno posredovanje i način ostvarenja veze pretplatnika A i B Pretplatnički aparat se sastoji od mikrofona MA, slušalice SA, diferencijalnog transformatora TA, pomoćne balansne impedanse ZA, induktora IA, zvonca Zv i viljuške sa kontaktima 1-5, na kojoj stoji mikrotelefonska kombinacija. Njenim podizanjem aktiviraju se dva preklopnika vA. Kada pretplatnik A želi da pozove pretplatnika B, on okreće ručicu induktora koji proizvodi izmeničnu struju, čija je frekvencija oko 18 Hz. Tada se automatski raskida veza 1-3 kontakta IA, a uspostavlja kontakt 1-2, koji kratko vezuje lijevi dio aparata pretplatnika A. U pretplatničkom aparatu B, ako je on direktno vezan sa aparatom A, dakle bez posredstva Manuelne telefonske centrale – MTC, pozivna struja proriče kroz kolo zvonca Zv i akustički signal poziva pretplatnika B.

Vrši li se posredovanje putem centrale MTC, operator poseduje identičan telefonski aparat, pa on čuje poziv i zatim, manuelnim putem, opet pomoću induktora poziva pretplatnika B. Kada ovaj podigne mikrotelefonsku kombinaciju sa njene viljuške, prorade prekidači vB. Na jednom od njih raskida se kontakt 1—3 i zvonce prestaje da zvoni, a uspostavlja se kontakt 2—3 i u kolu mikrofona kontakt 4—5. Time je veza uspostavljena i razgovor – konverzacija može da počne. Što se tiče pretplatnika A koji je pozivao, nije važno u kom je položaju za vreme poziva bila njegova mikrotelefonska kombinacija. Ovde su, kao što je to bilo objašnjeno u vezi sa slikom 2.15, mikrofon i slušalica vezani diferencijalnim sistemom da bi se spriječio lokalni efekat.



14

Slika 2.17. Ostvarenje veze automatskih telefonskih aparata – ATA u automatskom telefonskom saobraćaju pretplatnika A i B

ATA PRETPLATNIK A A

ATA PRETPLATNIK A B



15

2. Sasvim je drugačiji karakter posredovanja u automatskom saobraćaju. Ovde se sve operacije, karakteristične za uspostavljanje neke veze, obavljaju automatski, zahvaljujući specijalnoj konstrukciji telefonskog aparata i konstrukciji automatskih telefonskih centrala. Na slici 2.17. prikazana je detaljna šema ovakvog telefonskog aparata i princip uspostavljanja veze sa drugim pretplatnikom posredstvom automatske telefonske centrale – ATC.

Posmatrajmo telefonski aparat pretplatnika A. On se sastoji od: mikrofona MA, slušalice SA, viljuške na koju se postavlja mikrotelefonska kombinacija, čije podizanje aktivira preklopnik vA, kondenzatora CA, zaštitnog otpornika ZZ zvona Zv, pomoćne impedanse ZA, brojčanika sa ciframa 1, 2, ..., 8, 9, 0 i njegovih kontakta nsi, nsr i nsa. Sa ATC je označen blok koji predstavlja automatsku telefonsku centralu. Da bi se uspostavila neka veza, obavljaju se sledeće operacije: kada pretplatnik A digne mikrotelefonsku kombinaciju, kratko se spoje kontakti 1—2—3 preklopnika vA,. Tada se obrazuje kolo istosmjerne struje: plus pola baterija E u centrali – rele Ra — pretplatnička žila a — kontakt nsi — kontakti 1—2 — mikrofon — sekundar transformatora Tr, pretplatnička žila b — rele Ra — minus pol baterije E u centrali. Ovom operacijom obavljene su dvije stvari: mikrofon se napaja strujom, a u centrali je proradilo rele Ra. Aktiviranje ovog relea prouzrokuje: zauzimanje birača, koji je šematski prikazan i označen sa B i uključenje u vod pretplatnika A generatora izmjenične struje frekvencije 450Hz iz ATC. Ova struja je isprekidana u ritmu Morzeovog slova "a" i pretplatnik A čuje u svojoj slušalici odgovarajući isprekidan ton (tačka – crta). To ga obavještava da je centrala slobodna i spremna da primi njegove dalje zahtjeve. Ukoliko centrala nije slobodna, umesto tona isprekidanog u ritmu slova "a", pretplatnik A dobija ravnomjerno isprekidan ton frekvencije 450Hz. Kad pretplatnik čuje da je centrala slobodna, počinje bi-ranje željenog sagovornika. Svaki pretplatnik ima svoj karakterističan broj koji je sastavljen od kombinacije

cifara na brojčaniku. Okretanjem brojčanika u smjeru kazaljke na satu do njegovog krajnjeg položaja, on se pomoću jedne opruge navije. Tom prilikom zatvori se kontakt nsa, pa se lijevi deo šeme aparata kratko spoji. Na taj način, biranje ne utiče na slušalicu i istovremeno u kolu istosmjerne struje do centrale nalazi se manja otpornost. Puštanjem brojčanika da se slobodnim okretanjem vrati u svoj prvobitni položaj, otvara se kontakt nsr koji ostaje u tom položaju sve dok se brojčanik ne zaustavi. O ulozi ovog kontakta biće još riječi. Istovremeno, slobodnim vraćanjem brojčanika utiče se na ekscentar e, koji pre-kida kontaktom nsi kolo istosmjerne struje onoliko puta koliko to označava izabrana cifra. Na taj način šalju se signali biranja u obliku impulsa u centralu. Objasnimo sad kako se uspostavlja veza. U slučaju da je pretplatnik koji se traži zauzet, centrala šalje pretplatniku A znak zauzeća. To je ravnomjerno isprekidani ton čija je frekvencija 450 Hz. Ako je pretplatnik B slobodan, centrala šalje preko njegovih žila a i b pozivnu struju čija je frekvencija između 16 Hz i 25 Hz. Ova struja prolazi kroz kondenzator CB i kalem zvona ZB, koji obrazuju serijsko oscilatorno kolo. Akustički signal poziva pretplatnika B. Istovremeno, centrala šalje istu ovakvu struju pretplatniku A, čime ga obavještava da je uspostavljena veza sa pretplatničkim aparatom B. Kada pretplatnik B digne mikrotelefonsku kombinaciju, kroz njegov vod i mikrofon protiče istosmjerna struja za napajanje mikrofona. Istovremeno ova struja aktivira rele Rb koji prekida slanje pozivne struje i razgovor može početi. Za vreme razgovora, kroz liniju teče promjenljiva istosmjerna struja, nastala sabiranjem – superpozicijom konstantne struje napajanja i govornih struja. Kada se razgovor završi, spuštanjem mikrotelefonskih kombi-nacija A i B, raskidaju se oba kola istosmjerne struje, a relei Ra i Rb otpuštaju svoje kotve i svi organi se vraćaju u prvobitni, neaktivan položaj.

Model telekomunikacione veze

Izlaganja u ovom poglavlju će se baviti problemima teorijskih modela telekomunikacionih sistema. Jedan od prvih takvih, univerzalnih modela, je predložio Šenon, pa prema njemu nosi naziv Šenonov model telekomunikacionog sistema. Najjednostavniji model se sastoji od predajnika, prenosnog puta i prijemnika. Prenosni put, u ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik obezbjeđujući da se premoste potrebna rastojanja u prostoru. Posebno ćemo obraditi tipični predajnik – telefonski mikrofon i prijemnik – telefonsku slušalicu, koje susrećemo u svim telefonskim aparatima. Na kraju ćemo reći nešto o ekonomičnosti i pouzdanosti jedne telekomunikacione mreže.

3 poglavlje


predajnik – prenosni put – prijemnik, zvučni talas, ugljeni mikrofon, telefonska slušalica, magnetno polja "govorne" struje.

MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE 17


3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE

Jedan od odgovora na pitanje: Šta su telekomunikacije? je sadržan u definiciji koju je usvojila Međunarodna unija za telekomunikacije – UIT. Telekomunikacije podrazumijevaju: "... bilo kakav prenos, otpremanje ili prijem znakova, slike, zvuka, ili ljudskih saznanja na bilo kakav način preko vodova, radija, vizuelnim ili drugim elektromagnetnim sistemima"

Termin telekomunikacije odnosi se, prema tome, na oblast elektrotehnike koja se bavi problemom prenošenja poruka na daljinu. Poruke su zapisi nizova simbola iz nekog pisanog ili numeričkog alfabeta u izvornom ili obično električnom obliku. Treba razlikovati pojam poruka od pojma informacija. Svaki niz znakova čini neku poruku, koja može sadržati ili ne sadržati odgovarajuću količinu informacije za onoga kome je upućena. Dakle, poruka je nosilac informacije, a sama informacija predstavlja količinu (ne)očekivanog događaja u odaslanoj/primljenoj poruci.

3.1. OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA

Najjednostavniji model telekomunikacione veze prikazan je na slici 3.1. Ovaj model se sastoji iz samo tri bloka – predajnika, prenosnog puta i prijemnika. Prenosni put, u ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik obezbjeđujući da se premoste potrebna rastojanja u prostoru.

Detaljniji model telekomunikacione veze prikazan je na slici 2.2. Ovaj model omogućava nam da bliže definišemo proučavani problem prenošenja poruka na daljinu, da razumijemo funkciju svakog dijela sistema, a samim tim i da shvatimo sve bitne faze procesa koji se odvija. Izvor poruke podrazumijeva bilo kakav izvor poruke koju treba prenijeti korisniku. Poruke mogu biti izgovorene riječi, brojevi, muzika, mirne i pokretne slike i sl. Predajnik ima zadatak da poruku pretvori u električni signal podesan za prenišenje. Električni signal može biti u analognom i digitalnom obliku i kao takav on predstavlja električni ekvivalent prenošene poruke i u takvoj formi se lakše prenosi ili jedino tako može da se prenese.

Slika 3.1. Najjednostavniji prikaz komunikacionog sistema

Slika 3.2. Opšti model komunikacionog sistema

U slučaju, npr. telefonije ova se operacija izvodi tako što se posredstvom mikrofona akustička energija ljudskog glasa pretvara u elektromotornu silu čija vremenska promjena odgovara promjeni intenziteta zvučnog polja. Prenosni put predstavlja sredinu kroz koju se signal prenosi od predajnika do prijemnika. To može biti fizički vod, u telefonskim komunikacijama simetrična parica,

četvorka ili koaksijalna parica, ili prostor kroz koji se prostire radiotalas (elektromagnetni talas), optički kablovi, niz pojačavača itd. Prenosni put je inače mjesto gdje se javljaju osnovne teškoće pri prenošenju signala i koje se manifestuju na razne načine u prijemniku.

PREDAJNIK PRIJEMNIKPRENOSNI PUT

PREDAJNIK IZVOR PORUKE

PRIJEMNIK KORISNIK

IZVOR ŠUMA

KANAL VEZE

SIGNAL

PRENOSNI PUT



Jedna od tih teškoća manifestuje se, npr. tako što primljena poruka na izlazu iz prijemnika nije ni slična, ni podudarna sa porukom na ulazu u predajnik. U prenosnom putu se javljaju i drugi efekti koji mijenjaju oblik odaslane poruke, pa prema tome otežavaju njen prenos, a jednim se imenom nazivaju šumovi. Šumovi su na slici 3.2 prikazani kao blok izvor šuma, ali na žalost to nije jedino mjesto gdje oni nastaju. Nešto više o šumovima slijedi u narednim poglavljima. Kanal veze je skup tehničkih uređaja koji obezbjeđuju nezavisnu predaju date poruke po zajedničkom prenosnom putu. Za razliku od prenosnog puta, kanal veze predstavlja istosmjernu vezu. Višekanalni prenos podrazumijeva istovremeno komuniciranje više korisnika zajedničkim prenosnim putem, a da jedan drugom ne smetaju, tzv. multipleksni prenos

3.1.1. Ugljeni mikrofon U telefonskim aparatima koriste se ugljeni mikrofoni, koji se sastoje od membrane, ugljenog praha (ili zrnaca) i posude za prah, kao na slici 3.3. Ova tri dijela smještena

su u metalnu kutiju, najčešće konusnog oblika, koja se onda naziva mikrofonska kapisla. Membrana ugljenog mikrofona može biti od poliranog tvrdog ugljena ili od metala (npr. aluminijum). Membrana se izrađuje tako da ima dovoljnu čvrstoću i elastičnost kao bi reagovala na električna treperenja. Često se u sredinu membrane postavlja ugljena pločica kojom se poboljšava dodir između membrane i ugljenog praha. Ima više razloga koji idu u prilog upotrebi ugljenih zrnaca umjesto nekog drugog materijala, npr. - ugalj nema tečno agregatno stanje, pa ne može doći

do pojave da se zrnca "‘zapeku" jedno za drugo, - na mjestima gdje se zrnca dodiruju javljaju se struje

velike gustine, pa samim tim i visoke temperature, koje ugalj izvanredno dobro podnosi,

- ugalj ima veliku električnu otpornost, što omogućava paralelno vezivanje velikog broja zrnaca, čime se poboljšava kvalitet rada mikrofona.

Posuda za ugljeni prah ili zrnca pravi se od uglja ili metala. Oko posude je namješten filcani omotač koji dopire do membrane, a služi da zaštiti prah od ispadanja i da smanji nepotrebo treperenje membrane.

Slika 3.3. Presjek i princip rada ugljenog mikrofona

Princip funkcionisanja ugljenog mikrofona je slijedeći: Da bi mikrofon uopšte mogao da radi potrebno je da kroz njega protiče istosmjerna struja, zbog čega nam je potreban napon napajanja Uo. Kada na membranu mikrofona djeluje zvučni talas, ugljena zrnca bivaju izložena promjenljivom mehaničkom pritisku. Pošto se zrnca nalaze stisnuta jedno do drugog mijenja se otpornost kontakta između njih, pa se samim tim mijenja i intenzitet struje u kolu. Sada se stalnoj (istosmjernoj) struji, koja je tekla iz plus pola izvora U0, kroz mikrofon i primar transformatora, sabira – superponira još jedna promjenljiva struja, čija vremenska promjena odgovara vremenskoj promjeni zvučnog pritiska, te se dobije prikaz kao na slici 3.4. Dakle, mikrofon ostvaruje ulogu akustično – električnog pretvarača.

Slika 3.4. Vremenski prikaz struje mikrofona

Samo onaj dio govorne – vremenski promjenljive struje, koji se pojavi na primaru transformatora bude transformiran na sekundar i dalje se prenosi po prenosnom putu.

Membrana Zvuk

Izolator

Ugljena zrnca

Izlaz na telefonsku paricu

a

b



Dobar mikrofon treba:

- biti osjetljiv, tj. on mora i pri slabim zvučnim talasima izazvati srazmjerno jake promjene struje,

- da vjerno i razumljivo pretvara poruke, - da vjerno odražava treperenje zvučnog talasa u

cijelom opsegu frekvencija važnom za ljudski govor (20Hz – 20kHz) iako je to teško postići,

- da ima vjernu i linearnu karakteristiku u opsegu frekvencija od 300Hz – 3400Hz.

Pretvaranjem kroz mikrofon često se određene govorne frekvencije bolje prenose, dok se druge jako slabe. U stvari, zbog nesavršenosti mikrofona govorna energija istog zvučnog pritiska, ali različitih frekvencija, proizvodi u mikrofonu struju različitih električnih napona. Ova pojava poznata je pod nazivom izobličenja. Prednosti ugljenih mikrofona nad drugima su: - njihova osjetljivost i njihovo djelovanje je

ekvivalentno djelovanju pojačavača. Smatra se da ugljeni mikrofon primljenu zvučnu energiju predaje dalje u obliku električne energije koja je oko 100 puta veća od primljene,

- mikrofoni izvedeni na elektrodinamičkom, piezoelektričnom i sličnim principima ponašaju se kao oslabljivači (atenuatori) i da bi uopšte mogli da se koriste zahtijevaju upotrebu pojačavača,

- ugljeni mikrofoni neuporedivo su jeftiniji od drugih tipova mikrofona.

3.1.2. Telefonska slušalica

Prijemnik, sa slike 3.2. obavlja operaciju suprotnu predajniku, tj vrši električno – akustičnu konverziju i pretvara električni signal u zvučnu poruku. U telefoniju funkciju prijemnika obavlja slušalica. Za razliku od mikrofona, koji akusičku energiju ljudskog glasa pretvara u struju promjenljivog intenziteta, zadatak je slušalice da električne oscilacije pretvori u zvučne. Ona, u stvari, pretvara električnu energiju u zvučnu, reprodukujući glasove izgovorene ispred mikrofona i prenosi ih uslijed treperenja vazduha do ljudskog uha. Slušalica se sastoji od:

- stalnog magneta, - elektromagneta, i - membrane.

Ovi dijelovi su smješteni u metalnu kutiju valjkastog oblika koja se naziva telefonska kapisla, kao što je prikazano na slici 3.5.

Slika 3.5. Dijelovi telefonske slušalice

Stalni magnet u telefonskoj slušalici ima oblik potkovice sa nastavcima na koje se postavljaju namotaji elektromagneta. Ovi namotaji su međusobo vezani u seriju i njihov otpor najčešće iznosi 2x27 Ω. Membrana se pravi od mekog željeza i ona, u stvari, predstavlja kotvu elektromagneta. Da bi se spriječila korozija, membrana se zaštićuje nekom od antikorozivnih metoda. Rastojanje između membrane i nastavka sa namotajima elektromagneta fabrički je podešeno i ne može se tokom eksploatacije mijenjati. Princip funkcionisanja slušalice je slijedeći: Za vrijeme mirovanja, tj. dok slušalica ne radi, membrana se pod uticajem magnetno polja stalnog magneta nalazi u jednom određenom, tzv. mirnom položaju. U tom položaju konstantno magnetno polje stalnog magneta drži membranu privučenu do položaja

ravnoteže u kome se sila magneta izjednačava sa silom elastičnih veza koje zatežu membranu. Kada kroz namotaje elektromagneta poteče promjenljiva govorna struja, koja predstavlja eletrični ekvivalent govora, stvara se i novo – promjenljivo magnetno polje. Kada se pravci magnetnih polja stalnog magneta i govorne struje kroz elektromagnet poklapaju, onda se membrana približava nastavcima sa namotajima elektromagneta. Ukoliko se pravci magnetnih polja ne poklapaju, membrana se odmiče od tih nastavaka. Kako se mijenja govorna struja, tako i membrana treperi, tjera na oscilovanje čestice vazduha koje se nalaze u prostoru oko nje i tako proizvodi zvučni ton. To je upravo onaj ton koji odgovara električnim treperenjima otpremljenim posredstvom mikrofona sa drugog kraja voda. Prijemnik na slici 3.2. u općem slučaju sadrži i prijemnik i korisnika, koji je u telefoniji čovjek, mašina ili neki drugi objekt kojemu je poruka namjenjena.

Membrana

Zvučni talas

Stalni magnet

Električni signal – ekvivalentan govornoj poruci – govoru

Četvoropoli i šumovi

Dvopol je uređaj, element, naprava s jednim parom krajeva. Najpoznatiji dvopoli su otpori – R, kalemovi – L i kondenzatori – C. Dvopoli mogu biti pasivni i aktivni, linearni i nelinearni, vremenski promjenljivi ili nepromjenljivi. Neke karakteristične parametre dvopola ćemo obraditi u ovom poglavlju i to sa aspekta telekomunikacija, a to znači posmatrati njihov rad u prisustvu istosmjernog i izmjeničnog signala. Serijskim ili paralenim vezivanjem osnovnih dvopola dobijaju se RLC serijska ili paralelna oscilatorna kola, koja čine sastavni dio svih telekomunikacionih procesa i uređaja, o čemu će posebno biti riječi. Ako se dvopoli međusobno povezuju tako da formiraju električnu mrežu sa dva para krajeva dobili smo tzv. četvoropol. Najvažnije za svaki četvoropol je poznavanje zavisnosti između njegovih ulaznih i izlaznih veličina, koje određuju parametre samog četvoropola. Šta znači pojačanje i slabljenje signala i kakav matematički aparat to potvrđuje biće objašnjeno u ovom poglavlju. Referentni mjerni nivoi u telekomunikacijama su rezultat istraživanja osobina sistema, uređaja i prenosnih puteva. Definirane su posebno izabrane referentne vrijednosti za struju (I0), napon (U0) i snagu (P0) objedinjene u normalnom generatoru.

4 poglavlje


simetrični i nesimetrični četvorpoli, dB – decibel, N – Neper, normalni generator, šumovi, šum elektroskih kola profometar

ČETVOROPOLI I ŠUMOVI 21


4. ČETVOROPOLI I ŠUMOVI

4.1. ČETVOROPOLI

Ako se na električnoj mreži pored ulaznih krajeva na koje se priključuje predajnik, izdvoje još dva kraja, odnosno izvod u bilo kojim tačkama mreže, dobiće se sklop koji se naziva četvoropol. Najčešće se razlikuju ulazni i izlazni krajevi čevoropola. Na ulazne krajeve se priključuje predajnik, a na izlazne prijemnik – potrošač. Bitno je da četvoropol ima dva para slobodnih krajeva kao što je prikazano na slici 4.1.

Slika 4.1. Primjer jedne četvoropolne mreže Na slici 4.2 prikazana je ponovo mreža sa slike 4.1, s tom razlikom što su sada sve grane mreže zatvorene u kutiju iz koje izlaze samo dva para krajeva na koje je priključen predajnik elektromotorne sile E i unutrašnje otpornosti R1 s jedne, i prijemnik otpornosti R2 s druge strane. Zavisno od toga da li se u sastavu četvoropola nalazi izvor elektromotorne sile ili ne, četvoropoli se dijele na:

- aktivne četvoropole i - pasivne četvoropole.

Slika 4.2. Blok šema četvoropola Četvoropol može da sadrži bilo kakvu kombinaciju RLC elemenata različitog ili istog karaktera, nelinearne elemente i sl. U zavisnosti od elemenata koji su sadržani u njima četvoropoli se dijele na:

- nelinearne četvoropole i - linearne četvoropole.

Linearni četvoropol ima to svojstvo da je napon, odnosno struja na njegovim izlazima direktno proporcionalna naponu, odnosno struji na izlazu iz četvoropola.

Ukoliko se ovaj uslov ne može ispuniti, onda je to nelinearni četvoropol.

Četvoropole možemo podijeliti i na:

- simetrične četvoropole i - nesimetrične četvoropole.

Simetrični su oni četvoropoli kod kojih je moguće povući osu simetrije, i to tako da obe strane četvoropola podijeljene osom simetrije budu jednake (slika 4.3).

Slika 4.45. T i Π ćelija simetričnih četvoropola

Ukoliko nije moguće povući osu simetrije, takav se četvoropol naziva nesimetrični (slika 4.4). Pošto ćemo govoriti o formiranju telekomunikacione veze kao nizu velikog broja serijski vezanih četvoropola potrebno je detaljnije upoznati teoriju četvoropola.

Slika 4.4. T i Π ćelija nesimetričnih četvoropola

Z1 Z2

Z3

Z3

Z1

Z2

I1 I2

U1 U2

E

Z1/2 Z1/2

Z2

Z1

2Z2 2Z2



4.1.1. Teorija četvoropola Posmatrajmo linearni pasivni četvoropol prikazan na slici 4.45.

Slika 4.45. Stacionarno stanje četvoropola Poslije izvjesnog vremena po uključenju generatora prostoperiodične elektromotorne sile, dakle poslije prestana tzv. prelaznog stanja, na ulaznim krajevima 1-1 vladaće napon U1 i struja I1, a na izlaznim krajevima 2-2, gdje je priključen potrošač, dobiće se napon U2 i struja I2. Ako se pretpostavi da imepedanse grana četvoropola, impedansa potrošača, kao i unutrašnja impedansa generatora ne zavise od veličine struje i napona, onda će postojati linearna zavisnost između napona i struje na ulaznom kraju i napona i struje na izlaznom kraju četvoropola. Ova zavisnost se može izraziti sistemom linearnih jednačina kao:

U1 = AU2 + BI2 (1) I1 = CU2 + DI2 (2)

Jednačine (1) i (2) nazivaju se opštim jednačinama četvoropola, a veličine obilježene sa A, B, C i D predstavljaju parametre četvoropola koji su zavisni od impedanse. Pri jednoj određenoj frekvenciji parametri četvoropola su konstantne veličine, ali u opštem slučaju su frekventno zavisne. Iz opštih jednačina četvoropola može se zaključiti da će A i D biti veličine bez dimenzije, dok će B imati karakter imepedanse, a C – admitanse.

4.1.2. Pojačanje i slabljenje Vidjeli smo da se telekomunikaciona veza sastoji iz serije četvoropola različitog sastava i različite namjene. Normalno je u tom slučaju zaključiti da će signal pri prolasku kroz sve te četvoropole trpjeti različite promjene. Zavisno od sastava četvoropola, signal će biti pojačan ili oslabljen, ili će proći kroz četvoropol bez značajnijih promjena. Zbog toga je potrebno da upoznamo pojave i pojmove kao što su slabljenje i pojačanje, i to onako kako ćemo ih kasnije primjenjivati. Slabljenje četvoropola (slika 4.6) definiše se kao:

[ ]2

1

PP

21

Na ln= N – neper, jedinica prenosa, ili

[ ]2

1

PP

10dBa log= dB – decibel, jedinica prenosa,

Slika 4.6. Definisanje slabljenja/pojačanja četvoropola gdje je P1 – snaga koju četvoropol prima na ulaznim krajevima, a P2 – snaga koju četvoropol odaje na izlaznim krajevima. Ukoliko se kao rezultat dobije negativan broj, tj. ako je P1<P2, četvoropol vrši pojačanje. Ovaj slučaj je moguć samo kod aktivnih četvoropola. Slabljenje ili pojačanje četvoropola zavisi, kao što smo rekli, od karakteristika samog četvoropola, ali i od završnih impedansi sa obje strane četvoropola. Uticaj završnih impedansi četvoropola na slabljenje može da se izrazi kao:

- pogonsko slabljenje, - radno slabljenje i - uneseno slabljenje.

- Pod pogonskim slabljenjem četvoropola podrazumijeva se logaritamski odnos vrijednosti prividnih snaga P1 i P2, gdje je P1 – prividna snaga koja bi se dobila na impedansi opterećenja Z2 jednakoj impedansi generatora Z1 kada bi potrošač bio vezan direktno na generator.

Pogonsko slabljenje, prema tome, predstavlja odnos snaga pod uslovom prilagođenja ali u radnim uslovima. - Uneseno slabljenje se definiše kao logaritamski odnos

apsolutnih vrijednosti prividnih snaga P1 i P2, gdje je P1 prividna snaga koja bi se dobila na impedansi potrošača Z2 kada bi ova bila direktno vezana na generator impedanse Z1, a P2 snaga na istoj impedansi Z2 kada se prenos vrši preko posmatranog četvoropola.

- Kada je Z1=Z2, uneseno i pogonsko slabljenje se izjednačavaju. Uneseno slabljenje, u stvari, prikazuje odnos između prividne snage koju generator može da preda potrošaču i prividne snage koju potrošač prima posredstvom četvoropola. - Idealni uslovi prilagođenja praktično su neostarivi, pa

se zato uvodi pojam radnog slabljenja kao odgovarajućeg mjerila za slabljenje četvoropola u slučaju realnih radnih uslova.

Ulaz Izlaz

I1 I2

U1 U2A B C D

I1 I2

U1 U2

P1 P2



Radno slabljenje definiše se kao logaritamski odnos aktivne snage Pmax i P gdje je Pmax – maksimalna aktivna snaga koju generator može da oda (slučaj kada je generator zatvoren konjugovanom impedansom), a P – aktivna snaga koja se preko četvoropola prenosi na potrošač Z2 (slika 4.49).

PP

21

armaxln=

4.1.3. Serijska veza četvoropola

U praksi je redovan slučaj da se više četvoropola serijski (kaskadno) povezuju u funkcionalnu cjelinu. Na slici 4.7. je prikazana serijska veza četvoropola na imaž osnovi. Moguće je dokazati da će u tom slučaju ukupno slabljenje cijele veze biti:

a = a1 + a2 + a3 + ... + an Ista zavisnost se dobija u slučaju serijske veze četvoropola na bazi iterativnih parametara.

