Тональная телеграфия

Исключительно важное значение для обеспечения управления войсками, как в прошлом, так и в современных условиях, имеет телеграфная связь. Она характеризуется простотой технической реализации и обслуживания, высокой помехозащищённостью (особенно слуховой телеграф) и возможностью документирования сообщений. На основе первичной сети связи в системе военной связи создаются вторичные сети связи, одной из которых является сеть телеграфной связи. При этом получение телеграфных каналов осуществляется с помощью специальной аппаратуры. Наибольшее применение на данное время в военной связи нашла аппаратура тонального телеграфирования.

1.1 ПРИНЦИПЫ ТЕЛЕГРАФНОЙ СВЯЗИ

Телеграфией называется область электросвязи, занимающаяся передачей дискретных сообщений. Дискретные сообщения представляют собой последовательности символов (буквы, цифры, знаки и т.п.). Совокупность применяемых символов называют алфавитом сообщений. Для передачи символов по каналам связи используют дискретные электрические сигналы. Дискретным называется сигнал в котором регистрируется конечное число значений его параметров, например, напряжений. Каждому символу ставится в соответствие определенная комбинация сигналов. Систему соответствий между символами алфавита сообщений и дискретными сигналами называют кодом. Совокупность дискретных сигналов, соответствующих определенному символу, называется кодовой комбинацией. Символы алфавита могут быть пронумерованы натуральным рядом чисел, например, а =1, б = 2, в = 3.... Каждое число удобно представить в двоичной форме, т.е. а - 001, б - 010, в - 011,... . Удобство представления чисел в двоичной форме состоит в том, что логическим "1" и "0" легко поставить в соответствие простые электрические сигналы. Из рис.1 видно, что "1" может быть поставлена в соответствие токовая (положительная) посылка", а "0" - бестоковая или отрицательная посылка.

Под посылкой понимается элементарный сигнал длительностью (.
Сигналы, состоящие из однополярных, рис.1а, или двухполярных, рис.1б, посылок называются сигналами постоянного тока. Минимально необходимое число посылок в кодовой комбинации - n - определяется объемом алфавита -
(количеством символов) - N . и находится с помощью выражения n = log2N

Например, для передачи 32 букв алфавита число n будет равно n = log2 32 = 5. В современных телеграфных аппаратах, состоящих на вооружении войск связи, применен код, использующий однополярную последовательность посылок постоянного тока с числом импульсов в кодовой комбинации =5. Так, например, букве "Р" русского алфавита соответствует кодовая комбинация вида 01010, букве "Я" - 11101 и т.д.

В дискретных каналах под скоростью передачи двоичной информации подразумевается количество двоичных импульсов, передаваемых за 1 сек.
Различают скорость передачи информации R (информационную скорость) и скорость телеграфирования В.

В реальных условиях как правило, в состав кодовой комбинации, кроме информационных посылок, т.е. тех, с помощью которых непосредственно кодируются символы, входят также служебные посылки, необходимые для обеспечения работы оконечных телеграфных устройств (ОТУ). Так, в старт- стопных телеграфных аппаратах это стартовая - бестоковая и стоповая - токовая посылки. Таким образом, в целом кодовая комбинация содержит семь двоичных импульсов, см. рис.2, из которых пять - информационных и два служебных.

За единицу информации принята одна двоичная посылка ("0"или"1"), называемая бит.

Скоростью телеграфирования (В) называется количество единичных элементов (информационных и служебных посылок) передаваемых за 1 сек. За единицу измерения величины В принят 1 бод, предполагающий передачу 1 двоичного импульса за 1 сек.

Информационной скоростью (R) называется количество информационных посылок, передаваемых за 1 сек. За единицу измерения величины R принят 1 бит/с. Следовательно, если одна семиэлементная кодовая комбинация с выхода телеграфного аппарата, передается за 1 сек, то В = 7 бод, а R= 5 бит/с, если за 1 сек. передается, например, десять кодовых комбинаций, скорости передачи составляют соответственно 70 бод и 50 бит/с.