Slika 4.7. Serijska veza četvoropola

4.1.4. Jedinice prenosa Prilikom uvođenja matematičke definicije slabljenja/ pojačanja, primjetili smo da je riječ o odnosu dvije snage, dakle kao rezultat se dobije neimenovani broj. Počevši od 1924. godine u telekomunikacijama je uobičajeno da se odnos dvije istodimenzionalne veličine ne izražava prostim odnosom, već algoritmom tog odnosa. Razlozi za ovakav postupak su višestruki: - logaritamski odnos snaga, napona i struja na početku

i na kraju voda, proporcionalan je dužini voda, - ljudsko uho prima zvučne podražaje propircionalno

logaritmu intenziteta zvuka, - veličina odnosa koji se sreću u praksi često su ili vrlo

velike ili vrlo male, pa se prelaskom na logaritme tih odnosa množenja i dijeljenja svode na prostije računske radnje – sabiranje i oduzimanje.

Pošto se u praksi koriste dvije vrste logaritama, i to prirodni, osnova e=2,17 i dekadni, osnova 10, uvedene su i dvije jedinice za pojačanje/slabljenje. U sistemu prirodnih logaritama osnovna jedinica je Neper – oznaka N. Prirodni logaritam odnosa struja ili napona predstavlja logaritamski odnos koji označavamo sa a i izražavamo u neperima:

[ ]2

1

2

1UU

II

Na lnln ==

Dakle, definiciju nepera smo izveli iz odnosa struja ili napona. Ako uzmemo odnos snaga P1 i P2 i ako su impedanse u tačkama mjerenja tih snaga iste, dobijamo:

2

122

21

2

1UU

2

R

UR

U

PP

lnlnln ==

Na isti način se mogu izraziti i snage u funkciji struje, pa se dobije:

2

122

21

2

1

II

2RI

RI

PP

lnlnln ==

Odnosni, iz prethodnih relacija se dobija odnos snaga izražen u neperima:

[ ]2

1

PP

21

Na ln=

U sistemu dekadnih logaritama osnovna jedinica prenosa je Bel – oznaka B, a izvedena je iz odnosa snaga:

[ ]2

1PP

Ba log=

U praksi se znatno više u primjeni deset puta veća jedinica koja se naziva Decibel – oznaka dB, pa dobijamo:

[ ]2

1PP

10dBa log=

Na osnovu prethodnih relacija moguće je definisati odnose napona i struja u decibelima:

Zi1 Zi2 Zi3 Zin

Zg

Zi



[ ]2

122

21

UU

20

R

UR

U

10dBa loglog ==

[ ]2

122

21

II

20RI

RI10dBa loglog ==

Da bismo odredili vezu koja postoji između nepera i decibela izjednačimo relacije:

[ ] [ ]dBPP

10NPP

21

2

1

2

1 logln =

Primjenimo sada matematičku zavisnost koja postoji između prirodnih i dekadnih logatirama, tj. lnx = 2,3logx, pa dobijamo:

1 [N] = 8,686 [dB] 1 [dB] = 0,115 [N]

Danas se najviše primjenjuje decibel dB. Činjenica da decibel definiše odnos dvije jednakodimenzionalne veličine (npr. dvije snage) omogućuje da se dođe do još nekih zaključaka o karakteru četvoropola na kojem se vrši mjerenje. a) b) Slika 4.8. Primjena jedinice prenosa dB Posmatrajmo zato primjer dat na slici 4.8a. Na ulazu u četvoropol snaga je 1W, a na izlazu iz četvoropola snaga je 2W. U tom slučaju kaže se da četvoropol unosi pojačanje od oko –3dB pošto je:

[ ]

( ) [ ]dB01033

30103010210xAx

21021

10PP

10dBa

A

1

2

1

,,logloglog

logloglog

−=⋅−=−===

=== −

Primjer sa slike 4.9b. je malo drugačiji jer na ulazu u četvoropol signal ima snagu od 100W, a na izlazu iz četvoropola snaga je opala na samo 1W. Očigledno je da je u ovom slučaju četvoropol unio slabljenje od 20 [dB] pošto je:

[ ]

( ) [ ]dB20120

11010102xAx

10101

10010

PP

10dBa

10A

2

2

1

=⋅=

==⋅===

===

loglogloglog

logloglog

Iz svega do sada rečenog može se zaključiti da je pogrešno izražavati snagu, napon ili struju u decibelima.

Na primjer, podatak da snaga iznosi 10 [dB] ne znači ništa, ali zato 20 [dB] u odnosu na 1W znači 100W. Za izražavanje snage, napona ili struje u decibelima ustanovljava se referentna vrijednost u odnosu na koju se vrši poređenje. Zato je pored decibela uvedena i jednica [dBm] koja označava decibel u odnosu na jedan miliwat. U tom slučaju 10 [dBm] označava snagu od 10 mW, pošto 10 [dB] odgovara odnosu 10:1. Na isti način uvedena je i jedinica decibelvolt [dBV] i označava respektivno decibele u odnosu na 1V. U tabeli 4.1. dati su odnosi snaga i napona, kao i odgovarajuće pojačanje u decibelima.

Pojačanje

[dB]

P2/P1

U2/U1

1 2 3 4 5 6 10 20 30 40 50 60 70 80

1,26 1,58 1,99 2,54 3,16 3,98

10 100

1000 10000

100000 1000000

10000000 100000000

1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 1,99 3,16

10 31,6 100 316

1000 31600 10000

Tabela 4.1. Matematički identiteti za dB

Ako se posmatraju vrlo velike cifre koje predstavljaju odnose snaga ili napona, uočavamo sve prednosti u praktičnom računanju pomoću logaritama tih odnosa.

4.1.5. Nivoi

Snaga signala različita je u različitim tačkama veze. Međutim, ono što sigurno znamo jeste da je ta snaga ograničena, kako po svojoj maksimalnoj tako i po svojoj minimalnoj vrijednosti. Maksimalna snaga signala ograničena je nemogućnošću pojačavača da bez posljedica pojačaju proizvoljno velike signale, a da pri tom ne nastupi nedozvoljeno veliko izobličenje signala. Minimalna snaga signala ograničena je snagom šuma koji postoji u svakoj tački veze. Pri ispitivanju i kontroli jedne trase neke veze, koje se vrši u određenim vremenskim razmacima ili u slučaju kvara, uobičajeno je da se ispituje veličina snage duž trase date veze od njenog ulaza do izlaza. Veličina ove snage varira prema tome na kojem se četvoropolu vrši mjerenje. Podatak da je u nekoj od mjernih tačaka veze snaga tolika i tolika samo je kvantitativni podatak koji ništa bliže ne govori o tome kakve je sve promjene pretrpio

1W 2W 100W 1W



signal tokom prenosa. Upravo zato koriste se logaritamski odnosi napona, struja i snaga n(U), n(I), n(P), koji se nazivaju nivoima. Postoje tri vrste nivoa:

- apsolutni nivo, - relativni nivo i - mjerni nivo.

4.1.5.1. Normalni generator

Da bi se uveo pojam nivoa kao relativne mjere, bilo je potrebno izabrati referentne vrijednosti za struju (I0), napon (U0) i snagu (P0), pa je u tu svrhu uveden pojam normalni generator (slika 4.9) koji daje standardne veličine definisane dogovorom.

Slika 4.9. Izgled normalnog generatora

Normalni generator je generator izmjenične elektromotorne sile od 1,55V, frekvencije 800Hz, i unutrašnje otpornosti 600Ω. Kada se ovakav generator zatvori potrošačem čija je otpornost takođe 600Ω, na njemu se razvija snaga od 1mW, pri struji od 1,293mA i naponu od 0,77V. Pošto su prvi telefonski aparati imali izlaznu snagu 1mW, onda je ta snaga uzeta za referentnu, pa se time objašnjavaju neuobičajene vrijednosti za referentni napon i struju. Opterećenje od 600Ω kojim je normalni generator zatvoren takođe podsjeća na prve dane telefonije, kada su upotrebljavane telefonske linije čija je karakteristična impedansa bila oko 600Ω.

4.2. ŠUMOVI

U prvobitnom značenju u telekomunikacijama riječ šum bila je vezana za posebne zvučne efekte. Na izlazu iz pojačavača niskih frekvencija, preko zvučnika ili u slušalici, u odsustvu signala na njegovom ulazu, čuo se neprijatan, neželjen i nepravilan zvuk, karakterističan za šum vodopada. Odatle je ova pojava i nazvana šum.

S vremenom, logičnim proširenjem na sve analogne efekte koji su vezani za neželjene električne pojave, riječ šum je dobila šire značenje. Tako se danas za slučajna svjetlucanja na TV ekranu kaže da su izazvana šumom, kao i da su greške pri prenosu podataka (npr. u računarskim mrežama) prouzrokovane šumom, iako nije riječ o pojavama koje se čuju. U suštini šum je signal vrlo širokog frekventnog spektra, slika 4.10 koji potiče iz sasvim drugih izvora nego korisni signal. Pš (dB)

f (kHz)

Slika 4.10. Signal šuma vrlo širokog frekventnog opsega Veliki je broj uzroka zbog kojih dolazi do pojave šuma. Saglasno njima napravljena je i klasifikacija šumova različitog porijekla. Tako postoje: 1. šumovi prostorije u kojoj se govori ili sluša – šum

ambijenta, 2. šum uslijed napajanja uređaja električnom energijom, 3. šum Sunca, kosmosa i atmosferski šum, 4. termički šumovi elektronskih kola, 5. intermodulacioni šumovi, 6. šumovi uslijed preslušavanja. 1. Za razliku od ostalih šumova, šum prostorije u kojoj

se govori ili sluša, tzv. šum ambijenta, jedini je šum neelektrične prirode koji se transformacijom preko mikrofona prenosi u sistem.

2. Šumovi koji potiču od napajanja uređaja električnom

energijom mogu se brižljivom konstrukcijom i izradom uređaja svesti na takav nivo da bitno ne utiču na kavalitet veze.

3. Šum Sunca te zračenja iz kosmosa i atmosferskih

pražnjenja (munje, razne vrste padavina) utiču uglavnom na vazdušne vodove, dok je njihov uticaj na pođemne kablove neznatan.

Sličan šum nastaje i zbog varničenja u električnim uređajima i postrojenjima.

4.2.1. Termički šum elektronskih kola Termički šumovi se pojavljuju na otpornicima kao posljedica nepravilnog toplotnog kretanja slobodnih elektrona u materijalu. Smjerovi struje kroz idealni i realni otpornik su prikazani na slici 4.11.

1,293 mA

0,775 V

1 mW

Generator Potrošač



R

a. struja kroz idealni otpornik – bez šuma

R

b. struja kroz realni otpornik – šumni otpornik

Slika 4.11. Šumni i bešumni otpornik

Elektromotorna sila termičkih šumova otpornika zavisi od apsolutne temperature, širine frekventnog opsega u kome se šumovi mjere i veličine otpornosti, dok je nezavisna od vrste provodnika. Izračunava po obrascu, koji je prvi izveo Nikvist na osnovu statičke teorije termodinamike.

kTRB4U2š =

gdje je: - Uš

2 – kvadrat srednje vrijednosti elektromotorne sile šuma,

- k – Bolcmanova konstanta, - T – apsolutna temperatura, - R – omski otpor otpornika, - B – Band, širina frekventnog opsega.

Pošto u reaktansama ne nastaju šumovi, isti obrazac se primjenjuje i kad se izračunava elektromotorna sila šuma u impedansi, pri čemu R označava realni dio impedanse. Primjećujemo da napon termičkog šuma ne zavisi od frekvencije, što znači da je snaga šuma raspoređena ravnomjerno po svim frekvencijama. Pš (dB)

f (kHz)

Slika 4.12. Bijeli šum pokriva širok frekventni opseg Zbog toga termički šum spada u tzv. bijeli šum (slika 4.12), po analogiji sa bijelom svjetlošću, koja sadrži komponente svih talasnih dužina u vidljivom dijelu spektra. Prosta konstatacija da je snaga šuma ravnomjerno raspoređena po cijelom opsegu frekvencija dovodi do apsurdnog zaključka da je snaga šuma beskonačna jer je i frekventni opseg beskonačno širok. Zbog toga treba

naglasiti da snaga šuma opada sa porastom frekvencije, ali tek negdje iznad 5 GHz. U analizi kola termički šumovi (ili tzv. šumovi impedanse) se mogu predstaviti naponskim generatorom elektromotorne sile,

kTRB4Uš =

gdje je: - R – Realni dio impedanse koji je vezan u seriju sa

idealnom impedansom Z u kojoj se ne ostvaruju termički šumovi.

Osim otpornika i tranzistori predstavljaju značajan izvor šuma, naročito u pojačavačkim uređajim. Šumovi u tranzistorima su raznovrsnog porijekla, a najčešće se javljaju: - kao posljedica tzv. Šotkijevog efekta, poznatog i kao

efekt sačme, koji potiče od fluktuacije (kolebanja ili oscilovanja) u difuznom procesu u bazi tranzistora i fluktuacije koja nastaje kao posljedica rekombinacije nosilaca elektriciteta u bazi,

- kao poljedica pojave termičkog šuma u otpornosti baze,

- usljed povećane fluktuacije u kolektorskoj struji, koja nastaje pri višim frekvencijama, kao posljedica smanjena koeficijenta strujnog pojačanja tranzistora.

4.2.2. Intermodulacioni šum

Pored osnovnog, termičkog šuma, intermodulacioni šum ima veoma važnu ulogu pri dimenzionisanju i planiranju sistema prenosa. Za razliku od termičkog, intermodulacioni šum zavisi od signala koji se prenosi, ili tačnije rečeno, od opterećenja sistema izazvanog signalom. Ovo posebno dolazi do izražaja u višekanalnim sistemima gdje se složeni signal, uslijed prolaska kroz nelinearne elemente, izobličava u izvjesnoj mjeri. Posljedica ovih izobličenja je nastajanje velikog broja viših harmonika (slika 4.13) kao i komponenata koje nisu direktni umnošci osnovne frekvencije.

Slika 4.13. Intermodulacija osnovnog signala i trećeg harmonika



Na slici 4.13 je npr. prikazana intermodulacija (međusobno sabiranje) osnovnog i trećeg harmonika, koji u prijemnika dolaze u istovremeno i u fazi su. Radi razumijevanja štetnosti intermodulacija pogledajmo šte se dešava kada se osnovni signal i četvrti harmonik pojave istovremeno u prijemniku, kako je prikazano na slici 4.14.

Slika 4.14. Šum izazvan osnovnim i četvrtim harmonikom

Očigledno je kako kompleksan i različit signal na prijemu imamo od onog koji je poslan, samo zbog uticaja nelinearnih elemenata. Sve ove novonastale komponente manifestuju se kao intermodulacioni šum koji prekriva cijeli prenosni opseg frekvencija. Kada se govori o nelinearnim elementima, treba praviti razliku između potrebnih nelinearnih procesa, kao što su modulacija, pojačanje i sl. i neželjenih nelinearnih procesa, koji nastaju kao prateće pojave. Dok je u prvom slučaju riječ o tačno dimenzionisanom i odmjerenom procesu, u drugom slučaju su u pitanju neželjeni proizvodi. Ovi proizvodi su po svom intenzitetu vrlo mali, ali zbog svoje brojnosti i ometajućih efekata, imaju značajnu ulogu u dimenzionisanju budućeg sitema veze. Najvažniji izvor intermodulacionih šumova su nelinearne karakteristike pojačavačkih elemenata, modulatora sa gvozdenim jezgrom i sl. 4.2.3. Šumovi nastali preslušavanjem Izraz preslušavanje potiče iz niskofrekventne – NF telefonije, gdje je označavao prelazak govornih signala iz jednog telefonskog kola u drugo. Danas je značenje termina preslušavanje prošireno, tako da znači prelazak energije signala iz jednog telefonskog kola u drugi signal susjednog kola. Šumovi preslušavanja se dijele u dvije grupe:

1. Šumovi uslijed razumljivog preslušavanja, i

2. Šumovi uslijed nerazumljivog preslušavanja.

1. Pod šumovima nastalim uslijed razumljivog preslušavanja podrazumijevaju se signali iz drugih elektronskih, kola koji se pojavljuju u istom frekventnom položaju kao i originalni signal, bez obzira na to da li je u pitanju govorni signal ili neki drugi.

2. Pri nerazumljivom preslušavanju je upravo obrnuto.

Šum uslijed nerazumljivog preslušavanja ima veći ometajući efekat nego osnovni šum, pa su prema tome i zahtijevi za njegovo eliminisanje stroži nega za osnovni šum.

Međutim, gledano objektivno, šum razumljivog preslušavanja ima veći ometajući efekat od šuma nerazumljivog preslušavanja. Šumovi uslijed preslušavanja mogu da se podijele prema uzroku nastanaka u nekoliko grupa: - preslušavanje uslijed nelinearnosti karakteristika

pojedinih sklopova višekanalnih sistema, - preslušavanja uslijed nesavršenosti frekventnih

karakteristika filtera, - uslijed sprezanja prenosnih puteva dva ili više

sistema.

4.2.4. Mjerenje šumova Ometajuće dejstvo spektra šumova u telefoniji mjeri se specijalnim instrumentom – psofometrom. Naziv instrumenta potiče od grčke riječi psofos, što znači šum. Psofometar je u stvari elektronski voltmetar koji služi za mjerenje napona šuma i kome je na ulazu dodat specijalni filtar koji imitira krivu osjetljivosti ljudskog uha, slabljenje slušalice, a česti i slabljenje dijela voda od slušalice do telefonske centrale.

Slika 4.15. Principska izvedba psofometra

Psofometrijski izmjeren napon šuma je tada objektivna mjera za subjektivni osjećaj, jer se stvarno mjeri samo onaj dio spektra šuma koji se nalazi u čujnom opsegu i koji ima ometajuće dejstvo. Za opseg frekvencija jednog telefonskog kanala 0,3-3,4 kHz veličine šuma izmjerenog psofometrom i običnim elektronksim voltmetrom razlikuju se za 0,3N, pri čemu je vrijednost izmjerena na psofometru manja.

Filtar

Elektronski voltmetar

Prenosni put



4.2.5. Odnos signal - šum Analizirajući model telekomunikacione veze, na početku 3. poglavlja, uveli smo šum kao pojavu u modelu i ukazali na njegov opšti značaj u prenosu signala. Svojim neizbježnim prisustvom, bilo maskiranjem signala koji se prenosi, bilo greškama u prijemu poruke, šum uvijek smanjuje kvalitet prenosa. Opšte je poznato da se svaki telekomunikacioni sistem (skraćeno – sistem prenos) sastoji od niza funkcionalnih sklopova – četvoropola i prenosnih puteva. Signal koji se prenosi u raznim tačkama sistema prenosa, ima različite vrijednosti intenziteta. U principu, moguće je da se pojačavačima, ako je signal suviše mali, ili atenuatorima, ako je prevelik, podesi da on u bilo kojoj tački sistema prenosa ima potrebnu i dovoljnu vrijednost. Međutim, ne smije se ispustiti iz vida da duž prenosnog sistema, od ulaza u predajnik do izlaza iz prijemnika, postoji šum. Svaki sklop posmatran zasebno ili u sistemu prenosa unosi određeni nivo šuma, koji se u teorijskim razmatranjima definiše kao ekvivalentan izvor šuma na njegovom ulazu. Prema tome, na ulazu se pojavljuje zajedno i korisni signal Us i šum Uš (slika 4.16). Koliko se, na primjer, pojača signal, toliko se pojača i šum. Ali već slijedeći sklop dodaje nove šumove, te je

ukupni šum sada veći nego što je bio na ulazu u prethodni sklop. Us Us·Uš Us(Uš+Uš1) Uš Uš1

Slika 4.16. Sabiranje šumova po prenosnom sistemu Zaključujemo da za jedan prenosni sistem na njegovom izlazu, u principu, nije važno da se zna koliki je intenzitet samog signala, pod uslovom da je on dovoljan za pouzdan prijem. Iz istog razloga ne mora se poznavati ni intenzitet šuma. Važno je da se poznaje njihov odnos, jer je od, očigledno, od predajnika do prijemnika, sve manji i manji. Zbog toga odnos signal/šum predstavlja brojčani kriterijum kojim se izražavaju osobine prenosnog sistema u pogledu uticaja šumova na prenos signala. Analizom raznih vrsta šumova dolazi se do zaključka da su šumovi slučajne pojave, tako da su njihove trenutne amplitude nepredvidive, ali se mogu opisati primjenom statističkih zakona.

Modulacija i demodulacija

Suština prenosa poruka i njima odgovarajućih signala na velike udaljenosti je u tome što se pomoću originalnog – NF signala, mijenja neki od osnovnih parametara prostoperiodičnog - VF signala, koji postaje nosilac originalnog signala i tako poruka prenese. Modulacije mogu bili analogne – nosilac prostopteriodična povorka impulsa ili digitalne – nosilac pravougaona povorka impulsa. Uređaji u kojima se izvodi modulacija nazivaju se modulatori, a najprostiji je sa poluprovodničkom diodom. Uređaji u kojima se vrši izdvajanje originalne NF poruke nazivaju se demodulatori. Demodulacija se vrši pomoću signala nosioca iste vrijednosti kojim je izvršena modulacija, dok za detekciju signal nosilac nije od važnosti. Više o modulacijama i demodulacijama učiće se u trećem razredu, nakon usvajanja novih znanja iz elektronike.

5 poglavlje5

poglavlje


modulacija i demodulacija, modulator i demodulator, analogne i impulsne modulacije, KAM, AM-2BO, AM-1BO (SSB), vremenski i spektralni prikaz, AM, FM, PM, demodulacija i detekcija, nesavršeno oscilatorno kolo.

MODULACIJA I DEMODULACIJA 30


5. MODULACIJA I DEMODULACIJA

5.1. MODULACIJA

Sve električne signale moguće je u njihovom izvornom obliku, dakle u onakvom obliku u kakvom se pojavljuju na izlazu pretvarača poruka – signal (npr. telefonski mikrofon) prenijeti na udaljeno mjesto pomoću električnih provodnika. Za takav prenos se kaže da se signali u njemu prenose u svom osnovnom, prirodnom ili fizičkom opsegu frekvencija. Takav prenos je, bar u principu najjednostavniji. Ali, osim njega, danas imamo i druge mogućnosti. Međutim, sve druge metode prenosa zahtijevaju prethodnu obradu originalnog signala. Suština tih metoda obrade je u tome što se prostoperiodičnom signalu uvijek mijenja neki od osnovnih parametara tako da on postane nosilac originalnog signala, a samim tim i poruke koja se prenosi. Ovaj postupak u kome se mijenjaju izvjesni parametri jednog periodičnog signala u funkciji karakterističnih veličina nekog drugog, bilo kakvog signala, naziva se modulacija. Svrha modulacije je da signal obradi tako da bude podesan za prenošenje. Signal, originalni nosilac poruke, naziva se modulišući signal, a pomoćni prostoperiodični signal nosilac. Nosilac izmijenjen modulišućim signalom naziva se modulisani signal. Naravno, primljeni modulisani signal nije direktno upotrebljiv za pretvarač signal – poruka (npr. telefonska slušalica). Takav signal mora na mjestu prijema da se podvrgne novoj obradi. Dakle, radi se obrnuti proces u kome se iz modulisanog signala izdvaja orginalni signal koji nosi poruku. Takva obrada modulisanog signala naziva se demodulacija ili detekcija, a na prijemu dobijeni orginalni signa naziva se demodulisani signal.

5.1.1. Zašto vršimo modulaciju?

Logično je pitanje: zašto se uopšte vrši modulacija? Razlozi su brojni i raznovrsni, pa ćemo istaći samo najelementarnije, a kasnije, tokom izlaganja gradiva, biće objašnjeni i mnogi drugi. - Radio i TV difuzija ne mogu se ni zamisliti bez

postupka modulacije. Direktan prenos niskih, npr. čujnih frekvencija, putem radio talasa zahtijevao bi ogromne dimenzije otpremnih i prijemnih antena, što se tehnički, uopšte ne bi moglo realizovati. Problem je u tome što bi dužina antena, da bi ona efikasno zračila elektromagnetnu energiju, morala da bude veća od jedne desetine talasne dužine signala koji se prenosi. To znači, da bi za prenos govora dužina antene trebalo da bude oko sto kilometara.

- Osim toga, pošto bi svi radio predajnici radili u istom

audio frekventnom opsegu, nastalo bi opšte uzajamno ometanje emisija (miješanje stanica).

- Postupkom modulacije, tj. transponovanjem čujnih

frekvencija u znatno više, za svaki radiopredajnik strogo definisani frekventni opseg, omogućava se izrada antena prihvatljivih dimenzija i istovremeni rad više stanica.

- Slično je i kod žičanih telekomunikacija. Ovdje je,

doduše, direktan prenos signala u prirodnom, NF opsegu, tehnički ostvariv, ali se sve više ograničava isključivo na lokalni saobraćaj (mjesne telefonske mreže).

- Kvalitetnija i ekonomičnija rješenja predstavljaju

multipleksne mreže kod kojih se, zahvaljujući postupku modulacije, jedna fizička linija koristi za veći broj telekomunikacionih kanala. Pri tome postoji više metoda rada u multipleksu.

Na slici 5.1. prikazana je blok šema prenosnog sistema u kome se koristi tzv. frekventni multipleks. Ovdje ćemo dati samo najelementarnije tumačenje, samo da bi se shvatila prednost korištenja modulacije, a multipleksnim prenosom ćemo se baviti kasnije.

Slika 5.1. Prenosni sistem sa frekventnim multipleksom



Različite poruke (govor, muzika, slika itd.) Q1, Q2,... Qn pretvaraju se pomoću pretvarača P1, P2,... Pn u signale s1(t), s2(t),... sn(t). Postupkom modulacije u modulatorima M1, M2,... Mn spektri tih signala se grupišu u određenim frekventnim opsezima, pa se poslije tzv. filtata propusnika opsega frekvencija F1, F2,... Fn pojavljuju u zajedničkoj fizičkoj liniji L. Propusni opseg linije, u tom slučaju, mora biti jednak ili veći zbiru frekventnih opsega pojedinih kanala Na prijemnom kraju obavlja se suprotan postupa. Pošto filtri F1, F2,... Fn izdvoje signale u odgovarajućim frekventnim opsezima, oni se demodulišu u demodulatorima D1, D2,... Dn tj. njihov spektar se vraća u prirodni položaj. Na kraju prijema električni signali s1(t), s2(t),... sn(t) pretvaraju se u pretvaračima P1, P2,... Pn u originalne poruke. Već iz ovog kratkog opisa vidi se da modulacija čini osnovu multipleksnog sistema prenosa.

5.1.2. Vrste modulacija

Modulacioni postupci mogu da se podijele prema talasnom obliku modulisanog signala u dvije osnovne grupe:

1. postupci u kojima je modulisani signal kontinualan, povorka prostoperiodičnih impulsa – analogne modulacije, i

2. postupci u kojima je modulisani signal

diskretan, povorka pravougaonih impulsa – impulsne modulacije.

Nosilac u obliku sinusoide ima tri karakteristična parametra. To su amplituda, frekvencija i faza. I pošto je modulacija postupak kojim se jedan od parametara nosioca mijenja u skladu sa porukom koja se prenosi razlikujemo tri analogna modulaciona postupka:

- amplitudska modulacija – AM, pri kojoj se mijenja amplituda nosioca,

- frekventna modulacija – FM, pri čemu se mijenja frekvencija nosoca, i

- fazna modulacija – PM, pri kojoj se mijenja faza signala nosioca

Oblici signala za ove tri vrste modulacija prikazani su na slici 5.2a.

a. b.

Slika 5.2. Analogne i impulsne modulacije



Podatak koja se prenosi, odnosno modulišući signal je u1. To je, u slučaju prenosa govora, napon na izlaznim priključcima mikrofona. Nosilac u obliku sinusoide je u0, a amplitudski uAM, frekventni uFM i fazno modulisani signal uPM se dobijaju kada se signalom u1 izvede odgovarajuća modulacija nosioca u0. Povorka impulsa koji se periodično ponavljaju ima, takođe, tri parametra. To su amplituda impulsa, dužina trajanja impulsa i položaj impulsa. Prema tome, koji se od ovih parametara mijenja pod dejstvom modulišućeg signala, razlikuju se tri vrste modulacije:

- impulsna amplitudska modulacija – IAM, - impulsna modulacija po trajanju – ITM, i - impulsna položajna modulacija – IPM.

Ove tri vrste modulisanih signala, zajedno sa modulišućim signalom u1 i nosiocem u0, prikazani su na slici 5.2b. Posebnu vrstu impulsne modulacije predstavlja impulsna kodna modulacija – IKM (eng. Pulse Code Modulation – PCM), o kojoj smo već nešto govorili u prethodnom poglavlju.

5.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA Princip amplitudske modulacije moguće je objasniti pomoću najprostijeg modela amplitudskog modulatora (slika 5.3). Postoje dva signala: - modulišući, niskofrekventni NF signal uω(t)=Uωsinωt i - visokofrekventni VF signal nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt. Ova dva signala vezana su u kolo sa nelinearnim elementom D (poluprovodnička dioda) i radnim opretećenjem R.

Kroz kolo teče struja, koju zbog postojanja nelinearnog elementa, nije moguće izračunati pomoću Omovog zakona, već ona može da se izrazi polinomom:

( ) ( ) ( ) ( )∑=

++=+=m

1i2tU2AtU1A0AntUnA0Ati

gdje je: U(t)= uω(t)+ uΩ(t).

Slika 5.3. Principska šema amplitudskog modulatora Ukoliko se zadnja relacija zamijeni u polinomu, pa se svi dobijeni proizvodi razlože na zbirove i razlike kružnih frekvencija ω i Ω, dobija se čitav spektar komponenata, koji se kraće naziva spektar modulisanih signala. On se u opštem slučaju, može predstaviti kao:

mΩ ± nω gdje su: m i n cijeli brojevi i 0. Spektar amplitudski modulisanog signala prikazan je na slici 5.4. Jednostavnim posmatranjem ovog spektra može se uočiti da se u beskonačnom nizu spektralnih komponenti nalazi i modulišući signal (ω) u vidu dvije bočne komponente simetrično udaljene od signala nosioca. Drugim riječima, modulišući signal je pomjeren u više frekventno područje što se modulacijom i željelo postići.

Ω-3ω

Ω-2ω

Ω-ω

Ω

Ω+ω

Ω+

2ω

Ω+

3ω

2Ω-3ω

2Ω-2ω

2Ω-ω

2Ω

2Ω+ω

2Ω+

2ω

2Ω+

3ω

Slika 5.4. Spektar amplitudski modulisanog signala

5.2.1. KAM - Konvencionalna Amplitudska Modulacija

Posmatrajmo slučaj sa slike 5.3 i neka je VF signal nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt konstantne amplitude, a NF signal (govorni, podatak, radio ili TV signal) uω(t)=Uωcosωt. Amplituda dobijenog AM signala je zbir trenutnih

vrijednosti amplituda (UΩ+ Uωcosωt), pa je trenutna vrijednost signala uAM (t) data kao:

uAM (t)= (UΩ+ Uωcosωt) sinΩt ili,

uAM (t)= UΩ (1+ Uω/ UΩ cosωt) sinΩt

uω(t)

uΩ(t)



Vremenske promjene i način formiranja AM signala za slučaj modulacije prostoperiodičnog signala je prikazana na slici 5.5. Amplitudski modulisani signal prikazan posljednjim izrazom u kome se javlja proizvod dvije trigonometrijske funkcije, moguće je uz primjenu adicionih teorema predstaviti u obliku:

Slika 5.5. Vremenski konvencionalne AM modulacije u1–NF signal – govor, u0–VF signal – sinusni nosilac, uAM – KAM

( ) ( ) ( )t2

mUt

2mU

tUtuAM ω−Ω+ω+Ω+Ω= ΩΩΩ sinsinsin

gdje je: m=Uω/UΩ. Zadnji dobijeni izraz sadrži tri člana, a to znači tri elementa u spektru i naziva se KAM – konvencionalni amplitudski modulisani signal. Opisani postupak amplitudske modulacija koristi se uglavnom u radio difuziji na dugim, srednjim i kratkim talasima.

Slika 5.6. Signal nosilac i bočni signali pri KAM

Analizom izraza dolazi se do saznanja da amplitudska modulacija signala nosioca prosotperiodičnim signalom ima efekat dobijanja dva nova signala, čija se frekvencija razlikuje od frekvencije nosioca za frekvenciju modulišućeg signala. Dakle, modulacijom smo dobili: - signal amplitude UΩ na frekvenciji Ω (F), - signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω+ω (F+f) i - signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω-ω (F-f). Zadnja dva signala se nazvaju bočni signali (slika 5.6). U realnom slučaju umjesto prostoperiodičnog signala koji se sastoji iz samo jedne frekvencije, signal nosilac se moduliše složenoperiodičnim signalom koji predstavlja opseg frekvencija (u telefoniji slučajni govorni signal). Npr. definisani govorni opseg frekvencija koji se kreće u granicama od fmin=0,3 kHz i fmax=3,4 kHz. Na slici 5.7 je prikazama KAM u kojoj je NF signal električni ekvivalent govora ispred telefonskog mikrofona.

-

Slika 5.7. Vremenski prikaz KAM pri čemu je NF signal – govor

Očigledno je vidljivo na slici 5.7c kako NF signal mijenja amplitudu VF signala i kakav složen vremenski signal se dobija. Na 5.8 je prikazan sprektra slučajnog govornog signala. Pošto se govorni signal sastoji od velikog broja (beskonačnog) različitih amplituda, koje, što je frekvencija viša, imaju veće amplitude, onda uprošteni prikaz u obliku pravouglog trougla predstavlja

f F f Prije modulacije F-f F F+f f Poslije modulacije



zadovoljavajuću aproksimaciju – predstavu u spektralnom domenu. Amplituda

0,3 3,4 f (kHz)

Slika 5.8. Spektar NF govornog signala iz telefonskog mikrofona Poslije amplitudske modulacije ovakvim modulišućim signalom ne može se više govoriti o bočnim signalima, već je usvojen termin bočni opsezi. U VF vezama je uobičajeno da se telefonski opseg, kao i bočni opsezi dobijeni poslije modulacije, predstavljaju pravouglim trouglima sa pravim uglom na strani više frekvencije, odnosno, kod kojih porast visine prati prirodni porast frekvencije (slika 5.9).

Slika 5.9. Gornji i donji bočni opseg telefonskog govora kod KAM Na slici 5.9 uočava se još jedna osobina amplitudske modulacije. Naime, postupkom amplitudske modulacije zadržava se prirodna širina frekventnog opsega modulišućeg signala, što je posebno značajno za prenosne puteve sa ograničenim frekventnim prostorom koji treba što ekonomičnije iskoristiti. Prikazivanje telefonskog opsega (kanala) i bočnih opsega pravouglim trouglima ima još jednu pogodnost. Naime, jasno se vidi da gornji bočni opseg zadržava prirodni smjer porasta frekvencija, tj. on je u normalnom frekventnom položaju, dok je donji bočni opseg obrnut (invertovan). Pošto se sve frekvencije telefonskog signala sadrže u svakom od ova dva bočna opsega, dovoljno je prenijeti samo jedan od njih.

5.3. UGAONE MODULACIJE Poznate su dvije vrste ugaone modulacije: 1. Frekventna modulacija (Frequency Modulation - FM) i 2. Fazna modulacija (Phase Modulation - PM).

Za razliku od AM pri ovim postupcima se ampituda signala noseće frekvencije održava konstantnom, a mijenja se trenutni fazni stav (ugao) u ritmu modulišućeg signala. Tako izmjenjeni fazni ugao postaje karakteristični parametar u kome je sadržana poruka koja se prenosi. Prije detaljne analize fazno, odnosno frekventno modulisanog signala nosioca treba naglasiti da između oblika signala dobijenih faznom i frekventnom modulacijom postoji velika sličnost. Naime, samom prirodom postupka u generisanju signala jedne od ovih modulacija javlja se i druga, pa se može zaključiti da se fazna i frekventna modulacija međusobno prate. Poređenjem karakteristika AM signala sa onima kod ugaono modulisanih signala treba ukazati na slijedeće činjenice: - Spektar AM signala nastaje kao posljedica

transponovanja spektra NF signala u viši frekventni opseg i po svojoj širini odgovara širini spektra NF signala.

- Kod ugaone modulacije nije tako, je modulisani signal dobijen bilo kojim vidom ugaone modulacije ima neograničen spektar.

Iako je to nedostatak ovog vida modulacije, ona se koristi u velikoj mjeri zbog jednostavnost detekcije ugaono modulisanih signala, zatim zbog bolje zaštite ovog signala od uticaja šuma itd. Ovo je naročito značajno za sistem radio veza, koji obiluje šumovima, a dozvoljava prenos širih frekventnih opsega nego što je to slučaj u kablovskim sistemima.

5.3.1. Princip ugaone modulacije U FM signalu trenutne promjene frekvencije dešavaju se oko frekventno nemodulisanog signala – VF nosioca, u zavisnosti od trenutne vrijednosti modulišućeg NF signala. Djelovanjem NF signala na frekvenciju signala nosioca djeluje se u stvari na njegovu trenutnu fazu, pa se tako istovremeno ostvaruje i fazna modulacija. Kako između FM i PM nema suštinske razlike, često se obje modulacije nazivaju zajedničkim imenom ugaona modulacija. Ukoliko je VF nosilac dat kao ( ) ( )0tUtu ϕ+Ω= Ω sin , i

modulišući NF signal kao ( ) tUtu ω= ωω sin , u slučaju fazne modulacije trenutna vrijednost faze nosioca (Θ=Ωt+ϕ0) mjenjaće se proporcionalno trenutnoj vrijednosti modulišućeg signala. Signal nosilac modulisan fazno određen je u tom slučaju izrazom:

( ) ( )0PM ttUtu ϕ+ωϕ∆+Ω= Ω sinsin

gdje je: ∆ϕ - amplituda promjene faze unesena modulacijom i naziva se fazna devijacija.

300 3400 F

Prije modulacije

F-3400 F-300 F F+300 F+3400



U slučaju FM se frekvencija signala VF nosioca mijenja proporcionalno trenutnoj vrijednosti modulišućeg signala. FM signal nosilac određen je u tom slučaju izrazom:

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ϕ+ω

∆−Ω= Ω 0FM t

fF

tUtu cossin ,

gdje je: ∆F – devijacija frekvencije, tj. maksimalna razlika frekvencije modulisanog i nemodulisanog nosioca. Veličina ∆F/f naziva se modulacioni odnos ili modulacioni indeks. Upoređujući analitičke izraze za trenutne vrijednosti FM i PM uočavamo da među njima nema suštinske razlike osim faznog pomjeraja od π/2, a to je upravo fazna razlika između sinωt i cosωt funkcija.

Slika 5.10. Frekventna modulacija Na slici 5.10 prikazani su posebno signal nosilac visoke frekvencije (a) i modulišući NF signal (b). Kada se ova dva signala kombinuju u postupku modulacije, rezultujući signal je frekventno modulisan (c). S porastom amplitude NF signala u pozitivnom smijeru modulisani signal se ″skuplja ″ (raste mu frekvencija), a

kad se amplituda modulišućeg signala smanjuje, modulisani signal se ″širi″ (opada mu frekvencija). FM nosećem talasu amplituda modulišućeg signala određuje odstupanje trenutne frekvencije od centralne, tj. od frekvencije nosioca u odsustvu modulacije. Može se ostvariti proizvoljno veliko odstupanje trenutne frekvencije od frekvencije nosioca ako se mijenja amplituda modulišućeg signala. Postignuta devijacija frekvencije, u tom slučaju, može da bude mnogo veća od frekvencije modulišućeg signala. U praktično realizovanim modulatorima devijacija frekvencije može da iznosi više stotina kHz, mada je frekvencija modulišućeg signala nekoliko kHz. Prema tome, bočne komponente koje nastaju u procesu FM nisu ograničene na zbir i razliku između maksimalne modulišuće frekvencije i frekvencije nosioca, kao što je slučaj kod AM.

Dok se pri AM javljaju samo dva bočna opsega, podjednako odmaknuta na obje strane od signala noseće frekvencije, pri FM se javlja mnoštvo bočnih komponenata čiji broj i amplituda zavise od indeksa modulacije. Prvi par bočnih komponenata FM signala nosioca su razlika i zbir frekvencije VF nosioca i frekvencije NF modulišućeg signala, a po par bočnih komponenata se takođe javlja i za svaki umnožak (multipl) modulišuće frekvencije. Može se, prema tome, zaključiti da FM nosilac zauzima širi frekvencijski opseg nego AM signal. Ukoliko je, npr. signal nosilac frekvencije 1MHz frekvencijski modulisan modulišućim signalom 10kHz, nekoliko bočnih komponenata se rasporedi podjednako sa obje strane nosica na 990 i 1010, 980 i 1020, 970 i 1030 kHz, itd. kako je prikazano na slici 5.11. Ukupan broj komponenata čije se vrijednosti ne mogu zanemariti (veće su od 1% od amplitude nemodulisanog nosioca) zavisi od indeksa modulacije. Teorijska razmatranja i praktična provjeravanja su pokazala da komponente čije su učestanosti veće od F+5f i manje od F-5f imaju tako male amplitude da se njihovo odsustvo praktično ne zapaža. Što je veći indeks modulacije, više je i bočnih komponenata čije se amplitude ne mogu zanemariti, a samim tim je i širina opsega proporcionalno veća.

970 980 990 1000 1010 1020 1030 f (kHz)

Slika 5.11. Spektar FM signala

5.3.2. FM modulator Sve poznate metode za dobijanje FM signala nosioca mogu da se klasifikuju u dvije grupe: direktne i indirektne metode. na isti način može se izvršiti i klasifikacija modulatora.

Tipičan predstavnik modulatora u kome je primjenjena direktna metoda je modulator sa tzv. varikap diodom. Varikap ili varaktor dioda je inverzno polarisana poluprovodnička komponenta koja se ponaša kao



kondenzator čija se kapacitivnost mijenja u zavisnosti od veličine spoljnjeg priključenog napona (NF signala). Na slici 5.12 je prikazana uproštena varijanta takvog modulatora. Induktivnost L i kapacitivnost C predstavljaju konstantne elemente oscilatornog kola. Sa Ub obilježen je napon polarizacije diode, a sa NF(t) obilježen je modulišući signal. Kondenzator za blokadu Cb odabira se tako da mu je reaktansa na frekvencijama iz spektra NF modulišućeg signala što veća, a na frekvencija oscilovanja oscilatora što manja. Na taj način izbjegava se da varikap dioda bude kratko spojena u odnosu na modulišući signal.

Slika 5.12. Modulator sa varikap diodom Otpornik R na sličan način ne spriječava da izvor polarizacije Ub bude kratka veza oscilatora. Frekvencija oscilovanja ovakvog oscilatora je:

( ) LCC2

1f

ikap0

⋅+π=

var,

što pokazuje da će oscilator (modulator) mijenjati frekvenciju oscilovanja neposredno u ritmu promjene veličine kapacitivnosti varikap diode, a posredno u ritmu NF modulišućeg signala.

5.3.3. PM modulator

Slika 5.13. Fazni modulator Sama činjenica da između FM i PM postoji opšta veza omogućava da se modulator za faznu modulaciju realizuje u obliku serijske veze kola za diferenciranje i modulatora za FM, kao na slici 5.13.

5.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA Modulisani signal, koji je iz svog prirodnog frekventnog položaja pomjeren u viši frekventni opseg - domen, nije upotrebljiv na mjestu prijema sve dok se obavi demodulacija ili detekcija. Pod demodulacijom ili detekcijom podrazumijeva se postupak kojim se u prijemniku iz modulisanog signala nosioca (VF) izdvaja modulišući signal (NF), dakle onaj u kome je sadržana poruka. Pojmovi demodulacija i detekcija se često pogrešno poistovjećuju, jer se gube iz vida slijedeće činjenice: - demodulacija je postupak izvajanja modulišućeg

signala iz signala nosioca uz upotrebu lokalnog oscilatora i primjenjuje se u SSB prenosu.

- detekcija je postupak izdvajanja modulišućeg signala iz signala nosioca bez upotrebe lokalnog oscilatora.

5.4.1. Demodulacija AM signala

Proces demodulacija objasnit ćemo na primjeru sa slike 5.5. Modulišući signal je frekvencije f, a signal nosilac frekvencije F (slika 5.14a). Pri modulaciji npr. kružnim modulatorom, pojavit će se prizvodi modulaciji u vidu donje bočne frekvencije F-f i gorne bočne frekvencije F-f (slika 5.14b). Ukoliko se filtrom propusnikom opsega odstrani npr. gornji bočni opseg, dobit će se situacija kao na slici 5.14c. Signal u vidu donjeg bočnog opsega se prenosi do prijemnika i tu se sada regeneriše signal nosilac identičan po frekvenciji onom koji je ukinut na strani predaje (slika 5.14d). Dakle, ponavlja se modulacija, s tom razlikom što je u odnosu na sliku 5.14a modulišući signal sada F-f. Po izvršenoj modulaciji dobijaju se novi produkti modulacije – bočne frekvencije:

F-(F-f)=f i F+(F-f)=2F-f (slika 5.14e).

Ukoliko se eliminiše gornja bočna frekvencija, ostaje dakle signal frekvencije f, tj. prvobitni NF signal koji se vraća u njegovo prirodno frekventno područje. Identičan postupka se obavlja i u realnim uslovima, kada se kao proizvod modulacije dobijaju bočni opsezi (slika 5.15). Na mjestu prijema signala regeneriše se signal nosilac frekvencije identične onoj na strani emitovanja. Ovdje može doći i do jednog specifičnog slučaja koji je prikazan na slici 5.15.

FM modulator

PM signal

NF signal

Diferencijator



f F

F-f F+f

F-f

F-f

f F 2F+f

Slika 5.14. Prikaz postupka demodulacije

Slika 5.15. Demudulacija bočnog opsega Opseg F+300 – F+3400 treba vratiti u prvobitni položaj. To se postiže tako što se ovim opsegom izvrši modulacija signala nosioca frekvencije F i kao proizvod nove modulacije dobijaju se opet dva bočna opsega: - donji bočni opseg F-(F+300) – F-(F+3400) i - gornji bočni opseg F+(F+300) – F+(F+3400). Donji bočni opseg bi u ovom slučaju, gledano čisto matematički, bio –(300+3400) Hz. Pošto frekvencija ne može biti negativna dobijeni rezultat je samo posljedica toga što je frekvencija VF signala nosioca niže od frekvencije modulišućeg signala.

5.4.2. Detekcija AM signala

Osnovni dijelovi svakog detektora za AM signale jesu nelinearni element i NF filtar. Kao nelinearni element uglavnom se koriste diode.

Električna šema jednog diodnog detektora prikazana je na slici 5.16a. Sa uAM označen je AM napon, sa u2 detektovani (izdvojeni) NF modulišući signal, iD struja punjenja, a i2 struja pražnjenja kondenzatora C.

Slika 5.16. Diodni detektor

Prema slici 5.16a napon između anode i katode jednak je razlici uAM-u2 pa je dioda provodna samo za vrijeme kada je uAM>>u2. Na slici je također jasno prikazano da je izlazni napon jednak naponu na kondenzatoru, tj. U2=UC.Prije uključenja modulisanog signala uAM kondenzator C je prazan i napon na njemu je jednak nuli. Kako napon UAM raste (slika 5.16b), kroz diode teče struja id i kondenzator se puni, a napon na njemu, UC raste po liniji OA.

a) b) c) d) e)

F F+300 F+3400 300 3400 F



U trenutku koji odgovara tački A, napon uAM jednak je naponu na kondenzatoru UC i dioda se zakoči. Zbog velike otpornosti zakočene diode, kondenzator počinje da se prazni preko otpornika R. Struja pražnjenja je ip. Uslijed pražnjenja kondenzatora, napon UC se smanjuje po liniji AB. U trenutku kada se u tački B izjednače naponi UAM i UC dioda se otvara, ponovo teče struja id i kondenzator se dopunjava. Napon UC sada raste po liniji BC. U tački C dioda se ponovo blokira i kondenzator se prazni po liniji CD pa se ponovo dopunjava po liniji DE itd. Ovakvim izmjeničnim pražnjenjem i dopunjavanjem kondenzatora postiže se da napon UC prati obvojnicu (anvelopu) signala uAM. Pogodnim izborom R i C elemenata moguće je dobiti vjernu sliku modulišućeg signala. Čime je postupak detekcije završen.

5.4.3. Detekcija FM i PM signala S obzirom na to da FM signal nosilac ima konstantnu amplitudu, njegovo detektovanje diodnim detektorom ne bi imalo svrhe, jer bi se na njegovom izlazu dobio konstantan napon, tj. ne bi došlo do izdvajanja modulišućeg signala. Zbog toga se detektori za FM signale sastoje iz dva dijela (slika 5.17).

Slika 5.17. Detekcija FM signala Prvi dio se naziva pretvarač modulacije i u njemu se FM signal pretvara u AM signal. U drugom dijelu je već opisani diodni detektor kojim se vrši klasična AM demodulacija.

Slika 5.18. Detekcija FM pomoću razdešenih oscilatornih kola

Princip rada detektora za FM signale objasnićemo na primjeru detektora sa razdešenim oscilatornim kolima, prikazan na slici 5.18. Ulogu pretvarača modulacije FM-AM ima oscilatorno kolo, čija je rezonanatna frekvencija fr nešto viša od frekvencije FM signala nosioca (slika 5.19).

Slika 5.19. Pretvaranje devijacije frekvencije

u promjenu amplitude signala U odsustvu modulišućeg signala, frekvencija signala nosioca je f0, a napon na oscilatornom kolu je Ua. Kada se pod uticajem modulišućeg signala frekvencija signala nosioca počne mijenjati u opsegu f0-∆F do f0+∆F, i amplituda napona na oscilatornom kolu se mijenja od Ub do Uc. Oblik napona na krajevima oscilatornog kola je u stvari AM signal koji se vodi na diodni detektor, na čijem se izlazu dobije modulišući signal originalne poruke. S obzirom na već pomenutu činjenicu da između dvije vrste ugaone modulacije FM i PM postoji opšta veza, tj. razlika je samo u faznom pomjeraju od π/2, detekcija fazno modulisanih signala svodi se na primjenu detektora za FM poslije čega slijedi kolo za integracije, koje vrši fazno pomjeranje demodulisanog signala za već pomenuti fazni ugao od π/2. (slika 5.20).

Slika 5.20. Detekcija PM signala

π/2 UPM Uω

FM Detektor Integrator

UFM UAM UAM UNF

UFM Uω

FM-AM

AM Detektor

UFM

fr

UNFUAM

Pasivni električni filtri

U mnogim elektronskim uređajima postoje signali različitih frekvencija. Neke od njih treba prenijeti do slijedećeg stepena - uređaja radi dalje obrade, pojačavanja, modulacije, detekcije, raznih regulacija itd. Ostale signale treba spriječiti da stignu na slijedeći stepen jer su nepotrebni i ometaju normalan rad uređaja. To se ostvaruje pomoću kola koja se nazivaju električni filtri. Prema tome, električni filtri su električna kola kojima se razdvajaju signali različitih frekvencija. Prema frekvencijama signala koje treba da propuste, filtri se djele u četiri grupe:

Propusnici niskih frekvencija – NF, Propusnici visokih frekvencija – VF, Propusnici opsega frekvencija – FPO i Nepropusnici opsega frekvencija – FNO.

Prema principu rada, svi filtri mogu da se podjele u dvije grupe:

- Pasivne filtri i - Aktivni filtri.

Pasivni filtri korisne signale prenose na slijedeći stepen sa vrlo malim slabljenjem, a štetne signale, tj. smetnje i šumove, slabe što je moguće više. Aktivni filtri svoju ulogu razdvajanja ostvaruju tako što korisne signale pojačavaju više nego smetnje i šumove.

6 poglavlje


pasivni i aktivni filtri, L - polućelija, T i π - ćelije, NF, VF, FPO, FNO filtri, propusno i nepropusni opseg,

PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI 40


6. PASIVNI ELEKTRIČNI FILTRI

6.1. PASIVNI FILTRI Pasivni filtri se sastoje isključivo od pasivnih komponenata:

- kalemova i kondenzatora – LC filtri, i - otpornika i kondenzatora – RC filtri.

Posebnu grupu pasivnih filtara čine piezoelektrični filtri u koje se ubrajaju mehanički, kvarcni, keramički i filtri sa površinskim akustičkim talasom. U opštem slučaju, svaki filtar može da se predstavi kao četvoropol, tj. kao stepen koji ima dva ulazan i dva izlazna priključka (slika 6.1).

Slika 6.1. Filter kao četvoropol U električnim uređajima filtar može da se nalazi između dva pojačavačka stepena, između izlaznog pojačavača snage i antene predajnika, između izlaznog stepena i pojedinačnih zvučnika u zvučnoj kutiji NF pojačavača itd. U svim tim i ostalim slučajevima, stepen koji se nalazi ispred filtra ponaša se kao generator koji proizvodi signale (napone, struje ) različitih frekvencija a slijedeći stepen se ponaša kao potrošač na koji treba, preko filtra, propustiti samo neke od tih signala. Zbog toga je na slici 7.1 predhodni stepen prikazan kao generator elktromotorne sile E i unutrašnje otpornosti R1 koji na svojim izlazu (to je ulaz u filtar) stvara napon U1 te ulaznu struju I1 i izlazna struja I2. Izlazna truja stvara na potrošaču Z izlazni napon U2 . Najvažnije karakteristike filtra su:

1. slabljenje filtra, i 2. granična frekvencija filtra.

1. Slabljenje filtra se definiše kao odnos ulaznog i

izlaznog napona:

2

1UU

a =

U idealnom slučaju, slabljenje signala koje treba prenijeti na stepen iza filtra treba da je jednako nuli i tada je odnos napona jednak jedinici, a slabljenje svih ostalih signala, koje treba potisnuti, da je beskonačno veliko (tada je odnos napona beskonačno veliki jer je U2=0).

Naravno, u praksi to nije moguće ostvariti. Stvarni filtri propušaju korisne signale sa malim, a nekorisne sa znatno većim slabljenjem. Karakteristika pojedinih elektronskih sklopova kao što su pojačanje, slabljenje, selektivnost i slično uvijek se izražavaju ne kao prosti odnos odgovarajućih veličina, već kao logaritam tog odnosa, pa je prema tome, slabljenje filtra:

2

1UU

20a log⋅= .

Npr. Neka je U1=12mV i U2=3mV. Onda je slabljenje, kao prosti odnos napona:

,4mV3mV12

UU

a2

1 ===

Dobijeni broj, jednostavno, pokazuje da je izlazni napon 4 puta manji od ulaznog. Izraženo na pravi način, a imajući u vidu da je log4= 0,6, slabljenje je:

dB1260204203

1220

UU

202

1 =⋅=⋅=⋅=⋅=α ,logloglog

Što se čita: slabljenje je jednako 12 decibela. Decibel se u praksi koristi kao i druge jedinice (volt, amper, tesla itd.) ali traba imati na umu da to nije jedinica u punom smislu te riječi. Decibel nema dimenzije jer predstavlja odnos dvije veličine iste prirode. 2. Granične frekvencija filtra su frekvencija koje

razdvajaju oblast frekvencija u kojo nema slabljena od oblasti u kojima postoji slabljenje.

6.1.1. Polućelija i ćelija filtra

Osnovni dio svakog filtra, a to je, u suštini, najprostiji filtar od koga može da se realizuje svaki drugi, jeste L polućelija (slika 6.2.). Ona se sastoji od dva elementa, od kojih je bar jedan reaktivan (kalem ili kondenzator), dok drugi može da bude otpornik (RC filtri) ili je i on reaktivan (LC filtri ).

Sllika 6.2 L – polućelija Vezivanjem dvije polućelije sa strane 2-2' ili sa strane 1-1', realizuje se T ili Π ćelija filtra, koje su prikazane na slikama 6.3 i 6.4.

Filter

I1 I2

U1 U2

E

Z

2Z1

2Z2



Ove dvije ćelije, kao i filtri koji se dobivaju kaskadnim vezivanjem ovakvih ćelija, svrstavaju se u tzv. nesimatrične filtre i najčešće se koriste u telekomunikacionim uređajima.

Slilka 6.3. T – ćelija

Slika 6.4. Π – ćelija U specijalnim slučajevima simetričnog napajanja potrošača, recimo u slučaju dipol-antene, koriste se simtrični filtri. Jedna ćelija takvog filtra prkazana je na slici 6.5.

Slika 6.5. Simetrični filter Impedanse u serijskoj i paralelnoj grani polućelije na slici 6.2. obilježene su izrazima Z1/2 i 2Z2 zato da bi impedansa u serijskoj grani bilo koje ćelije sa slika 6.3, 5.4 i 6.5 bila jednaka Z1, a impedansa paralelne grane/a bila Z2. Time se znatno olakšavaju teorijska razmatranja filtra.

6.1.2. Pricip rada filtra Na slici 6.6 je prikazano električno kolo sa dva otpornika, koje je istog oblika kao polućelija filtra sa slike 6.2. Ali to kolo nije polućelija filtra već jednostavan razdjeljinik napona.

Struja kroz kolo je:

21

1RR

UI

+= .

Slika 6.6. Princip rada filtra Izlazni napon U2 je napon na otporniku U2=I⋅R2, pa uvrštavanjem prethodnog izraza i sređivanjem dobijamo:

.22

211 U

RRR

U ⋅+

=

Imajući u vidu definiciju slabljenja a=U1/U2 dobijamo:

1RR

RRR

a2

1

2

21 +=+

=

Ovo slabljenje može da se poveća ili povećanjem otpornosti R1 ili smanjenjem otpornosti R2. Ali, postoji treća mogućnost, slabljenje se povećava i ako istovremeno povećamo otpornost R1 i smanjimo otpornost R2, što, uz iste promjene otpornosti kao u prva dva slučaja, daje veće povećanje. Npr. izrazimo brojčano: - za R1=10kΩ i R2=1okΩ slabljenje je a=2, - ako se R1 poveća na 20kΩ ili R2 smanji na 5kΩ,

slabljenje je a=3, - ako se istovremeno R1 poveća na 20kΩ i R2 smanji na

5kΩ, slabljenje je a=5. Otpornost otpornika ne zavisi od frekvencija, pa je slabljenje kola sa slike 6.6 ne zavisi od frekvencija. To znači da ako se na ulazu kola pojavi više napona različitih frekvencija svi će biti podjednako oslabljeni, tako da nema nikakvog izdvajanja i potiskivanja signala. Pogledajmo sada šta se dešava ako se umjesto R1 koristi kalem, a umjesto R2 kondenzator, kao što je prikazano na slici 6.7.

2Z1

2Z1

2Z2 2Z2

2Z

1Z

2Z1

2Z1

2Z1

2Z1

2Z

R1

R2

U1 U2

I

2L

2C

U1 U2I



Slika 6.7. Polućelija NF - filtra I ovo kolo se ponaša kao djelitelj napona, ali njegovo slabljenje zavisi od frekvencija, jer induktivna i kapacitivna rektansa kalema i kondenzatora zavisi od frekvencije. Zamislimo da se na ulazu ovog kola nalaze dva napona iste amplituda, čije su frekvencija f1 i f2 pri čemu je f1<f2. Kroz kolo će teći dvije struje čije su frekvencija f1 i f2. jasno je da je reaktansa kalema za struju frekvencija f1 manja od reaktanse za struju frekvencija f2, dok je za reaktansu kondenzatora obrnuto, ona je za struju frekvencija f1 veća nego za struju f2. Zbog toga slabljenje nije isto za oba napona, jer napon frekvencija f2 biva oslabljen više od napona frekvencija f1. Znači, kolo na slici 7.7 je filtar koji napone viših frekvencija slabi (potiskuje) više od napona niskih frekvencija. Ako bi kondenzator i kalem na slici 7.7 zamjenili mjesta, tada bi za signale nižih frekvencija reaktansa u serijskoj grani bila veća nego u paralelnoj i kolo bi se ponašalo kao filtar koji napone nižih frekvencija slabi više od napona viših frekvencija. Oba opisana kola su polućelije filtra, prvo je polućelija NF, a drugo VF filtra. Ako se u serijskoj ili paralelnoj grani koriste oscilatorna kola, to su polućelije nepropusnika i propusnika opsega frekvencija, što će biti opisanu u slijedećim poglavljima. U poglavlju o oscilatornim kolima smo vidjeli da se kalem i kondenzator kada se vežu u seriju ili u paralelu, ne ponašaju kao dva otpornika, već da dolazi do pojave rezonancije. To važi i za kolo sa slike 7.7. Zbog toga se izraz za slabljenje kola ne može dobiti prostom zamjenom R1=2πfL i R2=1/2πfC. Izvođenje obrazaca za slabljenje i za granične frekvencija filtra se vrši drugačije, preko teorije četvoropola, a to zahtjeva mnogo prostora. Zbog toga će izvođenje biti izostavljeno i biće dati gotovi obrasci.

6.1.3. LC – filtri k-tipa Kod LC filtara, L-polućelija se sastoji od kondenzatzora kapacitivnosti C/2 i kalema induktivnosti L/2, pa je ukupna induktivnost ćelije, bilo u serijskoj ili paralelnoj grani/ama L, a ukupna kapacitivnost C. Proizvod impeadanse serijske i paralelne grane je:

kCL

Cj1

Lj ==ω

⋅ω

Za dati filtar ovaj proizvod je konstantan i ne zavisi od frekvencija, pa se ovi filtri nazivaju k-filtri. I kalem i kondenzator imaju gubitke, koji se izražavaju preko ekvivalentne otpornosti gubitaka, ali se može smatrati da su oni idealni elementi. Naravno, rezultati koji se pri tome dobiju neće odgovarati stvarnosti, ali se

neće ni mnogo razlikovati od stvarnih veličina. U svakom slučaju na ponašanje realni filtara biće posebno ukazano.

6.1.3.1. Filtri niskih frekvencija – NF

NF - filtri su električna kola koja napone čije su frekvencija u opsegu od f=0 (istosmjerna struja) do neke određene frekvencija f=fc, propuštaju bez slabljenja, a napone čija je frekvencija veća od f=fc, oslabljuju. Kolo koje na slici 6.7 čine kalem induktivnosti L/2 i kondenzator kapacitivnosti C/2 se naziva polućelija NF filtra. Kaskadnim vezivanjem dvije L-polućelije dobija se T-ćelija (slika 6.8) ili Π-ćelija (slika 6.9) LC NF filtra.

2L

Slika 6.8. L – polućelije grade jednu T – ćeliju LC NF filtra

2L

2C

2C

+

2L

2L

C

2L

2L

2C

2C

+

2C

2C

L



Slika 6.9. L – polućelije grade i Π – ćeliju LC NF filtra Na dijagramu na slici 6.10 je prikazana zavisnost slabljenja NF filtra od frekvencija. Isprekidana linija prikazuje slabljenje idealnog, a puna stvarnog NF filtra.

Slika 6.10. Slablje idelanog i realnog NF filtra

Pregled karakteristike NF-filtera dat je ispod slike 6.11. Sa R je predstavljena ulazna otpornost stepena na koji se vode signali sa izlaza filtra.

Slika 6.11. Opterećeni NF filtri

LC2

1fc

π=

cfR

Lπ

= Rf

1C

cπ=

22

2

1 1MMUU

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=

22 1MM40a ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −+= log

cff

M =

Ako bi, na primjer, na izlaz fitra bio priključen zvučnik otpornosti 4Ω tada je R=4Ω, a ako se signal iz filtra vodi u pojačavač čija je ulazna otpornost 2kΩ tada je R=2kΩ itd. U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više

ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje u dB jednako je zbiru slabljenja svih ćelija. Sada se postavlja jedno praktično pitanje. Pošto su karakteristike T i Π ćelije filtra propusnika niskih frekvencija iste, koji od njih treba koristiti u praksi? Odgovor daje praksa: Biće iskorišten onaj koji daje bolje rezultate. Kao ilustracija ovoga na slici 6.12 i 6.13 prikazan je generator koji stvara dvije struje frekvencija 500kHz i 2kHz, koje teku kroz potrošač R1. Želi se na drugi potrošač R2 odvesti samo struja frekvencija 2kHz, a da kroz R1 prolaze obje struje i 2kHz i 500kHz. To se postiže pomoću T-ćelije NF filtra, kao što je prikazano na slici 6.12.

Slika 6.12. T – ćelija propušta NF i ne spaja kratko VF

Ne bi bilo dobro ako bismo to pokušali da ostvarimo pomoću Π-ćelije, kao na slici 6.13, jer prvi kondenzator C/2 predstavlja vrlo malu otpornost, praktično kratak spoj, za struju frekvencija 500kHz i ona više ne protiče kroz potrošač R1. u prvom slučaju kalem L/2 ima vrlo veliku reaktansu za struju frekvencija 500 kHz i ona protiče kroz R1.

Slika 6.13. Π – ćelija propušta NF, ali kratko spaja VF (500kHz)

PO- Propusni opseg

NO- Nepropusni opseg

2L

2L

C R

2C

2C

R

L



6.1.3.2. Filtri visokih frekvencija – VF

VF-filtri su električna kola koja napone čije su frekvencija veće od neke određene frekvencija f=fc propuštaju bez slabljenja, a napone čije su frekvencija manje od f=fc oslabljuju. Polućelija VF-filtra prikazana je na slici 6.14. Kaskadnim vezivanjem dvije polućelije dobija se T-ćelija VF filtra (slika 6.15) ili Π-ćelija (slika 6.16).

Slika 7.14 L – polućelija VF filtra

Slika 6.15. T – ćelija VF filtra

Sluka 6.16. Π ćelija VF filtra Na dijagramu na slici 6.17 je prikazana zavisnost slabljenja od frekvencija. Isprekidana linija prikazuje slabljenj idealnog a puna stvarnog filtra.

Slika 6.17. Propusni i nepropusni opseg VF filtra

Pregled karakteristika VF filtra dat je ispod slike 6.18, gdje je sa R je obilježena ulazna otpornost stepena na koji se vode siganali sa izlaza filtra, o čemu je bilo riječi. U slučajevima kada se slabljenje ostvaruje pomoću jedne ćelije nedovoljno koriste se dvije ili više ćelija vezanih kaskadno. Ukupnoi slabljenje (u decibelima) jednako je zbiru slabljenja svih ćelija.

Slika 6.18. Opterećeni VF filtri

LC4

1fc

π=

cf4R

Lπ

= Rf4

1C

cπ=

2

2

2

1 1MMUU

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+=

22 1MM40a ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −+= log

ff

M c=

6.1.3.3. FPO – filtri propusnici opsega

U telekomunikacionim uređajima često je potrebno da se iz mnoštva signala raznih frekvencija izdvoje samo signali čije se frekvencija nalaze u nekom frekventnom opsegu čije su granične vrijednosti fc1 i fc2. Svi ostali signali čije su frekvencija izvan ovog opsega (ili manje od fc1 ili veće od fc2) treba da budu oslabljeni.

Slika 6.19. Kaskadno vezani NF i VF filtar

C2

U1

U2I L2

C2 C2

L

C

L2L2

PO NO

C2 C2

C

L

L2 L2

R

R



Ovo može da se ostvari kaskadnim vezivanjem NF filtra, čija je granična frekvencija fc2 i filtra i VF filtra, čija je granična frekvencija fc1, kao što je prikazano na slici 6.19. NF filtar slabi signale čije su frekvencija više od fc2, a VF filtar slabi signale čije su frekvencija niže od fc1, kako je prilazano na slici 6.20. Jasno je da signali čije su frekvencije između fc1 i fc2 bivaju propušteni bez slabljenja.

Slika 6.20. Prenosna karakteristika filtra sa slike 6.19

Međutim, u praksi, naročito kada je propusni opseg fc2 - fc1 vrrlo mali u odnosu na srednju frekvencija f0, a često je upravo tako, rješenje sa serijski vezanim NF i VF ćelijama ne daje zadovoljavajuće rezultate. Najveći nedostatak je u tome što slabljenje iznad fc2 i ispod fc1 blago raste, pa propusni opseg nije dovoljno oštro odvojen od nepropusnog.

Zato se u praksi kao elementi ćelije filtra propusnika opsega frekvencija koriste oscilatorna kola. Osnovna ideja je u tome da, pri rezonanciji, redno kolo ima vrlo malu a paralelno vrlo veliku impedansu i da se ove impedanse naglo mijenjaju ( prva raste, druga opada ) pri udaljavanju od rezonantne frekvencija.

Električne šeme L-polućelije, T-ćelije i P-ćelije FPO filtra prikazane su na slikama 6.21 – 6.23. Praktični obrasci u primjeni FPO su:

1c2c0 ffB −=

( )1c2c1

2c1c

1c2c1 ff

RL

fRf4ff

C−π

=π

−= ,

2122

12 RCL

R

LC == ,

2c1c02

10 fff

LL

f2B == ,

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+= 1MM40a 2log ( )1c2c

20

2

fff

ffM

−

−=

Slika 6.21. L – polućelija FPO filtra

Slika 6.22. T – ćelija FPO filtra

Slika 6.23. Π – ćelija FPO filtra U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje (u dB) jednako je zbiru slabljenja svih ćelija. Na dijagramu na slici 6.24 je prikazana zavisnost slabljenja od frekvencija. Isprekidana linija prikazuje slabljenje idealnog a puna stvarnog filtra.

Slika 6.24. Stvarna i idealna karakteristika slabljenja FPO filtra

fc1 f0 fc2

2L1

2C2

2L2

1C2

2L1 2

L1 1C2 1C2

2C 2L

1L 1C

2C2

2

C2 2L2

2L2

Propusni opseg

Propusni opseg



6.1.3.4. FNO – filtri nepropusnici opsega

U telekomunikacionim uređajima je ponekad potrebno da se spriječi da iz nekog većeg broja signala različitih frekvencija, na slijedeći stepen, stignu signali čije se frekvencija nalaze u opsegu graničnih frekvencija fc1 i fc2. Potrebno je, dakle, da svi signali čije su frekvencija veće od fc1, a manje od fc2 budu što više oslabljeni, a svi ostali signali, čije su frekvencija ili manje od fc1 ili veće od fc1, budu propušteni bez slabljenja. To se ostvaruje pomoću filtra nepropunika opsega frekvencija koji se sastoji od serijskog i paralelnog oscilatornog kola. Električna šema L-polućelije, T-ćelije i P-ćelije filtra nepropusnika opsega frekvencija prikazane su na slikama 6.25 – 6.27.

Slika 6.25. L – polućelija FNO filtra

Slika 6.26. T – ćelija FNO filtra

Slika 6.27. Π – ćelija FNO filtra

Pri udaljavanju od rezonancije, impedansa rednog kola brzo raste a paralelnog opada čime se obezbjeđuje veliko slabljenje signala. Sve u svemu slabljenje a u funkciji od frekvencija ima oblik kao na slici 6.28. Kada je na ulazu polućelije signal frekvencija f0, izlazna struja I2 i napon U2 su jednaki nuli. Pri frekvencijama višim ili nižim od f0, impedansa serijskog kola se povećava, a paralenog smanjuje. Uslijed toga, ulazna struja I1 raste pa raste i I2 i slabljenje je sve manje.

Slika 6.28. Stvarna i idealna karakteristika slabljenja FNO filtra Prostije kazano, rezonantne frekvencija oba kola su iste, pa se za signal čija je frekvencija jednaka rezonantnoj frekvencija kola, serijsko kolo ponaša kao vrlo mali, a paralelno kao vrlo veliki otpor. Pri udaljavanju od rezonancije, impedansa serijskog kola brzo raste, a paralelnog opada čime se obezbjeđuje veliko slabljenje signala. Frekvencija manja od f0, a ispod koje slabljenje naglo pada ka nuli, jeste donja granična frekvencija fc1. Frekvencija veća od f0, iznad koje slabljenje takođe naglo pada ka nuli, jeste gornja granična frekvencija fc2. Praktični obrasci u primjeni FNO su:

1c2c0 ffB −=

( )

2c1c

1c2c1

12c1c21 ff

ffRL

Lff4

1C

⋅π−

=⋅⋅π

= ,

2

1221

2 RCLR

LC ⋅== ,

2c1c02

10 fffLL

2f

B ⋅== ,

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −+= 1MM40a 2log

( )0

21c2c

ff

fffM

−

−=

Elementi polućelije se proračunavaju tako da je na jednoj frekvencija f0, unutar nepropusnog opsega, otpornost serijske grane beskonačno velika a otpornost paralelne grane jednaka nuli. Naravno, to bi moglo da se ostvari samo pomoću kalemova i kondenzatora bez gubitaka.

2L1

2L1

2L1

2C2

2

C2

2C2

1C2

2L2

1C2 1C2

1C

2C

2L2 2L2

2L

1L

fc1 fc2 f0



Kako takvi elementi ne postoje, jasno je da će na frekvencija f0 otpornost serijske grane biti jednako dinamičkoj otpornosti paralelnog kola, a otpornost paralelne grane biće jednaka otpornosti gubitaka kalema. U slučajevima kada je slabljenje koje se ostvaruje pomoću jedne ćelije nedovoljno, koriste se dvije ili više ćelija vezanih kaskadno. Ukupno slabljenje (u dB) jednako je zbiru slabljenja svih ćelija. Budući da ćemo označavati sve filtre kao četvoropole pokažimo kako ih označavamo na blok šemama (slika 6.29a-d)

a – simbol NF filtra

b – simbol VF filtra

c - simbol FPO filtra

d - simbol FNO filtra

Slika 6.29. Filtri kao četvoropoli na blok šemama

6.2. KANALSKI FILTRI

Broj filtara i njihova uloga u uređajima za višekanalni prenos signala u analognom obliku zavisi od njihovog kapaciteta, primjenjenih postupaka modulacije ili transponovanju telefonskih kanala u više frekventno područja i slično.

Najzastupljeniji tip filtara su filtri propusnici opsega frekvencija i među njima se svojom brojnošću i preciznošću ističu tzv. kanalski filtri. Uloga kanalskih filtara je da izdvoje jedan (željeni) bočni opseg poslije prvog stepena modulacije. Ovakav filtar postavlja se neposredno iza prvog modulatora (F1 iza M1 na slici 6.30), u predajnoj grani, odnosno ispred zadnjeg modulatora/demodulatora u prijemnoj grani (F1 ispred D1

na slici 6.30).

Slika 6.30. Predajni i otpremni kanalski filtri – F1

Očigledno, da je u tom slučaju broj kanalskih filtara četiri puta veći od broja govornih veza. (Svaka govorna veza sastoji se od dva kanala - predajnog i prijemnog). Njihova brojnost, a pogotovo uslovi koje moraju da ispune, čine da upravo troškovi za ove filtre povećavaju ukupnu cijenu kompletnog VF uređaja. Izuzetno strogi zahtjevi u pogledu izrade kanalskih filtara prvenstveno su uslovljeni potrebom za veoma strmom karakteristikom slabljenja u funkciji frekvencije radi što efikasnijeg odvajanja željenog od neželjenog bočnog opsega. Ovi zahtjevi diktiraju šemu filtra, broj i kvalitet sastavnih elemenata, pa prema tome i cijenu takvog filtra. Iz niza uslova koje moraju da ispune kanalski filtri, a koji su precizirani normama CCITT, izdvojićemo samo tri i to:

- neželjeni bočni opseg mora biti oslabljen za najmanje 7,5N (65,14dB),

- iznad gornjeg i ispod donjeg bočnog opsega slabljenje kanalskog filtra mora da ima vriednosti 4–6N (34,7–52,7dB),

- ostatak signala nosioca susjednog kanala mora biti oslabljen za najmanje 2–3 N (17,3–26dB).

Norme CCITT se odnose uglavnom na kanalske filtre u predajnom dijelu uređaja, što znači da zahtjevi za kanalske filtre u prijemnom dijelu uređaja mogu biti svakako blaži. Međutim, jednoobraznost i serijska proizvodnja nalažu da se i u predajnom i u prijemnom dijelu višekanalnih uređaja koriste isti kanalski filtri sa ranije navedenim vrijednostima slabljenja. Slabljenje kanalskog filtra unutar propusnog opsega nije jednako nuli, već ima naku malu vrijednost, koja po propisima CCITT ne smije da pređe 1 N. Na osnovu izloženog, gabarit dozvoljene varijacije karakteristike slabljenja kanalskog filtra nije idealna



pravougaona forma nego i te kako kriva linija smještena u propisane granice.

VF telefonija

Ostvarenju višekanalnog prenosa, na primjer, telefonskih signala, na bazi frekventnog multipleksa i po zajedničkom prenosnom putu potrebno je riješiti tri osnovna problema:

1. postupak transponovanja telefonskih signala u visoko frekventni (VF) opseg, 2. međusobno razdvajanje telefonskih kanala i grupa kanala u području visokih frekvencija, 3. razdvajanje dva samostalna smjera prenosa, tj. odvajanje smjera predaje od smjera prijema. Princip rada jednokanalnog VF uređaja je slijedeći: govorne struje iz pretplatničkog telefona T (koji može biti direktno vezan na VF uređaj ili preko centrale) dolaze u VF uređaj kroz diferencijalni transformator. U njemu se govorne struje dijele na dva dijela, pošto je slabljenje u smjeru izlaz-ulaz beskonačno, pri čemu se jedan dio struje troši na impedansi pojačavača u prijemnom dijelu, dok drugi dio odlazi u modulator gdje se uz pomoć noseće struje iz oscilatora prebacuje u viši frekventni opseg. Novodobijeni govorni signal pojačavamo i dovodimo u otpremni pojasni (kanalski) filtar koji propušta samo željeni korisni opseg, dok sve ostale struje veoma slabi. Modulisani govorni signal sad odlazi preko linijske skretnice na liniju kao VF telefonski kanal.

7 poglavlje


Transponovanje signala Frekventni multipleks Modulator i demodulator Vremenski multipleks Dvožično-četvorožična veza

VF TELEFONIJA 50


7. VF TELEFONIJA

Pri ostvarenju višekanalnog prenosa, na primjer, telefonskih signala, na bazi frekventnog multipleksa i po zajednič-kom prenosnom putu potrebno je riješiti tri osnovna problema: 1. postupak transponovanja telefonskih signala u visoko frekventni (VF) opseg, 2. međusobno razdvajanje telefonskih kanala i grupa kanala u području visokih frekvencija, 3. razdvajanje dva samostalna smjera prenosa, tj. odvajanje smjera predaje od smjera prijema. Prvi problem rješava se najjednostavnije primjenom amplitudske modulacije. Drugi problem riješen je standardizacijom većeg broja snopova telefonskih kanala, kako po broju, tako i po njihovom položaju na frekventnoj osi (primarne, sekundarne i tercijarne grupe). Treći problem u tehici višekanalnog prenosa analognih signala ba bazi frekventnog multipleksa, problem odvajanja smjera predaje od smjera prijema, znatno je složeniji za rješavanje. Zbog specifičnosti VF uređaja koji ovakav prenos omogućavaju, problem dvožične i četvorožične veze je prilično složen. Najlakše se može

sagledati na školskom primjeru ostvarivanja prenosa dva telefonska signala po zajedničkom prenosnom putu. Potrebno je, naime, omogućiti korištenje zajedničkog prenosnog puta za prenos dva nezavisna telefonska signala – s1 i s2, u skladu sa frekventnim planom prikazanim na slici 7.1.

Slika 7.1. Dva telefonska signala u istom frekventnom opsegu Rješenje postavljenog problema prikazano je na frekventnom planu – slika 7.2.

Slika 7.2 Dva telefonska signala frekventno razmaknuta

7.1. FREKVENTNA RASPODJELA KANALA

Princip višekanalnog telefonskog prenosa kao i osnovne sastavne elemente jednog tipičnog VF telefonskog uređaja objasnićemo kroz prenos dva, gornja, telefonska kanala, koji treba da se istovremeno prenose po istoj telefonskoj liniji, što je prikazano na slici 7.3. Dva pretplatnika su obilježena sa 1A i 2A. Telefonski pretplatnik 1A šalje govorne struje direktno na liniju, dok telefonski pretplatnik 2A također treba da šalje svoje govorne struje na liniju, ali bi time po istom prenpsnom putu došlo do uzajamnog miješanja, tj. govorni signali bi se izmiješali i u prijemnoj stanici ih ne bismo mogli razdvojiti. Da bismo izbjegli ovo miješanje frekvencija na liniji, kod pretplatnika 2A se postavlja pomoćni uređaj M (modulator), čiji je zadatak da izvrši prebacivanje

govornih frekvencija iz NF područja u viši frekventni opseg. Drugim riječima, modulator vrši transponovanje govornih frekvencija u viši frekventni opseg i na osnovu takve njegove funkcije može se zaključiti da svaki multipleksni VF uređaj mora sdržavati onoliko modulatora na predajnoj strani koliko ima predajnih kanala. Transponovane govorne frekvencije pretplatnika 2A odlaze na liniju i prostiru se zajedno sa NF govornim signalima pretplatnika 1A. Znači, po istoj liniji prenosimo istovremeno dva govorna signala između kojih sad neće doći do ometanja i uzajamnog miješanja, jer su oni frekventno raspoređeni jedan pored drugog. Međutim, pri ovom prenosu se javlja jedan drugi problem, a to je kako spriječiti da govorne struje pretplatnika 2A ne dođu u aparat pretplatnika 1A i obrnuto. Ovaj problem je riješen pomoću dva filtra, kao što je prikazano na slici 7.3.

s1

f (kHz) 0,3 3,4 s2 f(kHz) 0,3 3,4

F s1 s1 0,3 3,4 F-0,3 F-3,4 F+0,3 F+3,4 s2

0,3 3,4

VF TELEFONIJA 51


Slika 7.3. Uproštena šema za prenos jednog NF i VF kanala

NF filtar kod pretplatnika 1A ima zadatak da na liniju i sa linije propušta samo frekvencije govornog NF signala (frekvencije od 0-4 kHz, dok će sve ostale frekvencije iznad 4 kHz veoma slabiti. Na taj način govorne frekvencije pretplatnika 2A, koje su na frekvencijai iznad 4 kHz, ne mogu da dođu do pretplatnika 1A. Sa druge strane, VF filtar kod pretplatnika 2A propušta samo frekvencije iznad 4 kHz, a sa njima i transponovani govorni opseg frekvencija. Zato NF govorne struje pretplatnika 1A na mogu doći u aparat pretplatnika 2A. Na slici 7.3. prikazan je i prijemnik analizirane telefonske veze. Prijemnik se sastoji od dva telefonska aparata 1B i 2B. Sa linije dolaze zajednički dva telefonska kanala, od kojih je jedan NF kanal, a drugi VF kanal dobijen modulacijom, tj. prebacivanjem u viši frekventni opseg. Da bi se uspostavila veza između odgovarajućih pretplatnika na prijemu i predaji, na prijemnoj strani moraju da se strogo odvoje pojedini frekventni opsezi kanala. To radimo sa filtrima koji su identični onima na predajnoj strani a koji izdvajaju NF kanal prema aparatu (pretplatniku) 1B i VF kanal prema pretplatniku 2B. Transponovani VF kanal koji se dovodi pretplatniku 2B je neupotrebljiv, pošto se nalazi izvan mogućnosti prijema ljudskog uha, te je potrebno da se taj transponovani opseg frekvencija ponovo vrati u NF opseg, tj. da se dobiju normalne govorne frekvencije. Taj zadatak obavlja uređaj koji se naziva demodulator, a sam proces se naziva demodulacija. S obzirom da se telefonski saobraćaj obavlja u oba smjera, to svaki VF uređaj sadrži predajni i prijemni dio koji su fizički odvojeni, što znači da VF multipleksni telefonski uređaji rade na četvorožičnom principu. Razlog je taj što svaki VF multipleksni uređaj sadrži i nelinearne elemente kao što su pojačavači, modulatori i demodulatori, koji mogu da rade samo u jednom pravcu prenosa, tj provode samo u jednom smjeru. Na slici 7.4. data je blok šema jednokanalnog VF telefonskog uređaja, istovremeno sa jednim kanalom u prirodnom govornom opsegu. Da bi se obavile operacije kao što su transponovanje govornog opsega u viši frekventni opseg i vraćanje u normalni položaj, svaki VF

telefonski uređaj treba da ima više sastavnih dijelova kao što su: oscilator, modulator, filtri, diferencijalni transformator, pojačavače, demodulator i dr. Da bismo shvatili suštinu procesa u jednom VF uređaju razmotrimo ukratko uloge pojedinih dijelova sa slike 7.4. Oscilator proizvodi struju određene visoke frekvencijai koja se naziva noseća struja i koja služi za formiranje jednog VF kanala, što znači da se za svaki NF kanal koristi druga noseća frekvencija pri obrazovanju odgovarajućeg broja VF telefonskih kanala. Modulator, kao što smo već napomenuli, ima zadatak da izvrši transponovanje - prebacivanje normal-nog govornog opsega u odgovarajući viši frekventni opseg i on to čini tako što vrši utiskivanje NF signala u visoko-frekventnu govornu struju, što je suština modulacije. Filtri na otpremnoj strani služe da bi se iz spektra koji je nastao u postupku modulacije izdvojili samo one frekvencije koje su potrebne za prenos govornog signala, kao i za razdvajanje pojedinih kanal radi smanjenja međusobnog uticaja. Linijska skretnica je u stvari kombinacija NF i VF filtra, a služi za razdvajanje fizičkog NF kanala i jednog ili više VF telefonskih kanala. Demodulator je sastavni dio prijemnog dijela VF uređaja i u njemu se vrši suprotan postupak od postupka modulacije, tj. vraćanje VF govornih struja u prirodni NF položaj. Pojačavači bilo govornih ili VF govornih struja služe da se izvrši dovoljno pojačanje signala bilo u samom VF uređaju ili na liniji, pa ih zbog toga ima raznih vrsta i karakteristika. Diferencijalni transformator ili račvalica omogućava prelaz sa dvožične veze na četvorožičnu i obratno, jer smo napomenuli da jedan VF telefonski uređaj pojedinačno posmatran radi četvorožično, ali se ravnopravno može priključiti na dvožični ili četvorožični vod.

VF TELEFONIJA 52


Slika 7.4. Blok šema jednokanalnog VF uređaja

Pored navedenih elemenata svaki VF uređaj bez obzira na broj kanala sadrži odgovarajuće uređaje za signalizaciju, poziv i kontrolu, kao i uređaje za napajanje električnom energijom. Princip rada prikazanog jednokanalnog VF uređaja je slijedeći: govorne struje iz pretplatničkog telefona T (koji može biti direktno vezan na VF uređaj ili preko centrale) dolaze u VF uređaj kroz diferencijalni transformator. U njemu se govorne struje dijele na dva dijela, pošto je slabljenje u smjeru izlaz-ulaz beskonačno, pri čemu se jedan dio struje troši na impedansi pojačavača u prijemnom dijelu, dok drugi dio odlazi u modulator gdje se uz pomoć noseće struje iz oscilatora prebacuje u viši frekventni opseg. Novodobijeni govorni signal pojačavamo i dovodimo u otpremni pojasni (kanalski) filtar koji propušta samo željeni korisni opseg, dok sve ostale struje veoma slabi. Modučisani govorni signal sad odlazi preko linijske skretnice na liniju kao VF telefonski kanal. U prijemnom smjeru VF govorni signal preko linijske skretnice dolazi prvo u pojasni filtar gdje se oslobodi nepoželjnih produkata koji su se pojavili u toku prenosa, zatim se demoduliše, tj. prebacuje u normalni govorni opseg i pojačava, pe preko diferencijalnog transformatora šalje prema pretplatniku direktno ili preko telefonske centrale. Pošto je nakon modulacije prirodni govorni opseg ostao prazan, on sada može da se iskoristi za prenos kompletnog fizičkog govornog kanala. Pri tome govorne struje iz aparata T1 preko linijske skretnice odlaze direktno na liniju i prenose se nazavisno od VF telefonskog kanala. U opštem slučaju princip izgradnje VF multipleksnih telefonskih uređaja na bazi frekventne raspodjele kanala, za istovremeni prenos N telefonskih kanala, bazira na slaganju N jednokanalnih VF uređaja, pri čemu svaki kanal u okviru sistema čini posebnu vezu. Drugim riječima, svaki od N kanala posjedovaće svoj modulator,

pojačavač, filtar, VF opseg, kao i druge neophodne elemente potrebne za dupleksnu, odnosno četvorožični rad (prijem i predaja), kao što je prikazano na slici 7.5. Način izgradnje multipleksnih telefon-skih uređaja zavisi još i od usvojenih normi i pravila za formiranje frekventnih grupa, namjene uređaja, vrste prenosnog puta i drugih faktora.

Slika 7.5. Blok šema višekanalnog VF uređaja Tako, npr. zavisno od načina formiranja frekventnih grupa postoje uređaji sa kapacitetom od 3-12-24-60-120-...-2700 kanala. Prema vrsti prenosnog puta razlikuju se VF uređaji za rad po vazdušnim vodovima, simetričnim kablovima, koaksijalnim kablovima i usmjerenim radio-relejnim vezama. Prema namjeni, VF uređaji mogu da se grupišu na oni koji služe za komercijalne telefonske veze, profesionalne veze, privredne veze, specijalističke službe itd.

VF TELEFONIJA 53


7.2. DVOŽIČNO-ČETVOROŽIČNI PRENOS

Prema onome što je do sada rečeno, VF uređaj se priključuje, s jedne strane, na niskofrekventni lokalni vod, a s druge strane na zajednički međumjesni vod. Strana na kojij se priključuje lokalni vod naziva se niskofrekventna strana VF uređaja, a druga visokofrekventna ili linijska strana VF uređaja.

Četvorožična veza sa istim frekventnim položajem kanala

Slika 7.6. Četvorožična veza sa istom frekventnim položajem

kanala u oba smjera prenosa

Ovakva veza (slika 7.6) najviše se primjenjuje kod kablovskih linija velikog kapaciteta. Kao prenosni put najčešće se koriste koaksijalni kablovi, pa se time eliminiše uticaj preslušavanja koje bi inače bilo veliko. Četvorožična veza sa različitim frekventnim

položajem kanala

Ovaj tip veze (slika 7.7) koristi se najčešće na privremenim vezama, kada se ne isplati postavljati kabl koji omogućava VF saobraćaj po sistemu – isti opseg u oba smjera prenosa.

Slika 7.7. Četvorožična veza sa različitim frekventnim položajem

kanala u oba smjera prenosa

7.3. LINIJSKI POJAČAVAČI Poznato je da se niskofrekventna telefonska veza, u najprostijem slučaju, ostvaruje tako što se dva sagovornika međusobno povežu dvožičnim vodom. Poznato je i to da govorne struje slabe u toku prenosa i da je to slabljenje utoliko veće ukoliko je vod duži. U jednom trenutku slabljenje biva tako veliko da je prenos

telefonskog signala nemoguć i to je znak da se duž prenosnog puta moraju postaviti pojačavači. Ideja o postavljanju pojačavača duž trase nije nova. U početku se na telefonskim vezama za veća rastojanja eksperimen-tisalo sa povećanjem dometa na bazi predajne snage i utrošeno je dosta vremena i sredstava na konstruisanju mikrofona izuzetnih snaga. Ovakav prilaz rješavanju problema pokazao se kao potpuno pogrešan. Naime, dok je snaga mikrofona rasla po geometrijskoj progresiji, ostvareni domet je rastao vrlo sporo. Zbog svega ovog prihvaćeno je rješenje da se duž telefonske trase na određenim rastojanjima postave pojačavači sa zadatkom da kompenzuju slabljenje prenosnog puta i svih pasivnih četvoropola na vezi. Kako tokom procesa prenosa signala dolazi neizbježno do amlitudkih i faznih izobličenja, pojačavači duž linije raspolažu (po potrebi) i organima za korekciju pomenutih izobličenja. Kako pojačavači, bez obzira na tehnologiju izrade, funkcionišu samo u jendom smjeru, to iziskuje postavljanje odvojenih pojačavača - za svaki smjer prenosa posebno. Prenos većih snopova telefonskih kanala na bazi frekventnog multipleksa predstavlja poseban problem u pogledu projektovanja linijskih pojačavača i neizbježnog kompromisa između optimalnog tehničkog rješenja i ekonomičnosti njihove primjene. Radi boljeg objašnjenja problema poslužiće slijedeći primjer. Potrebno je, naime, po koaksijalnoj parici tipa 2,6/9,5 i dužine 100 km obezbijediti prenos 2700 telefonskih kanala koji zauzimaju frekventni opseg od 12 MHz. Pri graničnoj frekvenciji od 12 MHz koaksijalna parica tipa 2,6/9,5 mm unosi slabljenje od 8,3 dB/km, što znači da koaksijalna dionica dužine 100 km suprotstavlja prenosu 2700 kanala slabljenje od 830 dB, Preojektovanje pojačavača koji bi se postavio na kraj date veze i koji bi imao pojačanje od -830 dB očigledno da nema nikakvog smisla. Drugo rješenje bi bilo da se projektuju dva pojačavača, svaki sa pojačanjem od -415 dB, i postave na 50. i 100. kilometru date dionice. Ukoliko pretpostavimo da je nivo na ulazu u vezu -15 dB, znači da bi pojačavač na 50 kilometru trebalo da kompenzuje slabljenje od -15 + 415 = 400 dB. Ako se prisjetimo da je 60 dB ekvivalentno snazi od 1MW, znači da bi trebalo raspolagati pojačavačima fantastične snage reda 1031 MW. Slijedeće rješenje koje se nameće jeste da se projektuje 10 linijskih pojačavača, svaki sa pojačanjem od –83 dB i koji bi bili na međusobom rastojanju od 10 km, ili koristili 20 linijskih pojačavača od kojih bi svaki imao sopstveno pojačanje od –41,5 dB, ili 30 pojačavača na međusobnom rastojanju od 3,33 km i sa sopstvenim pojačanjem od –27,67 dB itd. Zadnje navedeno rješenje pokazalo se najoptimalnije s obzirom da je dozvoljene snaga šuma u tom slučaju oko 30 pW/km, što je u okviru dozvoljenih normi i preporuka. Kako se u praksi najčešće realizuju liniski pojačavači za koaksijalne kablove sa pojačanjem od 30 do 35 dB, standardizovano je i njihovo međusobno rastojanje koje, u opisanom slučaju iznosi oko 4,5 km.

VF uređaj VF uređaj Linijski pojačavači

VF uređaj VF uređaj Linijski pojačavači

VF TELEFONIJA 54


Na osnovu izloženog primjera može se zaključiti da je razmak linijskih pojačavača duž VF trase, a samim tim i njihov broj, zavisi od gornje granične frekvencije multipleksnog signala koji se prenosi. Dakle, što je gornja granična frekvencija viša, pojačavačke dionice su kraće, i obrnuto. U tabeli 7.1. je dat pregled rastojanja za različite VF sisteme i koaksijalne kablove sa malom koaksijalnom paricom 1,2/4,4 mm i normalnom koaksijalnom paricom 2,6/9,5 mm. Tabela 7.1.

Sistem i broj NF kanala

Frekventni Opseg [kHz]

Dužina dionice

[km]

1,2/4,4

2,6/9,5

V 300 V 960 V 1 260 V 2 700 V 3 600 V 10 800

60 – 1 300 60 – 4 028 60 – 5 516

312 – 18 400 312 – 18 400

4 332 – 59 684

8 4 4 2 2 -

- 9 9

4,5 4,5 1,5

Potreba za velikim brojem linijskih pojačavača duž VF trase uslovljava i njihova konstruktivna rješenja. U početku, linijski pojačavači su smještani u posebne podzemne objekte (kućice).

Slika 7.8. Montaža podzemnog linijskog pojačavača i posude sa 6 i 3 muđupojačavača

Međutim, razvojem elektronike i tehnologije dimenzije pojedinih komponenata i sklopova su se toliko smanjile da je moguće kompletan linijski pojačavač (za oba smjera prenosa), sa svim pratećim sistemima, smjestiti u omanji kofer. Zbog toga se danas linijski pojačavači grade isključiva za tzv. podzemnu montažu. Kućište takvog pojačavača, prikazano na slici 7.8 je metalni lonac, zaštićen od korozije i sa mogućnošću hermetičkog zatvaranja, na kome postoje predviđeni otvori za uvođenje kablova i za montažu samog pojačavača. Rad ovakvih linijskih pojačavača je automatski i njima se upravlja sistemom daljinske kontrole. 7.3.1. Napajanje energijom linijskih

pojačavača Kao što je već rečeno, broj podzemnih linijskih pojačavača duž VF trase je veoma veliki. Logično se postavlja pitanje kako svakom od pojačavača obezbijediti energiju neophodnu za njegov rad? Podzemni pojačavači sa istosmjernim radnim naponom od oko 20 V , za sisteme V 200 do V 10 800, zahtijevaju relativno malu snagu za napajanje, koja, u zavisnosti od tipa, iznosi 1 do nekoliko W. Zbog velikog broja pojačavača na jednoj relaciji bilo bi previše skupo obezbjeđivati potrebnu snagu iz lokalnih baterija ili mreže ili nekog drugog izvora. Zato se linijski pojačavači daljinski napajaju posredstvom telekomuni-kacionog kabla iz nekoliko tačaka, s tim da struje napajanja protiču kroz unutrašnje provodnike istih koaksijalnih parica, koje prenose i telekomunikacione signale. Filtri za odvajanje (ili sistem blikade) struje napajanja, koji postoje u tačkama iz kojih se vrši napajanje i u svakom daljinski napajanom pojačavaču, odvajaju struju napajanja od telekomunikacionih signala. Daljinsko napajanje moguće je izmjenič-nom ili istosmjernom strujom. Svaka varijanta ima svoje prednosti i nedostatke. Ono što je ovim sistemima zajedničko je da od 6 do 12 linijskih pojačavača, lijevo i desno od posmatranog, nemaju sopstveni izvor energije već je dobijaju sistemom daljinskog napajanja. Na slici 7.9. dat je raspored sekcija daljinskog napajanja za sistem V900 (fmax= 4MHz) i za sistem V 2700 (fmax= 12MHz). Ukoliko se daljinsko napajanje izvodi istosmjernom strujom, mora se iz jedinice za daljinsko napajanje krenuti sa dovoljno velikim naponom jer ne postoji mogućnost za kasnije transformisanje. Napon na krajevima sekcije daljinskog napajanja izračunava se u tom slučaju kao zbir napona na pojedinim linijskim pojačavačima i pada napona duž linije. Koliko će iznositi taj napon zavisi, prema tome, od dužine dionice koju treba napajati, kao i od karakteristika kablovske izolacije da izdrži visoke napone (reda stotinak volti), bez opasnosti od oštećenja.


Slika 7.9. Redoslijed sekcija daljinskog napajanja za sisteme V 960 i V 2 700

Savremeni prenosni VF sistemi koriste uglavnom daljinsko napajanje tzv. konstantnom strujom, pa je tako kod sistema V 960 struja napajanja I = 60 mA, dok je za sistem V 2 700 ta struja I = 90 mA itd. U slučaju daljinskog napajanja izmjeničnom strujom svaki linijski pojačavač ima sopstvenu mrežnu jedinicu sa filterskom skretnicom (FS) i ispravljačem (I), kao što je prikazano na slici 7.10.

Filterskom skretnicom odvaja se struja za napajanje od telekomunikacionog signala. Neizbježni pad napona, uslijed prenosa kompenzuje se transformatorom. Dio energije se ispravlja ispravljačem i koristi za napajanje posmatranog linijskog pojačavača, a drugi dio preko filterske skretnice usmjerava se dalje na vod za prenos prema slijedećem linijskom pojačavaču.

Slika 7.10. Princip daljinskog napajanja izmjeničnom strujom

Telefonski signali i aparati

Posebna pažnja biće usmjerena na osobine govornog telefonskog signala i karakteristike savremenih telefonskih aparata.

Klasični telefonski aparat se sastoji od:

- mikrofona koji prenosi glas pozivatelju,

- slušalice, koja pojačava zvuk dolazećeg poziva,

- brojčanik ili tipka za biranje,

- zvona i manje skupinu električnih djelova, koji ustvari drže pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz slušalicu.

Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i slušalica su zajedno ugrađeni u mikrotelefonsku kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska slušalica.

Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi, ili na slušalici. Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i takođe čitav telefon se kablom povezuje na telefonsku liniju.

8 poglavlje


telefonski govorni signal, linearna i nelinearna izobličenja, osnovni signal i njegovi harmonici biračka jedinica, komutaciona jedinica, elektroakustička jedinica, pozivna jedinica, ATA, ETA, Digitalni telefon, Mobilni telefonski aparat, Celularna telefonska mreža.

8 poglavlje

TELEFONSKI SIGNALI I APARATI 57


8. TELEFONSKI SIGNALI I APARATI 8.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL

Već smo rekli da telefonski govorni signal spada u grupu slučajnih signala. Naime, priroda govornog signala je takva da su njegova efektivna, maksimalana i srednja vrijednost, ili odnos jedne prema drugoj, neke nepravilne vremenske funkcije (slika 8.1). Zvukovi koji tokom običnog razgovora dolaze iz ljudskog grla, očigledno nisu čisti muzički tonovi koji mogu da se dobiju zvučnom viljuškom i u izvjesnoj mjeri većinom muzičkih instrumenata (isključujući bubnjeve). Oni predstavljaju mješavinu većeg broja različitih frekvencije i amplituda, pri čemu način na koji su ove frekvencije pomiješane ujedno određuje da li je proizvedeni zvuk npr. ‘‘Ah’‘, ‘‘Oh, ili ‘‘Rrr…’‘. U

t

Slika 8.1. Vremenski oblik telefonskog govornog signala Navedene činjenice imaju za posljedicu da govornom signalu nije moguće dati broj ili konstantu koja bi ga podvela pod determinističke signale. S druge strane, bez obzira na ove teškoće, neke karakteristične vrijednosti govornog signala moraju se mjeriti, bilo zbog projektovanja prenosnog sistema ili zbog samo kontrole kvaliteta takvog prenosa. Neosporno je, naime, da se mora znati veličina govornog signala zbog postojanja granice pobude pojedinih elektronskih sklopova. Snaga govornog signala može se izraziti u jedinicama za snagu [mW] ili u logaritamskim jedinicama [dB], [N], a bliža i adekvatnije karakteristika govora je volumen. Volumen se mjeri pomoću volumentra (vumetra) i izražava se u vu – jedinicama. Vu jedinica je također logaritamska kao i [dB]. Vumetar je konstruisan tako da mjeri efektivnu vrijednost govornog signala u intervalu vremena koji nije niti suviše dug niti suviše kratak, Konstruktivno, dakle, služi za mjerenja čiji je cilj da se ustanovi da li će govorni signal preopteretiti prenosni sistem i time izazvati izobličenja. Isto tako, vumetar može da posluži za određivanje veličine slabljenja ili pojačanja govornog signala. Eksperimentalno je utvrđeno da je odnos srednje snage

govora (u dB) i volumena V kod govornika koja npr. neprekidno čita tekst:

Psrg = V - 1,4 dB.

8.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog govornog signala

Kao osnovni pokazatelj kvaliteta prenosa telefonskog signala definiše se:

- razumljivost. - Razumljivost govora je jedna od rijetkih subjektivnih

veličina koja može objektivno da se izmjeri. Pomoću razumljivosti ocjenjuje se sposobnost telefonske veze da u prenesenoj riječi zadrži smisao poruke (informacije) u datim uslovima akustične sredine.

Postoji nekoliko subjektivnih metoda kojima se mjeri ova karakteristika kvaliteta prenosa telefonskog signala, a najpoznatije su:

1. logatom test, 2. opinion ili test mišljenja,

1. Razumljivost se najčešće mjeri metodom artikulacije

(artikulacija - jasno izgovaranje slogova) uz pomoć tzv. logatoma.

Logatomi su troslovne riječi sa redoslijedom: suglasnik - samoglasnik – suglasnik i bez ikakvog značenja. Npr. riječi VAZ, GOS, LUF, SIG... Razumljivost neke veze ispituje se pomoću logatoma na taj način što jedna osoba na jednom kraju veze čita tekst, sastavljen od niza logatoma, a na drugom kraju veze više osoba sluša i zapisuje logatome. Razumljivost veze se onda definiše kao procentualni odnos broja ispravno primljenih i ukupno poslanih logatoma. Razumljivost od: - 96 – 97% se smatra ekvivalentnom direktnog govora, - 85 – 95% smatra se zadovoljavajućom, a - od 65% predstavlja donju granicu koja se još može

tolerisati. Pored opisane metode sa logatomima postoje i druge metode kojima se može ocijeniti kvalitet prenosa telefonskog govora, tj. izmjeriti njegova razumljivost. 2. Jedna od takvih metoda jeste metoda direktnog

razgovora između dva sagovornika ili tzv. opinion test (eng. opinion – mišljenje).

Na predajnoj strani, u odvojenoj sobi, jedna osoba opisuje određene figure ili pojmove, a osoba na strani



prijema treba da identifikuje odgovarajuću figuru ili pojam, uz određeni nivo šuma na liniji. Kvalitet veze se onda određuje ocjenjivanjem od 0 – 4 dvanaest parova ispitivača iz čijih se ocjena uzima srednja vrijednost kao mjera za kvalitet posmatrane veze. Za jednu telefonsku liniju je bitno da se pored razumljivosti obezbijedi i vjernost i prirodnost govora, što je veoma važna karakteristika prenosa, pošto razlikovanje boje glasa sagovornika često može biti od velikog značaja. Stoga se ne mogu zanemariti veličine koje utiču na vjernost reprodukcije ljudskog glasa, kao što su: - širina frekventnog opsega telefonskog kanala, - izobličenja, - šumovi.

8.1.2. Širina frekventnog opsega telefonskog kanala

Da bi govor prilikom prenosa kroz telefonsko kolo zadržao punu razumljivost i vjernost, potrebno je prenijeti cijeli opseg govornih frekvencija, koji iznosi oko 10 kHz. Naravno, različite vrste poruka i njima ekvivalentnih signala proizvode različite frekvencije i zahtijevaju različite frekventne opsege što je prikazano slikom 8.2. Npr. Potrebna širina frekventnog opsega za pojedine vrste poruka je: telefonski govor 300–3400Hz, prirodni govor 80–8000Hz, dobra kvalitetna muzika 50–15000Hz. Čisto ekonomski razlozi naveli su istraživače da se pozabave problematikom sužavanja većih opsega jer bi se time postiglo bolje iskorištenje prenosnih puteva, odnosno povećao bi se broj telefonskih veza po zajedničkom prenosnom putu.

Slika 8.2. Osnovne frekvencije ljudskog glasa i nekih muzičkih instrumenata

U tu svrhu vršena su istraživanja promjene razumljivosti u zavisnosti od širine prenosnog frekventnog opsega. Sam postupak se svodio na sužavanje govornog opsega s obje strane pomoću specijalnih filtera.

Na slici 8.3 prikazani su rezultati ispitivanja koja je 1929. objavio Flečer. Na dijagramu je sa NF označena karakteristika filtra propusnika niskih frekvencija, a sa VF karakteristika slabljenja filtra propusnika visokih frekvencija.



Pri prenosu spektra frekvencija od 0–1kHz razumljivost je 40% (uz angažovanje oko 82% prenesene energije). Kada se gornja granica govornog spektra pomjeri na 3kHz, postiže se razumljivost od oko 85% (angažovano je oko 95% energije).

Slika 8.3. Uticaj suženja govornog opsega na razumljivost Dalje povećanje gornje granice frekventnog opsega neznatno utiče na povećanje razumljivosti. Krajnji zaključak je bio: - najvažniji dio spektra ljudskog glasa u telefonskom

prenosu je između 250 i 2700 Hz, - niže spektralne komponente ljudskog glasa nose

snagu, a više spektralne komponente nose razumljivost.

U početku razvoja VF telefonije korišten je relativno uzak telefonski opseg 0,3–2,4 kHz, jer je raspoloživi opseg na vazdušnim linijama i pupiniziranim kablovima bio vrlo ograničen, 1938. je usvojen za internacionalne veze opseg 0,3–3,4 kHz, s razmakom signala nosioca od 4kHz, koji je odmah u mnogim zemljama usvojen i u nacionalnim mrežama.

U Bosni i Hercegovini je usvojeni frekventni opseg 0,3–3,4 kHz, za sve veze u javnom saobraćaju u zemlji kao i u međunarodnim vezama. Uži frekventni opsezi od standardnog koriste se samo u sistemima specijalističkih službi, armija, elektroprivreda...

Iskorištenje frekventnog opsega 0,3–3,4kHz znatno je umanjen lošim karakteristikama telefonskih pretplatničkih aparata. Naime, u upotrebi je još, uglavnom, ugljeni mikrofon, čije karakteristike nisu najbolje u pogledu korištenja raspoloživog frekventnog opsega. Tendencije u razvoju i korištenju mikrofona u telefoniji upućuju na uvođenje elektrodinamičkih mikrofona.

8.2. OTKRIĆE TELEFONA Historija izuma telefona je uzburkana. Veći broj izumitelja je vjerovalo da bi zvučni signal mogao putovati kroz metalni vodič (provodnik). Svi su marljivo radili na tome, ali prvi koji je uspio u tome je bio Američki

izumitelj rođen u Škotskoj, Alexander Graham Bell, koji je bio nastavnik jezika u Bostonu, Masačusets.

Slika 8.4. Alexander Graham Bell

Bellovi pokušaji vezani za električni prenos govora rezultiraju prvom telefonskim prenosom u 1876 godini. Bell osniva kompaniju za proizvodnju telefona i za operaciju nad telefonskom mrežom. Bellova kompanija, kasnije poznatija kao ATiT kompanija, dominira telekomunikacionom industrijom sve do 1984 godine.

Sredinom 19. stoljeća s Morseovim telegrafom počinje razvoj nove industrijske grane koja udovoljava čovjekovoj potrebi da komunicira i razmjenjuje poruke – telekomunikacija. Vrijeme je, naravno, donijelo neslućeni razvoj komunikacinih tehnologija. Nakon izuma telegrafa dolazi vrijeme eksperimenata i otkrića na području prenosa govora električnim signalima. To je razdoblje obilježio izum A. G. Bella – telefon. No, je li baš Bell dizajnirao uređaj koji predstavlja preteču današnjih komunikacijskih uređaja neizostavnih u gotovo svakoj torbici ili džepu?

Slika 8.5. Stolni telefonski aparat privatne proizvodnje u Austriji,

u upotrebi nakon 1919.

Klasični telefonski aparat se sastoji od mikrofona koji prenosi glas pozivača; slušalicu, koja pojačava zvuk dolazećeg poziva; brojčanik ili tipka za biranje, zvono i manju skupinu električnih djelova, koji ustvari drže pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz slušalicu. Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i slušalica su zajedno ugrađeni u mikrotelefonsku kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska slušalica.

Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi, ili na slušalici. Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i

NF

VF



takođe čitav telefon se kablom povezuje na telefonsku liniju.

8.3. FUNKCIONALNE JEDINICE TELEFONSKOG APARATA

Telefonski aparat se u osnovi sastoji iz četiri funkcionalne jedinice: - komutacione, - pozivne, - biračke i - elektroakustičke. Strukturna šema data je na slici 8.6.

Slika 8.6. Funkcionalne jedinice telefonskog aparata

8.3.1. Komutaciona jedinica

Komutacioni element, koji svojim kontaktnim perima u jednom položaju uključuje na pretplatnički vod pozivne a u drugom govorne ili elektroakustične organe, naziva se prekidač viljuške ili viljuška. Pomoću ove jedinice telefonskog aparata obezbjeđuje se da su za vrijeme razgovora na pretplatnički vod uključeni govorni a isključeni pozivni, a za vrijeme mirovanja uključeni pozivni a isključeni govorni organi aparata. Ovo se može postići prekidanjem (slika 8.7) govornih organa pri položenoj mikrotelefonskoj kombinaciji.

Slika 8.7. Prekidanje govornog dijela telefona

Prekidač viljuške, svojim mirnim i radnim položajem, obezbjeđuje dva karakteristična stanja telefonskog aparata:

- stanje položene i - stanje podignute mikrotelefonske kombinacije.

Kontakti prekidača viljuške treba da imaju praktično zanemariv prelazni otpor (manji od 1Ω) i vijek trajanja kojim se obezbjeđuje najmanje 300000 preklapanja. To

znači da ova jedinica, pod uslovom da se u toku svakog dana aktivira 15 do 20 puta, mora da bude ispravna u trajanju od oko 50 godina.

8.3.2. Pozivna jedinica Pozivno kolo je dio telefonskog aparata pomoću koga se akustično ili svjetlosno daje do znanja pozvanom pretplatniku da treba da prihvati poziv, koji je došao po njegovom vodu. Ovo kolo se sastoji od kondezatora i nekog, najčešće akustičnog, indikatora, zvona, zujalice, tonskog pozivnika i slično. U mirnom stanju pozivno kolo je direktno priključeno preko pretplatničkog voda na telefonsku centralu. Pri pozivanju kroz pozivno kolo protiče naizmjenična struja čija je frekvencija 16 - 25Hz a napon 48 - 60V. Kondezator C u pozivnom kolu služi da onemogući protok istosmijerne struje iz izvora za napajanje, koji se nalazi u telefonskoj centrali. Na slikama 8.8 i 8.9 su prikazane šeme pozivnih kola sa zvonom i tonskim pozivnikom.

Slika 8.8. Pozivno kolo sa zvonom

Slika 8.9. Pozivno kolo sa tonskim pozivnikom

U praksi se najčešće upotrebljavaju polarizovana zvona koja pri radu koriste izmjeničnu struju. Kada kroz namotaje elektromagneta zvona protekne struja pozitivne poluperiode, kotva biva privučena na jednu, a pri negativnoj poluperiodi na drugu stranu. Pri svakoj promjeni položaja kotve metalni batić udara prvo u jednu, a potom u drugu školjku zvona i to se ponavlja. Jačina zvuka se može regulisati regulatorom u području od 40dB (tiho zujanje) pa do 70dB, mjereno na rastojanju od jednog metra od telefonskog aparata. Zbog manje potrošnje struje iz telefonske centrale predviđeno je da impedansa pozivnog kola ne smije biti manja od 2,5kΩ, a u slučaju paralelnog povezivanja dodatnih induktora poziva ukupna impedansa ne smije biti manja od 2 kΩ.

8.3.3. Biračka jedinica



Za otpremanje podataka o broju telefonskog pretplatnika sa kojim treba da se uspostavi veza služi obrtni brojčanik ili tastatura tonfrekventnog telefona. Podaci se šalje telefonskoj centrali, koja na osnovu serije impulsa koji odgovaraju broju pozvanog pretplatnika vrši uspostavljanje veze. Podaci se otpremaju od strane telefona iz obrtnog brojčanika ili kod telefona sa tonfrekventnom tastaturom iz odgovarajućeg registra.

8.3.3.1. Biranje brojčanikom Postoje različiti modeli i konstrukcije obrtnih brojčanika, ali se svaki od njih sastoji od:

- diska sa 10 otvora, kao na slici 8.10, - učvršćenog za jednu osovinu, - opruge koja služi za vraćanje diska u mirni

položaj, - mehanizma za pokretanje (opruga, pužasta

osovina, zupčanik) i - kontaktnog mehanizma.

Na disku otvori su označeni ciframa od 1 do 9 i 0. Cifre su raspoređene tako da njihov položaj odgovara broju impulsa koje okretanjem brojčanika treba poslati telefonskoj centrali. Kontaktni mehanizam brojčanika se sastoji od nsi (impulskog), nsa (radnog) i nsr (mirnog) kontakta.

Slika 8.10. Obrtni brojčanik

Impulsni kontakt se otvara i zatvara pri vraćanju napregnutog diska ravnomjerno i broj otvaranja, odnosno zatvaranja, odgovara biranju cifara. Da se ovi birački impulsi ne bi čuli u sopstvenoj slušalici, odmah pri pokretanju diska zatvara se radni kontakt nsa i kratko spaja elektroakustičku jedinicu. Ovo je potrebno i zato što bi inače promjenjiva otpornost mikrofona mogla da utiče na karakter impulsa biranja, pa čak i da izazove nepotrebna oscilovanja zbog čega bi pretplatnik pri biranju mogao da čuje i nepoželjne zvučne produkte. Svaka cifra u biračkom broju je definisana brojem impulsa. S obzirom na to da je numerisanje višecifarsko, to je nužno da i cifre jedna od druge budu odvojene. To odvajanje se, kada je u pitanju biranje brojčanikom, vrši tako da se između svake cifre definisane serijom biračkih impulsa obezbjeđuje međuserijska pauza u trajanju ne manjem od 200ms. Frekvencija impulsiranja nsi kontakta iznosi 10Hz, svaki impuls traje 100ms, pri čemu birački impuls čini zbir

vremena od 60ms koliko je nsi otvoren i 40ms koliko je on zatvoren. Maksimalan broj impulsa za jednu cifru iznosi 10 (cifra nula) a minimalan 1 (cifra jedinica). Između svake serije impulsa, to jest svake cifre, u cilju prepoznavanja cifara nužno je otpremanje serija razdvojiti međuserijskom pauzom u trajanju najmanje 2 impulsa. Ovo se postiže tako što se pri slanju dva zadnja impulsa nsi kontakt kratko spoji kontaktom nsr, pa se tako obezbijedi razdvajanje impulsnih serija a time i cifara. Tastatura za dekadno biranje vrši prekidanje strujnog kola pretplatničke petlje funkcionalno na isti način kao i brojčanik, ali je mehanika prekidanja izvedena pomoću elektronskih kola. Umjesto okretanja brojčanika biranje se vrši pritiskom na taster tastature. Kolo za biranje se sastoji od tastature i elektronskog sklopa sastavljenog od logičkog i prekidačkog kola. Na izlazu iz elektronskog sklopa tastature dobijaju se impulsni oblici biračkog signala, kao na slici 8.11.

Slika 8.11. Oblici impulsnog signala biranja U telefonskom aparatu gdje se biranje vrši tastaturom na dekadnom principu najčešće postoji memorijski sklop u koji se "upisuju" sve izabrane cifre. Pritiskom na taster koji pripada nekoj cifri vrši se otpremanje onoliko impulsa koliko odgovara toj cifri, tako se čini sa ostalim ciframa dok se ne otpremi cijeli pretplatnički telefonski broj. Ukoliko se, iz bilo kojih razloga, ne dobije pozvani pretplatnik, memorijski sklop u biračkom kolu, koji može imati sadržaj memorije za pamćenje broja i do 18 cifara, u kojem se pamte podaci o izabranom broju. Bez ponovnog biranja može se pritiskom samo na jedan od dodatnih tastera, poslije prethodno raskinute veze, ponoviti izbor cijelog broja. Tastatura ima još i taster koji služi za programiranje pauze, kada je telefonski aparat priključen preko pretplatničke centrale. U tom slučaju je potrebno zadržati automatsko biranje dok se ne dobije znak slobodnog biranja, posle čega se nastavlja automatsko biranje i kroz javne centrale.

8.3.3.2. Biranje tastaturom

Tastatura za ton-frekventno biranje se takođe sastoji od tastaturnog prekidačkog dijela koji čine tasteri od 0 do 9 i dodatni tasteri označeni zvijezdom (*) i pravogaonikom (#), kao i elektronski sklop. K ompletna tastatura, pored deset stalnih i dva, već pomenuta, dodatna tastera, ima još četiri tastera označena sa A, B, C i D čija namjena nije tačno određena, ali se najčešće koriste kod pretplatničkih



telefonskih centrala u različite svrhe pretežno u unutrašnjem saobraćaju ili se njihova upotreba dodatno programira. Na slici 8.12 je prikazan raspored i obilježavanje tastera tastature ton-frekventnog telefona.

Slika 8.12. Tastatura ton-frekventnog telefona

Numerički podaci pri ton-frekventnom biranju se prenose od telefonskog aparata do memorije registra u telefonskoj centrali, tako što se po određenom kodu svaka biračka cifra prenosi sa dvije frekvencijai. Frekvencije su podijeljene na prvu, odnosno donju, i drugu, odnosno gornju grupu. Prvu grupu čine niže a drugu više frekvencije. Za svaku cifru se po kodu 2 od 4 uzima po jedna frekvencija iz svake grupe. Deset cifara od 0 do 9 se, prema pomenutom kodu, mogu formirati od 4·3=12 frekventnih parova, a četvrta frekvencija iz gornje grupe je rezervna, za specijalne namjene.

Tasteri služe za slanje numeričkih podataka o biračkim ciframa od 1 do 0, a ostalih šest za skraćeno biranje, odnosno ponavljanje izabranih numeričkih podataka u slučaju kada u predhodnom pokušaju veza nije uspostavljena, kao i za druge specijalne namjene.

Slika 8.13. Spajanje tonfrekventnog telefona na ATC-centralu

Stvaranje i otpremanje dvije grupe frekvencija obezbijeđeno je pomoću dva oscilatora koji su sastavni dio telefonskog aparata. Blok šema data je na slici 8.13.

Pritiskom na određeni taster zaosciluju dva oscilatora, jedan signal frekvencije od f1 do f4 i drugi frekvencije od f5 do f8, što zavisi kojoj cifri odgovaraju. Svakom tasteru odgovara po jedan par signala. Brzina otpremanja cifarskih biračkih podataka ne zavisi od brzine aktiviranja tastera. Elektronski je podešeno da se u trajanju od 5ms otpremi cijela podataka pri svakom pretiskanju tastera, bez obzira na brzinu pritiskanja tastera.

8.3.4. Elektroakustička jedinica

Mikrofon i slušalica telefonskog aparata se ugrađuju u jednu fiksnu cjelinu koja se naziva mikrotelefonska kombinacija – MKT. Razgovor telefonom zahtijeva da se mikrofon nalazi u blizini organa za razgovor – usta, a slušalica organa za sluh – uha. Iz tih razloga, vodeći računa o međusobnom položaju ova dva organa, mikrofon i slušalica se postavljaju tako da rastojanje između centra mikrofona I slušalice iznosi 145 – 156 mm, koliko u prosjeku iznosi rastojanje između ovih organa kod čovjeka. Zbog toga što međusobni položaj između mikrofona i slušalice veoma utiče na kvalitet govora propisani su i njihovi međusobni uglovi. Dabi se obezbijedila stalnost tih položaja, mikrofon i slušalica se ugrađuju u fiksnu cjelinu koja se naziva mikrotelefonska kombinacija (MTK), slika 8.14.

Slika 8.14. Dimenzije mikrotelefonske kombinacije

Uobičajene srednje vrijednosti dimenzija iznose: α = 13°, β =15°, A = 216 – 230 mm, B = 145 – 156 mm i C = 56 – 80 mm. Samo telefoni za specijalne namjene mogu imati drukčije odnose u međusobnom položaju mikrofona i slušalice. Takvi su, npr. Slušalice na glavi, mikrofoni na grudima, kao i potpuno odvojeni mikrofoni i slušalice. MTK se priključuje na tijelo aparata preko trožilnog ili četverožilnog gajtana koji je najčešće spiralizovan. 8.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA

Telefonski aparati se izrađuju za različite svrhe i namjene i pred njih se postavljaju različiti zahtjevi. Međutim, od svih telefonskih aparata se zahtjeva, bez obzira na namjenu da omoguće dobru razumljivost, pretvaranje akustičke u električnu energiju i obratno sa što manje gubitaka, mogućnost pozivanja i biranja kao i kontrolu sopstvenog govora. Telefonski aparati se mogu podijeliti



u više grupa zavisno od vrste napajanja mikrofona, načina biranja, načina postavljanja, namjene, tehnološke izrade i dr. Zavisno od načina napajanja mikrofona telefoni mogu biti lokalno-baterijski (LB-telefoni) i centralno-baterijski (CB-telefoni). Prikazano je nekoliko vrsta telefonskih aparata koje se danas koriste, objašnjen je njihov princip rada i date tipične elektronske šeme istih. Prikazani su induktorski telefonski aparati, elektromehanički i elektronski telefonski aparati te digitalni i bežični telefonski aparati tzv. celularni telefoni. 8.4.1. Induktorski telefonski aparat

Induktorski telefon je aparat koji omogućava pozivanje sagovornika okretanjem induktora, dijela telefonskog aparata koji omogućava indukovanje naizmjeničnog napona. Otpremanje tog napona do mjesta gdje se nalazi sagovornik, prouzrokuje poziv u telefonskom aparatu, sa kojim je povezan.

Slika 8.15. Induktorski telefon Ovim aparatima se, prema tome, ne može birati pretplatnik već samo pozivati telefon sa kojim je u direktnoj vezi. Iz tih razloga se veze ostvarene ovim aparatima nazivaju veze od tačke do tačke. Prema načinu biranja imamo telefonske aparate sa induktorskim pozivanjem (induktorski telefoni), aparati sa ručnim biranjem (ručni telefoni, kod kojih biranje vrši manipulant iz centrale) i aparate sa automatskim biranjem (automatski telefoni). Prema načinu postavljanja telefonski aparati mogu biti stolni, zidni i prenosni, a prema namjeni telefoni opšte namjene i specijalni (podzemni, podvodni, protiveksplozivni itd. ).

Prema tehnološkoj izradi telefoni mogu biti elektro-mehanički i elektronski, a prema načinu prenosa govora analogni i digitalni. Ovaj telefonski aparat čija je šema data na slici 8.16 sastoji se od mikrofona (M), slušalice (S), zvona ili tonskog pozivnika (Z), prekidača viljuške (V) i induktora (I).

Slika 8.16. Induktorski telefon

Okretanjem ručice induktora (slika 8.17) njegova poluosovina se aksijalno pomjera i svojim vrhom prebacuje naizmjenični kontakt K u suprotan položaj. Do tada uključeno pozivno kolo sopstvenog telefona (žile-a,kontakt induktora-K, zvono, žila-b), se isključuje. Namotaji induktora koji se okreću između polova stalnog magneta indukuju naizmjenični pozivni napon.

Slika 8.17. Pozivni mehanizam induktora: a) mirno stanje, b) stanje pozivanja

Ako se ručica induktora čiji je pozivni mehanizam dat na slici 7.17 okreće brzinom 2 do 3 puta u sekundi, prema pozivnom kolu telefona, na suprotnom kraju, se indukuje napon 50-100V, frekvencije 10-20 Hz, što prouzrokuje poziv. Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač viljuške se prebacuje u položaj kojim se otvara pozivna, a zatvara elektroakustična jedinica, pa tako sagovornici mogu da obave razgovor.



Spuštanjem mikrotelefonske kombinacije ponovo se na vod uključuje pozivna a isključuje elektroakustična jedinica telefonskog aparata. Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije (LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni. Za razliku od stonog, prenosni ili poljski induktorski aparat nema viljušku za odlaganje mikrotelefonske kombinacije već taster (T) za uključenje mikrofona. Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije (LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni. Poljski induktorski telefoni se koriste najčešće na terenu, za vojne potrebe i na raznim radilištima pa je, obzirom na ulogu prilagođen za paralelno priključivanje više ovakvih telefona, što omogućava da se ovaj telefonski aparat koristi u neku ruku kao mala telefonska centrala. 8.4.2. Automatski telefonski aparat -

ATA Razlika između induktorskog i automatskog telefona ogleda se i u pozivnom signalu koji kod prvog daje

induktor a kod drugog pozivni generator iz telefonske centrale Automatski telefonski aparat – ATA je onaj aparat kojim je omogućeno, pomoću brojčanika ili tastature, automatsko uspostavljanje veze sa bilo kojim drugim telefonskim pretplatnikom. Za razliku od induktorskog telefona gdje se mikrofon nalazi u primaru a slušalica u sekundaru kalema i gdje se mikrofon napaja iz lokalne baterije, kod automatskog telefona mikrofon je prebačen u sekundar i napaja se iz centralne baterije dok je slušalica u primaru.

Slika 8.13. Automatski elektromehanički telefon

Slika 8.19. Principijelna šema automatskog telefonskog aparata: a) sa mostom, b) sa kompenzacionom spregom

Automatski telefonski aparat (slika 8.14) se sastoji od mikrotelefona (M), slušalice (S), zvona, prekidača viljuške (V), kalema i otpora u mostu mikrofona. U biračkom elementu-kada je to brojčanik u pitanju nalazi se i tri kontakta: nsi-impulsni, nsr-mirni i nsa-radni. Paralelno nsi i nsr kontaktima nalazi se RC kolo, a redno sa zvonom kondezator C1.

Pored već poznatih dijelova slušalice,mikrofona, zvona i prekidača viljuške automatski telefonski aparat se sastoji od sistema za biranje koji može biti brojčanik sa kontaktnim mehanizmima i tastatura sa dekadnim biranjem. Tri kontakta nsi, nsr i nsa se nalaze u sistemu za biranje-brojčaniku.



U mirnom stanju kontakti nsi i nsr su zatvoreni i međusobno su paralelni. Kontakt nsa je radni kontakt koji je u mirnom stanju otvoren, ali se zatvara onog trenutka kada se započinje sa biranjem čime se kratko spaja elektroakustični dio aparata i sprečava da se birački impulsi, koje svojim otvaranjem i zatvaranjem stvara impulsni kontakt nsi, čuju u slušalici. Kontakt nsr je mirni kontakt brojčanika koji se otvara onog trenutka kad se zatvara radni kontakt nsa, a zatvara se u trenutku kada se otpremi onoliko impulsa koliko iznosi birana cifra, sprečavajući otpremanje impulsa praznog hoda Podizanjem mikrotelefonske kombinacije kontakt viljuške promjeni položaj, prekida pozivno kolo sa jedne strane a zatvara a, odnosno b žilu sa druge strane. U tom trenutku mikrofon dobija napajanje preko a i b žile. Natezanjem brojčanika udesno otvara se nsr a zatvara nsa kontakt. Otpušteni brojčanik koji se pod dejstvom opruge vraća u mirni položaj prouzrokuje otvaranje i zatvaranje impulsnog kontakta, čime se u jednakim razmacima otpremaju strujni impulsi, koji preko biračkih organa u centrali omogućavaju uspostavljanje veze sa određenim pretplatnikom. Na drugoj strani u kolu pozvanog pretplatnika gdje je MT kombinacija spuštena, zatvoreno je pozivno kolo. Iz centrale generator šalje pozivnu struju koja signalizira poziv. Kada pozivani pretplatnik podigne mikrotelefonsku kombinaciju viljuška njegovog aparata isključuje pozivno a uključuje govorno kolo i tek tada je razgovor moguć. U cilju smanjenja varničenja paralelno sa impulsnim kontaktom priključuje se RC kolo sastavljeno najčešće od kodenzatora kapaciteta 1µF i otpora otpornosti 100 Ω. Vrijednosti ovih komponenata mogu biti i drukčije (C=0,5µF, R=560Ω, C=1µF, R=1,5kΩ i sl.), što zavisi od uslova eksploatacije telefonskih aparata. Kada je veza uspostavljena i kada su mikrofoni oba telefonska aparata dobili napajanje iz centrale, obezbjeđeni su uslovi za razmjenu govornih informacija. Ako je antilokalni efekat izveden prema mostnoj šemi (slika 8.19a), tada se govorna struja od mikrofona dijeli u dvije grane, linijsku (mikrofon, namotaj I, žila b, centrala, telefonski aparat pozvanog, žila a, kontakt viljuške, brojčanik, mikrofon) i balansnu (mikrofon, namotaj II, balansni dvopol, mikrofon). Antilokalni efekat se postiže obezbjeđenjem protoka struja suprotnih smjerova u linijskoj i balansnoj grani (kroz namotaje I i II transformatora), zbog čega je EMT sila koja se indukuje u namotaju slušalice neznatna, pa je tako govor u sopstvenoj slušalici prigušen za 10-20 dB.

8.4.3. Elektronski telefonski aparat -

ETA

Zamjenom ugljenog mikrofona elekromagnetnim, elektrodinamičkim, kondezatorskim ili bilo kojim drugim linearnim mikrofonom, stvorili su se uslovi za ugrađivanje pojačavačkih kola u telefonski aparat.

Primjenom elektronskih elemenata kod telefona, u prvom redu tranzistora i dioda, zbog čega su i dobili naziv elektronski telefonski aparati (ETA) stvorili su se istovremeno uslovi da se složeni pokretni mehanizmi (nsi,nsa i nsr kontakti) zamijene elektronskim kolima. Istovremeno su time stvoreni uslovi da se brojčanici mogu zamijeniti savremenijim biračkim jedinicama. Na ovaj način su skoro sve klasične jedinice zamijenjene elektronskim, čime je dobijena kvalitetnija reprodukcija zvuka, stabilni referntni ekvivalentni, aktivna regulacija nivoa, brzo i pouzdano biranje, laka manipulacija i niz drugih prednosti u odnosu na klasične automatske telefonske centrale

8.4.2.1. ETA sa dekadnim biranjem tastaturom

Slika 8.15. Telefonski aparat sa dekadnim tastaturnim biranjem Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač viljuške svojim kontaktima isključuje pozivno, a uključuje kolo za biranje i elektroakustično kolo telefonskog aparata na liniju. Po dobijanju znaka slobodnog biranja iz telefonske centrale, pritiskivanjem na tastere koji pripadaju odgovarajućim ciframa izabere se željeni broj pretplatnika. Ukoliko se dobije znak zauzeća, pritiskom na samo jedan taster označen sa (*) ili sa R (repetition, redial) ponoviti zadnji cijeli izabrani broj. Ovo je omogućeno zahvaljujući memorijskoj jedinici koja "pamti" zadnji izabrani broj koji može imati i do 18 cifara, što je dovoljno za ponavljanje izabranog broja i kod biranja u međunarodnom saobraćaju. Zadnji izabrani broj se može ponavljati neograničen broj puta bez obzira koliko dugo je prošlo od njegovog biranja i to samo pritiskanjem na pripadajući taster. Ova mogućnost je obezbjeđena tako što i u stanju položene mikrotelefonske kombinacije iz izvora za napajanje teče izvjesna struja, najčešće 30-50 µA, koja napaja memorijski sklop da bi očuvao memorijsku iinformaciju zadnjeg izabranog broja. Kod nekih telefonskih aparata napajanje memorije se obezbjeđuje iz lokalne baterije koja se postavlja u telefonskom aparatu. Kod aparata savremenije izrade memorija se napaja iz izvora za napajanje centrale.



Za klasične telefonske centrale kojima je iz telefonskog aparata potrebno slati biračke kodne signale u obliku implusa, prekidanjem petlje jednosmjerne struje pomoću tastature, kod izabranog broja se šalje onom brzinom kojom je centrala u stanju da ga primi.

8.4.4. Ton-frekventni telefon Na slici 8.16 data je šema telefonskog aparata sa ton-frekventnim biranjem. Stvaranje i otpremanje biračkih signala vrši se pomoću dva oscilatora koji su sastavni dio telefonskog aparata. Prvu, nižu grupu frekvencija f1 do f2 generiše oscilatorno kolo sastavljeno od tranzistora T1, otpora ReI namotaja neI koji je induktivno vezan sa bazom navedenog tranzistora, kondezatora C1, varistora V1, kao i namotaja nI i kondezatora CI. Drugu, višu grupu frekvencija f5 do

f8, generiše isto takvo kolo sa tranzistorom T2 i njemu pripadajućim elementima. Pritiskom na bilo koji taster tastature, prema centrali se otpremaju birački signali u obliku koda u kome je svaka cifra definisana dvjema frekvencijama, jednom iz niže i jednom iz više grupe. Nijedna od otpremnih frekvencija ne smije da odstupa za više od ±1,5% u odnosu na nominalnu vrijednost. Otpremni nivo za nižu grupu je 11-dB ± dB a za višu -9 dBm ±2dB. U registru ili odgovarajućem organu telefonske centrale nalazi se prijemnik ton-frekventnog biranja gdje se primaju birački kodovi i »prevode« se u oblik potreban za dalje uspostavljanje veze. Elektronski telefonski aparati sa diskretnim komponentama se sve više zamjenjuju aparatima koji se izrađuju sa integrisanim kolima.

Slika 8.16. Šema aparata sa ton frekvetnim biranjem

Slika 8.17. Biračko kolo ton-frekventnog biranja



Na slici 8.17 je data šema biračkog kola jednog takvog aparata. Integrisano kolo sadrži dio oscilatora koji zajedno sa kvarcnim oscilatorom Q1 oscilira sa 5,38 MHz. Kada se pritisne neki taster na tastaturi, oscilator zaosciluje sa f=3,58 MHz. Ova frekvencija se pomoću dva djelioca frekvencije koji su smješteni u integrisanom kolu dijeli tako da se, zavisno od toga koji smo taster pritisnuli, dobija jenda iz nižih i jedne iz grupe viših frekvencija koje odgovaraju toj cifri. Izlaz 10 integrisanog kola koji je u miru bio na takvom potencijalu koji je prouzrokovao da tranzistor T1 bude zatvoren a tranzistor T2 otvoren, posle pritiskanja na bilo koji taster izlaz 2 postaje visokoomski, pa se zatvara T2 a otvara T1. Na izlaz 16 integrisanog kola se tako pojavljuje kombinacija od dvije frekvencije po kodu izabrane cifre. Filtrom koji čine tranzistor T1, kondezator C1 i otpornici R2 i R6 obezbjeđuju se da se nelinearno izobličenje signala svake frekvencije svede na što manju mjeru. Dioda D1 služi za zaštitu od preopterećenja. Ovo biračko kolo se priključuje na elektronski sklop telefonskog aparata koji ja dat na sl. 8.19 čiji je princip rada ranije opisan.

8.4.5. Digitalni telefon

Digitalni telefonski aparat i digitalni prenos u cjelini se pojavljuje kao potreba najvećim dijelom zbog mogućnosti integrisanja prenosa govora i niza drugih podataka iznad 64 kbita/s,preko telefonske mreže i preko istih terminala. U ovoj fazi tehničkog razvoja treba riješiti još niz pitanja. Jedno od pitanja koje se još uvijek razmatra je koju konverziju A/D i D/A po kanalu koristiti, PCM ili ∆ modulaciju. Za sada prednosti su na strani PCM najvećim dijelom zbog mogućnosti direktnog korištenja kanalskih uređaja sistema Ti (PCM-30), malog digitalnog slabljenja, manjih dimenzija, manje potrošnje i veće ekonomičnosti. Što se signalizacije tiče, u obzir se uzimaju tri mogućnosti:

- direktna signalizacija po kanalu, - signalizacija dijelom po kanalu dijelom izvan

kanala i - signalizacija izvan kanala.

Signalizacija po kanalu koristi bitove informativnog kanala, pa ovaj metod ne omogućava prenos signala i govora istovremeno. Pored toga ovaj metod zahtijeva veoma složena kola za odvajanje govora od signala zbog čega gubi prednost. Signalizacija po kanalu sa signalizacijom izvan kanala (kombinovana) koristi dodatne signalne bitove koji označavaju karakter informacionog kanala (npr. da označi da li informacija predstavlja govor, podatak ili signal). Može očekivati da će digitalni telefon moći da obavljaju dio nekih jednostavnih funkcija koje danas obavljaju centrale. Time bi se telefonske centrale rasteretile jednostavnih funkcija, što bi im omogućilo da obavljaju druge, složenije.

Za razliku od drugih vrsta telefonskih aparata gdje se prenosi analogna (neprekidna) telefonska informacija, digitalni telefon radi sa diskretnim informacijama. Signal iz govornog spektra se otprema u diskretnom obliku da bi se na mjestu prijema ponovo uspostavila prvobitna forma signala. Na slici 8.18 dat je grafit transformacije signala, i to pod a) signal u primarnom obliku, pod b) u obliku u kom se vrši prenos i pod c) regenerisani prijemni oblik signala.

Slika 8.18. Dijagram transformacije signala a-signal u otpremi, b-signal u prenosu, c-signal u prijemu

Šematski prikaz digitalnog prenosa telefonske informacije prikazan je na slici 8.19. Distributor, okrećući se konstantnom brzinom pri svakom obrtu "dodjeljuje vezu" svakom telefonskom priključku u određenom vremenskom trajanju. U narednom obrtu distributora to se ponavlja i tako se preko prenosnog voda šalje sled diskretnih signala. Na prijemnoj strani se slažu diskretni signali na taj način što je obezbjeđena sinhronost i sinfraznost "dodjeljivanju veze" na jednom, odnosno na drugom kraju. Teorijska osnova za ovakav prenos informacija nalazi se u teoremi Shannon-a i Koteljnikovoj teoremi uzoraka, koja definiše odnose između analognih i diskretnih funkcija. Po ovoj teoremi svaka analogna funkcija S1(t) potpuno je određena njenim ordinatama u diskretnim tačkama koje su razmaknute za vremenski interval: ∆f=1/fr, gdje je fr-frekvencija uzimanja uzoraka, koja ne može biti manja od dvostruke vrijednosti maksimalne frekvencije primarne funkcije. To praktično znači da za prenos govorne informacije sa propusnim opsegom od 300 do 3400 Hz (gdje je gornja frekvencija 3400 Hz), frekvencija uzimanja uzoraka mora biti fr=2·3400=6800 Hz. Umjesto 3400 zbog boljeg razdvajanja uzima se frekvencija 4000 Hz, pa će na bazi toga interval između dva uzastopna uzorka signala biti:

∆t=1/tr≤1/fg=1/2·4000=120µs.



Širine zavise od broja kanala. Za evropski standard koji ima 32 kanala (slika 8.20), širina implusa je 3,9 µs

(125:32), dok je za američki 5,2 µs (125:24).

Slika 8.19. Grafički prikaz vremenske raspodjele kanala

Slika 8.20. Prikaz vremenske raspodjele kanala Slika 8.21. Blok šema vremenske raspodjele

U vrijednost širine implusa uzima se trajanje uzetog uzorka i razmak između uzoraka susjednih kanala, što takođe treba da se obezbijedi, kako bi se postigla zaštita od međusobnih uticaja kanala jednog na drugi. Svakoj postojećoj vezi je dodjeljena odgovarajuća vremenska pozicija što obezbjeđuje razdvajanje pojednih kanala. To omogućava da preko jednog fizičkog voda-sabirnice (slika 8.21) prenesemo onoliko informacija koliko je puta veći interval između dva uzastopna uzorka, od širine implusa uzetog uzorka. Sabirnica se stavlja na raspolaganje pojedinom paru Ti-Tj u pojedinim diskretnim vremenskim razmacima prema navedenim uslovima i to uvijek u trajanju jednakom širini implusa uzoraka. Zahvaljujući upravljačkom sistemu periodično se uključuju spojne tačke u navedenim vremenskim intervalima, pa se tako stvaraju povorke uzoraka kontinuiranog signala koga generiše Ti u telefonskom opsegu koga određuju filtar Fi.

Amplituda svakog uzorka odgovara trenutnoj vrijednosti amplitude analognog signala u trenutku uzimanja uzorka. U ovom slučaju se ne prenosi analogni već njegovi uzorci. Spojne tačke koje su prikazane u obliku radnog kontakta upravljane su od složenog elektronskog sklopa. Uzorci upravljani sinhronizovano dolaze preko sabirnice do prijemne strane. Preko spojnih tačaka o odgovarajućeg filtra formiraju se u cjelovitu informaciju, a po potrebi i pojačavaju i vode na terminal. Na slici 8.22 je prikazana blok šema jednog digitalnog telefonskog aparata kojim se obezbjeđuje prenos govornih i negovornih informacija. Za svoj rad koristi dva kanala, informacioni koga čini glavni kanal od 64 kb/s, sporedni od 16 kb/s i signalni kanal od 8kb/s. To je terminal koji se sastoji od CODEC-a, koji služi za konverziju govora u digitalni signal, digitalnog servisnog bloka, bloka signalne kontrole, upravljačkog bloka, bloka napajanja i kao dodatak kompletno analogno telefonsko kolo. Digitalni telefon pored prenosa govora može služiti i



za druge namjene kao na primjer za prenos teksta i podataka. Na slici 8.22 prikazana je blok-šema jednog od digitalnih telefona koji pored govora služi i

za prenos podataka odgovarajuće frekvencije posle čega se govorni biti dekodiraju i vode u analogno kolo, koje je istovjetno elektroakustičnoj jedinici elektronskog aparata.

Slika 8.22. Blok šema digitalnog telefona

Niskoomski linijski transformator sve potrebne signale iz ATC prema bloku linijskih otpremnih kola, a istovremeno i jednosmjerni linijski napon do pretvarača linijskih napona, koji obezbjeđuju sve potrebne napone za ostale dijelove aparata. U bloku linijskih otpremnih kola se nalaze adapter signalizacije, filtri, koderi i dekoderi. Ovo kolo razdvaja prijemne od otpremnih.Ostali, funkcionalni biti se vode u mikrokompjuter, integrišu se u funkcionalne riječi i prosleđuju do bloka signalnih indikatora (tonski davači poziva, svjetlosni indikator-displej, LED i dr.

8.4.6. Mobilni telefonski aparat

Iz želje za što većom pokretljivošću ljudi i potrebe da se pri toj pokretljivosti bude sa telefonom, proizvedeni su telefonski aparati za komunikaciju između ljudi i izvan kućnog odnosno kancelariskog prostora.

To su bežični, tzv. mobilni telefonski aparati. Kod njih se umjesto vodova koristi radio-veza. Bežični telefonski aparat se sastoji iz dva dijela, nepokretnog koji se priključuje direktno na telefonski pretplatnički vod i prenosnog, koji pretplatniku omogućava da unutar određenog prostora u blizini nepokretnog dijela uspostavlja radio-telefonske veze sa drugim telefonskim pretplatnicima. Veza u suprotnom smjeru se uspostavlja od pretplatnika do nepokretnog dijela, normalno, a do pokretnog dijela radio talasima. Područje u kome se može uspostavljati takva veza je obično 50 m, kada se pokretni dio nalazi u zatvorenom, a 200 m u otvorenom prostoru.



Slika 8.23. Blok šema mobilnog telefona Bežični telefonski aparat čine par pokretnog i nepokretnog dijela i u svakom od njih je ugrađen radio-primopredajnik. Međusobna veza između nepokretnog dijela aparata i pretplatničkog voda ostvaruje se na isti način kao i kod automatskih telefonskih aparata. Impedansa pozivnog kola i kod ovih aparata treba da ima vrijednost veću od 2,5 kΩ za signal frekvencije od 16-50 Hz. Obično se od pokretnog prema nepokretnom dijelu posle uspostavljanja veze otpremi specijalni ton kojim se signalizira da je veza ostvarena. Prenosni dio ovog aparata može da radi samo na njemu pripadajućim nepokretnim dijelom i obratno. On je prilagođen da prima od nepokretnog dijela pozivne, tonske i govorne signale, kriterijume položene

i podignuta MTK, a istovremeno i signal opomene kada su ova dva dijela aparata izvan zone čujnosti. Nepokretni dio prima od pokretnog kriterijuma položene i spuštene MTK i biračke signale za biranje cifara od 0 do 9. Izuzetno, u nekim slučajevima se na jedan nepokretni dio mogu priključiti dva pokretna. Kod ovakvih slučajeva mora da postoji interna komunikacija između ova dva pokretna dijela. Prenosni dio mora da bude što manje mase, obično manje od 0,7 kg. Funkcija biranja, pozivne veličine i referntni ekvivalenti ovih aparata moraju da odgovaraju uslovima propisanim za telefonske aparate.

Komutacioni sistemi i signalizacije

Osnovni zadatak telekomunikacione mreže je da omogući prenošenje poruka od mjesta gdje one nastaju do mjesta gdje su upućene tj. odredišta. Pri tome poruke mogu biti različite vrste: govorne, pisane, telekomande, podaci iz računara i dr. U zavisnosti od toga telekomunikacione mreže se dijele na telefonske, telegrafske, telekomandene, mreže za prenos podataka itd. Novijeg datuma su telekomunikacione mreže tzv. integrisanih službi, koje omogućavaju prenošenje poruka različitih vrsta na čemu počiva Internet.

Telekomunikaciona mreže se sastoji od:

učesničkih aparata (telefon, faks, računar) spojnih puteva komutacionih sistema

Postoji više vrsta telekomunikacionih sistema. To su:

lokalni komutacioni sistemi komutacioni sistemi prvog nivoa komutacioni sistemi drugog nivoa

Osnovni elementi komutacionog sistema su:

učesnički pribori (UP1-UPn) spojni organi (SO1-SOk) prenosnici (PN1-PNm) komutacioni polje (KP) i upravljački organ (UO)

9 poglavlje9

poglavlje


Komutacija govornih kanala Komutacioni sistem Telefonski saobraćaj Signalizacija komutacionih sistema Signalizacija pri prenosu podataka Međunarodni komunikacioni centri EWSD komutacioni sistemi

KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE


71

9. KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE Osnovni zadatak telekomunikacione mreže je da omogući prenošenje poruka od mjesta gdje one nastaju do mjesta gdje su upućene tj. odredišta. Pri tome poruke mogu biti različite vrste: govorne, pisane, telekomande, podaci iz računara i dr. U zavisnosti od toga telekomunikacione mreže se dijele na telefonske, telegrafske, telekomandene, mreže za prenos podataka itd. Novijeg datuma su telekomunikacione mreže tzv. integrisanih službi, koje omogućavaju prenošenje poruka različitih vrsta na čemu počiva Internet.

9.1. ORGANIZACIJA I ELEMENTI TELEKOMUNIKACIONE MREŽE

Telekomunikaciona mreže se sastoji od:

- učesničkih aparata (telefon, faks, računar) - spojnih puteva - komutacionih sistema

Primjer organizacije jedne telekomunikacione mreže dat je na slici 9.1. Učesnički aparati su predajnici i prijemnici poruka. Uobičajeno je da su funkcije predaje i prijema objedinjene u jednom istom aparatu. Svaki aparat ima svog korisnika, npr. čovjeka koji se služi aparatom.

Međutim, korisnik može biti i automat (računar). U oba slučaja upotrijebićemo termin korisnik telekomunikacione mreže. Za poruke koje se razmjenjuju između učesnika u telekomunikacionoj mreži koristiće se termin učesničke poruke. Pod spojnim putevima u telekomunikacionim mrežama podrazumijevaju se tehnička sredstva koja omogućavaju prenos poruka između različitih tačaka mreže. Njima se ostvaruju veze učesničkih aparata sa komunikacionim sistemima i obrnuto, kao i komunikacionih sistema međusobno. Komutacioni sistemi su tehnička sredstva koja omogućavaju usmjeravanje puteva u telekomunikacionoj mreži između učesnika koji imaju potrebu za razmjenom poruka. To podrazumijeva da kad prestane potreba za razmjenom poruka, između dva korisnika, da se veza, putem ovih sistema, raskine. Međutim, u specijalnim slučajevima uspostavlja se veza i tri ili više korisnika/učesnika. Proces uspostavljanja i raskidanja veza u komuntacionim sistemima naziva se komutacionim procesom. Ili samo komutacijom, pa otuda potiče i njen naziv.

Slika 9.1. Organizacija telekomunikacione mreže



72

9.1.1. Hijerarhija komutacionih sistema

Na slici 9.1. se vidi da u telekomunikacionoj mreži postoji više vrsta telekomunikacionih sistema. To su:

lokalni komutacioni sistemi komutacioni sistemi prvog nivoa komutacioni sistemi drugog nivoa

Na lokalne komutacione sisteme povezani su učesnički aparati odgovarajućim spojnim putevima. Ako treba uspostaviti vezu između učesnika koji su povezani na na različite lokalne komutacione sisteme, to se može ostvariti međusobnim povezivanjem svih lokalnih komutacionih sistema u telekomunikacionoj mreži. Međutim, u slučaju mreže sa većim brojem ovakvih komutacionih sistema, njihovo povezivanje po principu svaki-sa-svakim postaje neekonomično. Tada se uvode komutacioni sistemivišeg hijerarhijskog nivoa. Uloga komutacionog sistema prvog nivoa je da ostvari komutacioni proces za sve lokalne komutacione sisteme povezane na njega. Time omogućuje i ostvarivanje veza između korisnika u različitim lokalnim komutacionim sistemima. Komutacioni sistem drugog nivoa služi da se na njega odgovarajućim spojnim putevima povezuju grupe komutacionih sistema prvog nivoa, za koje on obavlja komutacioni proces. Na taj način ostvaruje se veza korisnika koji su povezani na različite lokalne keomutacione sisteme, a pripadaju različitim komutacionim sistemima prvog nivoa.Da bi veze mogle da se ostvauju između učesnika u cijeloj telekomunikacionoj mreži, svi komutacioni sistemi drugog nivoa povezani su međusobno odgovarajućim spojnim putevima. U slučaju velikih telekomunikacionih mreža uvode se još viši hijerarhijski nivoi. Tako na primjer u javnoj međumjesnoj telefonskoj mreži u Bosni i Hercegovini postoje:

krajnje telefonske centrale, koje odgovaraju lokalnim komutacionim sistemima

čvorne telefonske centrale, prvi nivo glavne telefonske centrale, drugi nivo tranzitne telefonske centrale međunarodne telefonske centrale

9.2. BLOK ŠEMA KOMUTACIONOG

SISTEMA

Osnovni elementi komutacionog sistema, prikazani na slici 9.2, su:

učesnički pribori (UP1-UPn) spojni organi (SO1-SOk) prenosnici (PN1-PNm) komutacioni polje (KP) i upravljački organ (UO)

Učesnički pribori su organi kojima se sprežu učesnički aparati sa komuta-cionim poljem radi ostvarivanja prilagođenja u električnom smislu. S druge strane pomoću njih se vrši razmjena svih signala koji nose upravljačke poruke, a potrebni su za ostvarivanje i raskidanje veze odgovarajućih učesnika. Svi putevi ovih signala, koji vode prema upravljačkom organu, označeni su isprekidanim linijama. Sponji organi učestvuju u uspostavljanju i raskidanju lokalnih veza tj. veza učesničkih aparata priključenih na posmatrani komutacioni sistem.

Slika 9.2. Blok šema komutacionog sistema Prenosnici su organi kojima se spreže komutaciono polje sa spojnim putevima koji vode prema drugim komutacionim sistemima. Drugim riječima to su organi čijim posredstvom se ostvaruju dolazne i odlazne veze učesnika, kao i trenzitne veze. Komutaciono polje spregnuto je sa svim učesničkim priborima, prenosnicima i spojnim organima. Njegova funkcija je da ostvari komutacioni proces za učesnike koji to traže, odnosno da uspostavi vezu između aparata pozivajućeg i traženog učesnika, omogućujući na taj način razmjenu učesničkih poruka, a po završetku ove razmjene da raskine vezu. Upravljanje komutacionim procesom obavlja upravljački organ. Upravljački organ spregnut je sa svim ostalim organima komutacionog sistema što mu omogućava da vrši upravljačku funkciju u komutacionom sistemu. Postoje različiti principi organizacije obavljanja upravljačkih funkcija, počevši od decentralizovanih pa do jednog centralizovanog upravljačkog organa. Osim organa prikazanih na slici 9.2. postoje organi koji imaju pomoćnu ulogu u ovom procesu, kao što su: izvori za napajanje, razdjelnici, organi za ispitivanje ispravnosti rada i sl. Ili specijalni organi kao što su: brojači tarife, prijemnici i predajnici signala koji nose upravljačke poruke itd.



73

9.2.1. Komutaciono polje

Komutaciono polje obavlja osnovnu funkciju komutaciong sistema – komutacioni proces. Zbog toga se posvećuje posebna pažnja organizaciji i realizaciji komutacionog polja u svakom komutacionom sistemu. Prema obliku organizacije, načinu grupisanja i povezivanja osnovnih komutacionih sklopova komutaciona polja dijelimo na:

jednokaskadna komutaciona polja, i višekaskadna komutaciona polja

Na slici 9.3. prikazan je primjer jednokaskadnog komutacionog polja.

Slika 9.3. Jednokaskadno komutaciono polje

Za njega je karakteristično da se veza od nekog ulaza do nekog izlaza ostvaruje preko jedne komutacione tačke. U njoj se nalazi komutacioni element, koji je na slici principski predstavljen prekidačem. Na slici 9.4. predstavljeno je višekaskadno komutaciono polje.

Slika 9.4. Višekaskadno komutaciono polje

Ono se sastoji od više komutacionih matrica poredanih u n kaskana. Matrice susjednih kaskada povezane su tzv. međuvezama. Realizacija komutacionog polja zasniva se na dva osnovna principa: 1. Princip prostorne raspodjele koji se svodi na to da se

veza između ulaza i izlaza ostvaruje u originalnom obliku i relanom vremenu, bez kašnjenja.

Postoji više načina izvođenja komutacionog polja na ovom principu što je posljedica tehnološkog razvoja komunikacija. Poseban značaj imaju komutaciona polja realizovana biračima tipa:

Korak-po-korak Krozbar birač Sa diskretizovanim komutacionim elementi

Birač korak-po-korak je elektro-mehanički sklop, koji omogućava prespajanje jednog ulaza na jedan od više izlaza. Krozbar birač je elektromehanički sklop, čija se konstrukcija zasniva na radu elektromagnetnog relea. U komutacio-nom smislu on sadrži m ulaza, od kojih svaki može da se prespoji na n izlaza. Odgovarajuće komutaciono polje dobije se prespajanjem međusobno povezaih krozbar birača. Diskretizovani komutacioni elemementi su mehaničke ili električne komponenete koje se grupišu u module u obliku komutacionih matrica. Mogu biti elektromehanički (rid-relei) i elektronski (tiristori). 2. Princip vremenske raspodjele koji se zasniva na

uspostavljanju veze između ulaza i izlaza komutacionog polja signalima u diskretnom obliku (digitalnom obliku) uz eventualni vremenski pomjeraj.

Komutaciono polje na principu vremenske raspodjele se sastpji od poluprovodničkih komponeneti. Koristi se postupak impulsne kodovane modulacije (Pulse Code Modulation) – PCM. To je postupak u kome se analogni signal prevodi u digitalni oblik (digitalizacija). Digitalno komutaciono polje realizuje se obično različtitm kombinacijama vremenske i prostorne komutacije.

9.3. SAOBRAĆAJ U KOMUTACIONOM

SISTEMU

Pod saobraćajem se podrazumijeva u komutacionom sistemu ukupno zauzimanje svih elemenata, sklopova i većih funkcionalnih cjelina u ovom sistemu, koji će se sa aspekta saobraćaja zvati organima. Pri tome ovo zauzimanje može biti namjerno ili nenamjerno, kratkotrajno ili dugotrajno, pri uspostavljenoj ili neuspostavljenoj vezi učesnika. Saobraćaj nastaje kao neposredna poteba učesnika za međusobnim komuniciranjem te su oni u stvari izvor saobraćaja. Svako zauzimanje komutacionog ssitema od izvora saobraćaja naziva se pozivom. Pri tome se poziv može završiti uspostavljanjem veze sa drugim učesnikom, ali ne mora. Veličina saobraćaja se mijenja u toku vremena što je posljedica više faktora; namjene i lokacije komutacionog sistema, strukture učesnika, doba dana i noći, dana u sedmici, godini itd. Zbog toga je uveden tzv. čas najvećeg opterećenja, definisan kao perdiod vrenema od 60 uzastopnih minuta za vrijeme kojeg je veličina saobraćaja najveća. Veličinu saobraćaja definiše srednji broj istovremeno zauzetih organa i to je poznato kao saobraćajna vrijednost. Jedinica saobraćajne vrijednosti je erling (označava se sa E). Po definiciji organ koji je ukupno



74

zauzet neko vrijeme t u posmatranom intervalu vremena T ima saobraćajnu vrijednost t/T erlinga. Postoji više načina da se izrazi vrijednost saobraćaja a jedan koji se često koristi je:

A = ctm

gdje je: A - vrijednost saobraćaja, c – broj poziva u jedinici vremena, tm – srednje vrijeme zauzeća organa izraženo u jedinici vremena

9.4. PODJELE KOMUTACIONIH

SISTEMA

Najbrojniji su sistemi za komutaciju govornih učesničkih poruka. tzv. telefonski komutacioni sistemi. Negovorni komutacioni sistemi su telegrafski ali naglim razvojem računarske tehnike postaju veoma aktuelni sistemi za komutaciju podataka, paketa podataka i poruka u računarskim mrežama (internet). Podjelu komutacionih sistema možemo izvršiti na nekoliko različitih osnova:

prema vrstu učesničke poruke, telefonski, telegrafski, telekomande itd.

prema načinu uspostavljanja veze, manuelni, poluautomatski i automatski,

prema hijerarhijskom mjestu u mreži, lokalni, prvog hijerarhijsko nivoa itd.

vrsti elemenata i sklopova, koračni, krozbar, elektronski itd.

kapacitetu, malog, srednjeg i velikog kapaciteta, realizaciji komutacije, sa vremenskom i prostornom

raspodjelom u komuta-cionom polju, upravljanju, sa centralizovanim ili decentralizovanim

upravljačkim organima, tj. direktnim, registarsko-markerskim i programskim upravljanjem.

9.5. SIGNALIZACIJA SA OKOLINOM

Pod okolinom komutacionog sistema podrazumijevaju se svi učesnici koje komutacioni sistem opslužuje. Signali koji nose upravljačke poruke se pojavljuju pri procesu uspostavljnja i raskidanja veza između učesničkih aparata. U zavisnosti od toga kako su učesnici spregnuti sa komutacionim sistemom, posmatrani signali se mogu podjeliti na dvije vrste:

signali za rad komutacionog sistema sa učesničkim aparatima,

signali za međusobni rad komutacionih sistema u telekomunikacionoj mreži.

9.5.1. Signali za rad sa učesničkim

aparatima - telefonima

Na slici 9.5. prikazan je princip razmjene signala između komutacionog sistema (KS) i učesničkog aparat (UA). Pri tome je sa UAp označen pozivajući učesnički aparat, a sa UAt traženu učesnički aparat.

Slika 9.5. Razmjena signala pozivajućeg i traženog učesničkog aparata

U toku uspostavljanja i raskidanja veze između ova dva učesnička aparata KS sa svakim od njih razmijeni određeni broj signala. Svaki od ovih signala ima različito značenje, jer nosi različitu upravljačku poruku. Procedura uspostavljanja veze dva učesnička aparata započinje kada UAp uputi signal najave, kojim obavještava KS da želi da započne sa uspostavljanjem

veze. Komutacioni sistem, ukoliko ima mogućnosti da opsluži ovog učesnika, šalje prema UAp signal potvrde. U suprotnom slučaju KS šalje signal odbijanja. U slučaju da postoje uslovi za uspostavljanje veze, KS šalje signal najave prema UAt i očekuje od njega signal odziva. Pri prijemu ovog signala KS šalje prema UAp signal odziva, čime je veza UAp – UAt uspostavljena.



75

Prekid prethodno uspostavljene veze UAp – UAt može se inicirati sa obje strane pri čemu inicijator prekida šalje signal rskidanja prema KS, a ovaj šalje odgovarajući isgnal prema drugom učesničkom aparatu. Međutim, kod nekih sistema je prekid veze jednostran zbog uvedenih prioriteta. Tako npr. U javnoj telefonskoj mreži pozivajući učesnik plaća za ostvarenu vezu, pa ima i prioritet za njenom prekidu.

9.5.2. Signali za rad komutacionih sistema

Na slici 9.6. prikazan je princip međusobne razmjene signala između dva komutaciona sistema. Sa KSp i KSt su označeni komutacioni sistemi pozivajućeg, odnosno traženog učesnika.

Slika 9.6. Razmjena signala između dva komutaciona sistema

Signalizacija na releciji učesnički aparat – komutacioni sistem, kako za pozivajućeg tako i za traženog učesnika odgovara skupu signala prikazanom na slici 9.5. Posmatrajući signale na relaciji učesnički aparat – komutacioni sistem i komutacioni sistem – komutacioni sistem može se zapaziti da oni, po sadržaju poruke koje nose, mogu da se podijele u dvije grupe: upravljačke signale, koji učestvuju u procesima

uspostavljanje i raskidanja veza, a nazivaju se još i linijski signali, i

adresne signale, koji nose poruke o adresama

učesnika. U većini komutacionih sistema ove poruke su cifre, koji sus sastavni dijelovi pozivnih brojeva učesnika. Pri tome se pod pozivnim brojevima podrazumijevaju adrese učesnika komutacionog sistema, odnosno telekomunikacione mreže po kojima se ovi međusobno razlikuju. Nazivaju se još i registarski signali.

9.6. SISTEMI SIGNALIZACIJE

Pod sistemima signalizacije podrazu-mijevamo skupove signal koji omogućavaju razmjenu upravljačkih poruka prema unaprijed definisanim uslovima. 9.6.1. Telefonski sistemi signalizacije U slučaju telefonije vrijede nazivi za: - telekomunikaciona mreža – telefonska mreža, - učesnički aparat – telefonski aparat, - komutacioni sistem – telefonska centrala.

Upravljački signali koji se prenose od telefonskog aparata prema telefonskoj centrali dobiju se prekidanjem toka istosmjerne struje u signalizacionoj petlji. Pri tome signalizacionu petlju obrazuju učesnički vod (UV) tj. vod koji veže telefonski aparat i telefonsku centralu. Upravljački signali od telefonskog aparata pozivatelj su:

- signal najave - signal raskidanja,

Upravljački signali od telefonskog aparata onog koga se poziva su:

- signal odziva, - signal raskidanja.

U slučaju automatske telefonske centrale poruke o pozivnom broju traženog učesnika prenose se skupovi adresnih signala od automatskog telefonskog aparata (ATA). Postoji više načina za generisanje adresnih signala. Na slici 9.7 su prikazani adresni signali koji se dobiju tehnikom prekidanja signalizacione petlje za slučaj ATA sa brojčanikom. Ovi signali nose adresene poruke o izabranom pozivnom broju 32. Pozivni broj se sastoji od tzv. biračkih cifara, od kojih svaka predstavlja poseban signal. Ovaj se sastoji od biračkih impulsa, čiji broj odgovara brojnoj vrijednosti odgovarajućeg dijela adresne poruke. Svaki birač impulsa se sastoji od impulsa i pauze. Normalna vrijednost vremena impulsa tj. bezstrujnog stanja (BS) u petlji učesničkog voda je 62 ms, a pauza između impulsa tj. strujno stanje (SS) u je 38 ms. Minimalna vrijednost pauze između cifara iznosi 200 ms.

KOMUTACIONI SISTEMI I SIGNALIZACIJE 76


Slika 9.7. Adresni signali telefonskog aparata sa brojčanikom

Na slici 9.8. prikazano je ako se formiraju adresni signali u slučaju ATA sa tastaturnim biranjem na principu tehnike više frekvencija. Pritiskom na taster kodira se adresni signal na taj način što se šalju dvije unaprijed određene frekvencije, od kojih jedna pripada skupu nižih

vrijednosti (fn), a druga skupu viših vrijednosti (fv). Na ovaj način je moguće znatno brže birati nego u slučaju ATA sa brojčanikom jer je minimalno potrebno vrijeme za raspoznavanje primljenih frekvencija na prijemnom dijelu automatske telefonske centrale je 40 ms.

Slika 9.8. Adresni signali telefonskog aparata sa tastaturom

Upravljački signali od telefonske centrale prema telefonskom aparatu su:

- pozivni signal, koji ima određene električne

karakteristike potrebne za pobudu akustičkih indikatora (najčešće zvona) u telefonskom aparatu traženog učesnika, i

- tonski signali, (signal slobodnog biranja, zauzeto, kontrola poziva idr.), koji se šalju prema telefonskom aparatu onog koji poziva.

9.7. MEĐUNARODNI TF. SAOBRAĆAJ U prethodnim poglavljima opisani su razni sistemi telefonskih centrala koje služe za potrebe raznih nivoa telekomunikacione mreže, od mjesnih do traznitnih telefonslih centrala, čime je je pokriveno područje nacinalnog telefonskog saobraćaja. Međutim, osim nacionalnog postoji i međunarodni telefonski saobraćaj.

Saobraćaj koji se odvija između pretplatnika nacionalne telefonske mreže i pretplatnika drugih zemalja je međunarodni telefonski saobraćaj. U tom saobraćaju moraju biti zadovoljeni određeni uslovi i kriteriji propisani od strane nadležnih međunarodnih organizacija, prije svega CCITT. Da bi mogao da se odvija međunarodni saobraćaj mora postojati organizovana međunarodna mreža i moraju biti rješeni određeni problemi. Trebaju postojati odgovarajuće telefonske centrale i moraju biti rešeni razni tehničko-eksplontacioni problemi u koje pored ostalih spadaju:

- numerisanje, - tarifiranje, - signalizacija itd.

U međunarodniom telefonskom saobraćaju postoje u osnovi iste vrste saobraćaja kao i nacionalni saobraćaj. Uporedo sa uvođenjem potpono automatskog



nacionalnog telefonskog saobraćaja, pristupilo se uvođenju i poluatomskog i automatskog međunarodnog telefonskog saobaćaja, tako da su ove vrste saobraćaja uvedene sa skoro svim zemalja svijeta. S obzirom na to u nastavku će se dati samo osvrt na poluatomski i automatski međunarodni telefonski saobraćaj, koji pružaju izrazite predosti, kao što je to slučaj i sa ovim vrstama saobraćaja u nacionalnoj mreži.

9.7.1. Plan numerisanja

Da vi se uveo poluatomski i automatski međunarodni telefonski saobraćaj bilo je potrebno prethodno utvrditi plan numerisanja za svjetsku telefonsku mrežu. Međunarodni savetodavni komitet za telefoniju i telegrafiju CCITT je utvrdio plan numerisanja prema kome je svaka zemlja dobila svoj karakteristični broj – indikator, koji se primjenjuje u kontinentalnom i interkontinentalnom saobraćaju. Karakteristični brojevi pojedinih zemalja sastoje se iz jedne, dvije ili tri cifre. Velike zemlje, sa vrlo visokim brojem pretplatnika imaju kraći karakteristični broj tj. broj sa manje cifara, a manje zemlje imaju duži karakteristični broj. Evropske zemlje imaju karakteristične brojeve sa 2 ili 3 cifre. Karakteristični brojevi nekih zemalja su: 387 Bosna i Hercegovina, 385 Hrvatska, 1 USA, 30 Grčka, 33 Francuska, 39 Italija, 43 Austija, 48 Poljska, 359 Bugarska, 7 Sovjetski savez, Kompletan pregled međunarodnih pozivnih brojeva se nalazi na kraju poglavlja. Cjela svjetska mreža u pogledu numerisanja podjeljena je u 9 zona. Zemlje Evrope nalaze se u zonama 3 i 4. Prva cifra u međunarodnom karakterističnom broju zemlje odgovara zoni numerisanja. Kod automatskog međunarodnog saobraćaja pretplatnik iz jedene zemlje da bi dobio pretplatnika u nekoj drugoj zemlji mora izabrati broj koji se sastoji iz 4 elementa:

- međunarodni prefiks, - međunarodni karakteristični broj, - nacionalni međumjesni karakteristični broj, bez međumjesnog prefiksa, - pretplatnički broj.

Međunarodni prefiks omogućava pristup do uređaja za međunarodni saobraćaj. Ovo je broj koji karakteriše međunarodni saobraćaj i na osnovu koga se vrši upućivanje sobraćaja ka uređajima koji služe za odvijanje

međunarodnog saobraćaja. Ovaj prefiks odgovara prefiksu koji u okviru nacinalne mreže karakteriše međumesni saobraćaj, za razliku od mjesnog saobraćaja odnosno saobraćaja u okviru mrežne grupe. Međunarodni prefiks nije jednoobrazan u svim zemljama. Ovaj broj određuje svaka zemlja za sebe u skladu sa svojim rehničkim rešenjima. Npr. međunarodni prefiks u BiH je broj 00, a u nekim zemljama 99. Značenja ostala 3 elementa su već data i to za međunarodni karakteristični broj u ovom poglavlju, a za preostala 2 elementa u okviru plana numerisanja na nacionalni saobraćaj. Npr. uzećemo slučaj da neki pretplanik iz Bosne i Hercegvoine želi da uspostavi vezu sa nekim pretplatnikokm u Ženevi – Švicarska. Pretlatnik treba birati:

00 41 22, pri čemu pojedini brojevi imaju sljedeća značenja, 00 – međunarodni prefiks u Bosni i Hercegovini, 41 – međunarodni karakteristični broj za Švicarsku, 22 – nacinalni međumjesni karakteristični broj za mrežnu grupu Ženeva. Slično pretlatnicima u automatskom biraju i telefoniskinje u poluautomatskom saobraćaju.

9.7.2. Plan upućivanja saobraćaja Kranji cilj, koji se postavlja u okviru svetskog plana je potpuna automizacija međunarodnog saobraćaja. Za odvajanje međunarodnog saobraćaja svaka zemlja mora imati jedan ili više centara koji omogućuju uspostavljanje veza između vodova naconalne mreže i vodova međunarodne mreže. Ovi centri se dijele na odlazne i dolazne. Često su uloge oba ova centra objedinjenje u jednom odlaznom/dolaznom centru. Kad god saobraćaj opravdava međunarodni centri pojedinih zemalja vezuju se međusobno direktnim vodovima. Međutim, ako to nije slučaj onda se saobraćaj između raznih zemalja odvija posredstvom trazitnih centara drugih zemalja,a prema preporukama CCITT-a. Prema ulozi koju imaju u svetskoj mreži ovi centri su podeljeni u 3 kategorije sa oznakama:

- CT1, - CT2, i - CT3.

Međunarodni tranzitni centri prve kategorije – CT1 mogu poslužitivati cijeli kontinent. Svaki CT1 centar povezan je snopom vodova sa malim procentom gubitaka sa svim CT2 centrima svoje zone i sa svim ostalim CT1 centrima. U Evropi su CT1 centri: Moskva, London i Pariz. Međunarodni tranzintni centri druge kategorije – CT2 poslužuju dio zone CT1 centra na koji su priključeni.



Zona CT2 centra, postavljenog u nekoj zemlji velikog prostranstva, može biti proširena na celu zemlju ili na deo iste. U našoj zemlji je Sarajevo međunarodni tranzitni centar CT2. Međunarodni tranzitni centri treće kategorije – CT3 polužuju dio zone CT2 centra na koji su priljučeni. Po pravilu zona CT3 centra je ograničena na zemlju u kojoj se nalazi. Povezivanje imeđu CT centara raznih kategorija je preko vodova sa malim procentom gubitaka. Međutim, postoje i veze između centara koji ne idu uvek ovim hijerarhijskim redom, npr. neki centar CT3 se može direktno povezivati sa odgovarajućim CT1 centrom ili nekim drugim CT2 centrom. U tim slučajevima se radi o vodovima sa velikim procentom gubitaka. Prilikom uspostavljanja veza prvo se ispituju ovi vodovi, pa potom vodovi sa malim procentom gubitaka. Opisana podjela međunarodnih centara na kategorije se modifikovala razvojem satelitskih telekomunikacija, mobilnih komunikacija, radio relejnih veza i interneta. Ova kategorizacja je napuštena kao obavezna za upućivanje međunarodnog saobraćaja. U okviru važećeg svetskog plana telefonske mreže, međunarodni centri imaju pre svega u pogledu međunarodnog tranzitnog saobraćaja. Upućivanje saobraćaja se vrši na osnovu direktnog međusobnog dogovora pojedinih zemalja, pri čemu moraju biti poštovani svi kriterijumi koji su navedeni i utvrđeni kod kategorizacije centara.

9.8. SISTEMI EWSD

EWSD je sposoban i prilagodljiv digitalni elektronski komutacioni sistem za javne komunikacione mreže. Odgovara svim savremenim zahtjevima. Tehnologija i arhitektura sistema EWSD baziraju se na bogatim iskustvima sa područja telekomunikacija i računarstva. Otkad se je godine 1981 pojavio na svjetskom tržištu, EWSD je stekao veliki ugled zbog svoje pouzdanosti, ekonomičnosti i brojnih funkcija, koje se nudi pretplatnicima.

Slika 9.9. Izgled EWSD centrale

EWSD je sistem, koji je univerzalan u pogledu veličine, osobina, usluga i mreža. Pogodan je za upotrebu u najmanjoj seoskoj centrali i u najvećoj lokalnoj ili tranzitnoj centrali, na primjer u gusto naseljenim gradskim područjima. Na slici 9.9 je prikazana je izgled EWSD centrala. Modularnost i otvorenost materijalne i programske opreme omogućava prilagođenje sistema za uključenje u bilo koju okolinu. Jedan od faktora koji pridonosi njegovoj prilagodljivosti, je upotreba distribuiranih procesora, sa lokalnim funkcijama. Zajedničke funkcije obrađuje koordinacioni procesor. EWSD omogućava telefonskoj mreži da se postepeno razvija u digitalnu mrežu sa integrisanim uslugama tzv. ISDN (Integrated Services Digital Network ). EWSD odgovara međunarodnim standardima i preporukama, koje propisuje CCITT (Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique) i CEPT. Učestvovanje Siemensovih stručnjaka u studijskim grupama ovih organizacija, garantuje dobar tok informacija između procesa standardizacije i razvoja. Primjeri primjene standarda CCITT su:

doslijedna upotreba programskog jezika CHILL (CCITT High Level Language) i

upotreba jezika MML (Man-Machine Language) za komunikaciju čovjek-sistem,

sistem signalizacije po zajedničkom kanalu br. 7 i ugrađena mogućnost za dograđivanje ISDN-funkcija pretstavljaju uključenje CCITT standarda u sistem,

osim toga, zahtjevima za lokalni komutacioni sistem (local switching system general requirements LSSGR), koji upotrebljavaju u SAD.

9.8.1. Funkcije EWSD EWSD sa svojim brojnim funkcijama nudi sve, što očekujemo sa savremenog telefonskog sistema. U ovom poglavlju su nabrojane značajne funkcije sistema i funkcije za analogne pretplatnike. Funkcije sistema:

EWSD nudi korisniku mnoge funkcije, koje pridonose univerzalnosti, prilagodljivosti i kvaliteti komutacionog sistema. Obseg funkcija sistema i njihovo jednostavno uvođenje dokazuju visoki tehnički nivo komutacionog sistema EWSD.

Strategija integrisanog nadzora:

EWSD automatski otkriva greške i smetnje u radu materijalne i programske opreme i pokreće postupak za odstranjivanje grešaka. Zbog toga glavni djelovi sistema su udvostručeni. Strategija



integrisanog nadzora obuhvata nadzor nad radom i javljanje, analizu i dijagnozu grešaka.

Uključenje u postojeću mrežu:

EWSD možemo uključiti u bilo koju postojeću mrežu. Od samog početka naručita važnost je bila posvećena prilagodljivosti relevantnih parametara. To je bio i jedan od razloga, da su sistemi signalizacije bili uvedeni u periferne procese. Unaprijed su predviđene promjene numeracije, tarifnih zona, pravaca i tarifiranja.

Alternativno usmjerenje:

Odlazna veza se može uspostaviti preko osnovnog pravca ili preko jednog od sedam alternativnih pravaca. Broj raspoloživih pravaca, koji vode do određenog cilja, može se mjenjati s obzirom na dio dana. Sistem odabire pravac na osnovne informacije o izvoru i cilju poziva. Prenosnik o određenom pravcu se odabire na zaporedni, slučajni ili ciklučni način.

Zapisivanje tarifnih podataka. EWSD nudi dvije mogućnosti za registovanje tarifnih podataka:

periodično tarifiranje (pojedinačno, višestruko ili povremeno) PPM, (Periodic Pulse Metering),

različite oblike automatskog zapisivanja podataka za obračun AMA: (Automatic Message Accounting),

centralizovano zapisivanje podataka za obračun CAMA (Centrelized Automatic Message Accounting),

vlastito zapisivanje podataka na obračun LAMA (Local Automatic Message Accounting)

U centrali mogu da se upotrebe obje ili jedna metoda. Mjerenje saobraćaja:

Mjerenje saobraćaja obuhvata registraciju, zapisivanje i nadzor. Registrovanje podataka o pretplatniku počinje i vrši se preko programa za obradu poziva. Programi za upravljanje i održavanje vrše ispis (''snimanje'') podataka. Programe pokrećemo sa MML ukazima i mogu se, prema potrebi, puniti u glavnu memoriju koordinacionog procesora.

Funkcije za analogne pretplatnike:

Brzo uspostavljenje veze o skraćeno biranje o direktni poziv o direktni poziv sa zakašnjenjem

Naručivanje poziva

o automatsko buđenje, jednokratno o automatsko buđenje, abonentsko

Ograničenje poziva

o ograničenje odlaznih poziva o ograničenje odlaznih poziva, aktivira

pretplatnik o ograničenje dolaznih poziva

Odsutan pretplatnik

o odsutan pretplatnik, preusmjeravanje na telefonisticu

o odsutan pretplatnik, preusmjeravanje na izabrani broj

o odsutan pretplatnik, preusmjeravanje na najavnu službu

o odsutan pretplatnik, preusmjeravanje na različite najave

Ne smetaj o ne smetaj

Završenje poziva

o poziv sa čekanjem o poziv sa prioritetom

Usluge kod tarifiranja:

tarifni brojač kod pretplatnika (16 kHz) novčani aparat

Poziv u slučaju nužde:

poziv u slučaju nužde Poziv sa više pretplatnika:

držanje trećega u međuvezi konferencijska veza tri pretplatnika

Usluge za pretplatničku centralu:

direktno biranje u pretplatničkoj centrali pretplatnička centrala/sekvencijalno zauzeće

prenosnika pretplatnička centrala/proizvoljno zauzeće

prenosnika Administrativne usluge:

hvatanje poziva Razne usluge:

hvatanje zlonamjernih poziva Dodatne usluge:

dvojnički priključak vod za prenos podatka observacija pretplatnika pozivi bez tarifiranja opravdanost 1 i 2 u vanrednim uslovima DTMF multifrekvencijsko biranje

Karakteristika savremenih komutacionih sistema kao što je EWSD je modularna, pouzdana, prilagodljiva i visoko kvalitetna materijalna oprema, koja omogućava prilagođenje novim tehnologijama i racionalnu proizvodnju. To je postignuto sa:

jednostavnom i savremenom arhitekturom, modularnom mehaničkom izvedbom, upotrebom odgovarajućih tehnologija

materijalne opreme,



dosljednim obezbjeđenjem kvaliteta materijalne opreme.

Upravljački sklopovi podsistema nezavisno izvode skoro sve zadatke, koji se odnose na njih (LTG – i npr. brinu za prijem brojeva, registrovanje tarifnih podataka, nadzor i izvršavaju druge funkcije). Kod sistemskih i koordinacijskih funkcija (npr. dodjeljivanje pravaca i zona) potreban je još i koordinacioni procesor (coordination procesor CP.). Arhitektura materijalne opreme omogućava mnoge prilagodljive kombinacije podsistema. Interfejsi su jasno definisani. Ovo je osnova za ekonomičnu primjenu sistema EWSD na svim područjima aplikacija.

Kod mehaničke konstrukcije za EWSD upotrebljava se modularni sistem SIVAPAC. Osnovne jedinice su: • utični moduli, • okviri modula, • stalci, • redovi stalaka, • kablovi.

Moduli, prikazani na slici 9.10, su standardnog formata i montirani su vertikalno u okvirima. Čeona ploča može imati konektore, indikatore i utične elemente za kontrolu. Na zadnjoj strani modula se nalaze konektori sa opružnim kontaktima.

9.8.2. Mehanička konstrukcija

Slika 9.10. Obje strane memorijske ploče

Slika 9.11. Okvir modula EWSD

Okviri modula, prikazani je na slici 9.11, združuju module u cilju formiranja konstrukcione ožičene jedinice. Sastavljeni su od zadnje ploče (back plane), veznih šina, bočnih djelova i vođica za module. Zadnja ploča se sastoji od višeslojne štampane ploče i nožastih konektora.

Okviri modula su namještani u stalcima. Vrata se otvaraju komotno što omogućava nesmetani dostup do sastavnih djelova sistema. Jednostavne spone povezuje stalke u redove, a istovremeno omogućavaju i električne priključke.



9.8.3. EWSD centrala Tuzla

Na slici 9.12 je dat kao praktični primjer EWSD centrale u Tuzli.

Slika 9.12. Pregledni nacrt EWSD Tuzla

PRILOZI 82


Prilog I.

POZIVNI BROJEVI U BOSNI I HERCEGOVINI Federacija Bosne i Hercegovine Kanton Broj Općine

1. Unsko-Sanski kanton

037

Bihać, Bosanska Krupa, Bosanski Petrovac, Bužim, Cazin, Ključ, Sanski Most, Velika Kladuša

2. Posavski kanton 031

Odžak, Orašje

3. Tuzlanski kanton 035

Banovići, Čelić, Doboj-Istok, Gračanica, Gradačac, Kalesija, Kladanj, Lukavac, Sapna, Srebrenik, Teočak, Tuzla, Živinice

4. Zeničko-dobojski kanton

032

Breza, Doboj-Jug, Kakanj, Maglaj, Olovo, Tešanj, Usora, Vareš, Visoko, Zavidovići, Zenica, Žepće

5. Bosansko-podrinjski kanton

038

Goražde

6. Srednjo-bosanski kanton

030

Bugojno, Busovača, Dobretići, Donji Vakuf, Fojnica, Gornji Vakuf, Jajce, Kiseljak, Kreševo, Novi Travnik, Travnik, Vitez

7. Hercegovačko-neretvanski kanton

036

Čapljina, Čitluk, Jablanica, Konjic, Mostar, Neum, Prozor, Ravno, Stolac

8. Zapadno-hercegovački kanton

039

Grude, Ljubuški, Posušje, Široki Brijeg

9. Kanton Sarajevo 033

Hadžići, Ilidža, Ilijaš, Sarajevo, Trnovo, Vogošća

10.

Hercegovačko-bosanski kanton

034

Bosansko Grahovo, Drvar, Glamoć, Kupres, Livno, Tomislavgrad

Republika Srpska Općina Broj

1. Mrkonjić Grad

050 Mrkonjić Grad, Ribnik, Šipovo

2. Banja Luka 051 Banja Luka, Bos.Gradiška, Čelinac, Kotor Varoš, Laktaši, Prnjavor, Skender Vakuf, Srbac

3. Prijedor 052 Bos. Dubica, Bos. Novi, Prijedor,

4. Doboj 053 Derventa, Doboj, Modrica, Teslić

5. Bosanski Šamac

054 Bosanski Šamac

6. Bijeljina 055 Bijeljina, Lopare, Ugljevik

7. Zvornik 056 Bratunac, Milići, Srebrenica, Vlasenica, Zvornik

8. Pale 057 Han-Pijesak, Kalinovik, Pale, Sokolac

9. Foča 058 Cajnice, Foca, Rogatica, Rudo, Višegrad

10. Trebinje 059 Bileća, Gacko, Ljubinje, Nevesinje, Trebinje

Distrikt Brčko 1. Distrikt Brčko 049

Mobilne mreže Mreža Broj

1. GSMBiH 061

2. GSMBiH 062

3. Eronet 063

4. Mobilna Srpske 065

Prilog II.

MEĐUNARODNI POZIVNI BROJEVI Zemlja Broj Zemlja Broj

A

AFGANISTAN 93 ALBANIA 355

ALŽIR 213 AMERIČKA SAMOA 684

ANDORA 376 ANGOLA 244

ARGENTINA 54 ARUBA 297

ARMENIA 374 AUSTRALIA 61

AUSTRIA 43 AZERBEJDŽAN 994

B

BAHAMI 809 BAHREIN 973

BANGLADEŠ 880 BARBADOS 809

BJELORUSIJA 375 BELGIJA 321

BELIZE 501 BENIN 229

BERMUDA 809 BUTAN 975

BOLIVIA 591 BOSNA I HERCEGOVINA

387

BOCVANA 267 BRAZIL 55

BRIT. DJEV. OSTRVA 809 BRUNEI 673

BUGARSKA 359 BURKINA FASO 226

BUR UNDI 257 BURMA 95

C

CENTRAL. AFRIČKA REPUBLIKA

236

Č

ČAD 235 ČILE 56

ČEŠKA REPUBLIKA 420

D

DANSKA 45 DIEGO GARSIA 246

DOMINIK. REPUBLIKA 809

Đ

DŽIBUTI 253

E

EKVADOR 592 EGIPAT 20

EL SALVADOR 503 EKVATORIJALNA GVINEJA

240

ERITREA 291 ESTONIA 372

ETIOPIA 251

F

FARSKA OSTRVA 298 FOKL. OSTRVA 500

FIĐI 679 FINSKA 358

FILIPINI 63 FRANCUSKA 331

FRANCUSKI ANTILI 596 FRANC. GUIANA 594

FRANCUSKA POLINESIA 689

G

PRILOZI 83


GABON 241 GAMBIA 220

GEORGIA 995 GANA 233

GIBRALTAR 350 GRČKA 30

GRENLAND 299 GRENADA 809

GUADALUPE 590 GUAM 671

GUANTANAMO BAY 5399 GUATEMALA 502

GVINEA BISAO 245 GVINEA 224

GUYANA 592

H

HAITI 509 HONDURAS 504

HONG KONG 852 HRVATSKA 385

I

ISLAND 354 INDIA 91

INDONESIA 62 IRAN 98

IRAK 964 IRSKA 353

IZRAEL 972 ITALIA 39

IVORY COAST 225

J

JAMAJKA 809 JAPAN 81

JORDAN 962 JEMEN 967

JUGOSLAVIJA 381

K

KANADA 1 KAMBODŽA 885

KAMERUN 237 KAJMANSKA OSTRVA 809

KAZAHSTAN 73 KENIA 254

KATAR 974 KIRGIZSTAN 996

KIRIBATI 686 KIPAR 357

KINA 86 KUVAJT 965

KUBA 53 KOLUMBIA 57

KONGO 242 KOSTA RIKA 506

KOMOROS 269

L

LAOS 856 LATVIA 371

LIBANON 961 LESOTO 266

LIBERIA 231 LIBIA 218

LIHTENŠTAJN 417 LITVANIA 370

LUXEMBURG 352

M

MAĐARSKA 36 MADAGASKAR 261

MALEZIA 60 MALI 223

MALAVI 265 MALDIVES 960

MALTA 356 MAKAO 853

MAKEDONIA 389 MARŠALSKA OSTRVA 692

MAURITANIA 222 MAURICIUS 230

MAJOTSKA OSTRVA 2696 MEKSIKO 1521

MIKRONEZIA 691 MOLDAVIA 373

MONAKO 339 MONGOLIA 976

MONSERAT 809 MAROKO 212

MOZAMBIK 258

N

NAMIBIA 264 NAURU 674

NEPAL 977 NIZOZEMSKA 31

NIZOZEMSKA OSTRVA 599 NOVI ISLAND 809

NOVA KALEDONIA 687 NOVI ZELAND 64

NIKARAGVA 505 NIGER 227

NIGERIA 234 NORVEŠKA 47

NORFOLŠKA OSTRVA 6723

NJ

NJEMAČKA 49

O

OMAN 968

P

PAKISTAN 92 PALAU 680

PALMSKA OSTRVA 809 PANAMA 507

PAPUA NOVA GVINEJA 675 PARAGVAJ 595

PERU 51 POLJSKA 48

PORTUGAL 351 PUERTORIKO 787

R

RUMUNIA 40 RUSIA 7

RUANDA 250 REUNION ISLAND 262

S

SAIPAN 670 SAKHALIN 7

SAN MARINO 395 SAO TOME 239

SAUDIJSKA ARABIJA 966 SENEGAL 221

SEJŠELI 248 SIERA LEONE 232

SINGAPUR 65 SLOVAČKA 421

SLOVENIA 386 SOLOMONSKA OSTRVA 677

SOMALIA 252 SJEVERNA AFRIKA 27

SJEVERNA KOREJA 52 SVETA HELENA 290

SUDAN SURINAM 597

SVAZILEND 268 SIRIA 963

Š

ŠPANIJA 349 ŠRI LANKA 94

ŠVEDSKA 46

T

TAJVAN 886 TADŽIKISTAN 992

TANZANIA 255 TAJLAND 66

TOGO 228 TONGA 676

TRINIDAD TOBAGO 868 TUNIS 216

TURSKA 90 TURKMENISTAN 993

TUVALU OSTRVA 688

U

UGANDA 256 UKRAINA 380

UJED. ARAP. EMIRATI 971 USA 1

UZBEKISTAN 998 URUGVAJ 598

USKRŠNJA OSTRVA 672

V

VANUATU 678 VATIKAN GRAD 396

VENECUELA 58 VELIKA BRITANIJA 44

VIETNAM 84

PRILOZI 84


Z

ZAIRE 243 ZAMBIA 260

ZIMBABVE 263 ZAPADNA SAMOA 685

ZANZIBAR 259

Prilog III.

KRATKI TELEFONSKI KODOVI - BROJEVI INFORMACIONI CENTAR 121

TAČNO VRIJEME 125

SLUŽBA INFORMACIJA 1182

PRIJAVA MEĐUMJESNIH RAZGOVORA U POLUAUTOMATSKOM SAOBRAĆAJU

1200

PRIJAVA MEĐUNARODNIH RAZGOVORA 1201

PREDAJA TELEGRAMA TELEFONOM 1202

VOJNA POLICIJA 1206

VOJNA MEDICINSKA HITNA POMOĆ 1207

SAVEZ POTROŠAČA BIH 1208

PRIJAVA SMETNJI 1272

AUTO MOTO SAVEZ - BIHAMK 1282

POZIV U ODREĐENO VRIJEME 1400

NAJAVA BUĐENJA 1401

PROVJERA NAJAVE 1402

ODJAVA JEDNOG BUĐENJA 1403

ODJAVA SVIH NAJAVA BUĐENJA 1404

TEST TELEFONSKOG APARATA 1405

EMS - BRZA POŠTA 1417

KUĆNE CENTRALE 1419

BIHnet HELP DESK 1422

ULTRA CENTAR ZA BRIGU O KORISNICIMA 1423

TAXI SLUŽBA 1517

LITERATURA 85


10. LITERATURA

1. Miomir Filipović, Osnovi telekomunikacija za II, III i IV razred, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograd, Beograd 2002.

2. Miodrag Radojlović, Radio predajnici za IV razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograb, Beograd 1996.

3. Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Komunikaciona tehnika i Primopredajna tehnika, JU Mješovita srednja elektrotehnička škola Tuzla, školska 2009/10. godina.

4. Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Tehnika telekomunikacija i Radiotehnika, JU Mješovita škola Gračanica, školska 2004/05. godina.

5. Ratko Opačić, Elektronika II, za III razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograd, Beograd 1996.

6. Senad Četović, Božo Ljuboja, Živko Marjanović, Osnovi elektronike, telekomunikacija i automatike, Svjetlost, Sarajevo,1989.

7. I. Modlic, B. Modlic, Visokofrekvencijska elektronika – modulacija, modulatori, pojačala snage, Školska knjiga Zagreb, 1982.

8. Praktična elektronika, Časopis za elektronike, ETŠ Nikola Tesla, Beograd, 1998. 9. Microsoft® Encarta® Encyclopedia 2002. © 1993 2001 Microsoft Corporation. 10. Vladimir Mateković, "Povijest telekomunikacija u Hrvatskoj", dijelovi rukopisa. 11. Slavoljub Marjanović, Elektronika, diskretna i integrisana analogna kola, Naučna knjiga, Beograd, 1981. 12. Spasoje Tešić, Integrisana digitalana elektronika, Naučna knjiga, Beograd 1981. 13. L.W.Turner, Electronic Engineers Reference Book, Newnes-Butterworth, London, 1976. 14. Katalog firme Intel, Component Data Catalog, Santa Clara, 1998. 15. Katalog firme Motorola, Analog Devices, Data-Acquisitio Databook, Norwood, 1982. 16. C. Jung, The New Penguin Dictionary of Electronics, London 1985. 17. P. Obradović, Telekomunikacioni vodovi, Beograd, 1990. 18. International Telecommunication Union, Radio-relay systems, 1994. 19. International Telecommunication Union, Fixed-satelite service, 1994. 20. G.Lukatela, D.Drajić, D.Petrović, R.Perović, Digitalne telekomunikacije, Građevinska knjiga, Beograd, 1984. 21. R. Galić, Telekomunikacije satelitima, Školska knjiga, Zagreb, 1983. 22. Z. Smrkić, Mikrotalasna elektronika, Školska knjiga, zagreb, 1986. 23. www.diyaudio.com 24. www.elektronika.ba 25. www.sound.westhost.com 26. www.driverguide.com 27. www.telekomunikacije.hr 28. www.bih.net.ba 29. www.bhtelecom.ba

komunikaciona tehnika ii · komunikaciona tehnika za 2. razred elektrotehničke stručne škole...

Documents