Скорость передачи однозначно связана с частотой следования двоичных импульсов - F . Как известно, если период одного полного синусоидального колебания - Т составляет 1 сек. частота его F = 1Гц. На этом же периоде, см. рис 3, могут быть уложены два двоичных импульса (положительной и отрицательной полярностей) с длительностями, равными Т/2.

Поэтому принято считать, что 1Гц = 1 бод(бит/с) или в общем виде F=1/2
В.

1.2 ОКОНЕЧНЫЕ ТЕЛЕГРАФНЫЕ УСТРОЙСТВА

Устройство, обеспечивающее преобразование символов дискретного сообщения в сигналы постоянного тока на передаче и обратное преобразование на приеме, называется оконечным телеграфным устройством (ОТУ), одной из разновидностей которого является телеграфный аппарат (ТГА). Телеграфный аппарат состоит из передающей и приемной частей. "Передатчик" содержит клавиатуру и кодирующее устройство, преобразующее символы (буквы, цифры, знаки) в сигналы постоянного тока. Основными элементами "приемника" являются декодирующее и печатающее устройства, которые пятиэлементную комбинацию постоянного тока преобразуют в символ и отпечатывают на ленте
(рулоне).

В буквопечатающих телеграфных аппаратах типа СТ-2М, СТА-2, CТA-2M, СТА-
2МФ, СТА-М67, широко используемых в общегосударственной и военной системах связи применен стартстопный способ фазирования.

1.2.1 Тактико-технические характеристики и общее устройство телеграфного аппарата СТА-М67

Назначение: телеграфный аппарат СТА-М67 (рис.45) предназначен для обеспечения буквопечатающей телеграфной связи между пунктами управления.

Характеристика: телеграфный аппарат СТА-М67 является автоматизированным ленточным буквопечатающим аппаратом со стартстопным способом фазирования, работающим на стандартной телеграфной ленте пятиэлементным международным кодом 2.

Возможности: телеграфный аппарат СТА-М67 обеспечивает передачу телеграфных сообщений по каналам тонального телеграфирования. Кроме того, аппарат допускает передачу сообщений по постоянным воздушным и кабельным линиям связи.

Дальность действия телеграфного аппарата по каналам тонального телеграфирования определяется протяженностью этих каналов; дальность действия аппарата по постоянным воздушным линиям связи не превышает 300 км., а по полевым кабельным линиям - 50 км.

Номинальная скорость телеграфирования: 360 и 400 знаков в минуту или 45 и 50 Бод соответственно.

Боевое применение: телеграфный аппарат СТА-М67 применяется как в составе комплекта аппаратных полевого (подвижного) узла связи типа
П-238Т, П-241Т, так и автономно на полевых и стационарных узлах связи.

Питание: преобразование символов сообщения в электрические сигналы осуществляется за счет источника постоянного тока (источника линейного питания) напряжением 80 - 160 В.

Состав комплекта аппарата. В полный комплект телеграфного аппарата СТА-
М67 входят:

- телеграфный аппарат СТА-М67;

- аппаратный щиток АЩ-67;

- клейница;

- комплект запасных частей;

- комплект инструмента;

- укладочный ящик

- техническая документация.

Вес полного комплекта составляет 60 кг.

Аппаратные связи подвижного узла связи комплектуются рабочим комплектом аппарата, в который не входит укладочный ящик.

Вес рабочего комплекта составляет 35 кг.

Передача знаков с аппарата СТА-М67 в простейшем случае работы по физической линии осуществляется следующим образом: при нажатии на клавишу происходит перемещение комбинаторных линеек в передающей части аппарата, которые образуют пространственную кодовую комбинацию. Затем эта механическая пространственная комбинация линеек превращается во временную электрическую комбинацию путем последовательного размыкания и замыкания контактами передатчика электрической цепи.

Комбинация электрических посылок, пройдя через электромагнит передающего аппарата, через линию связи поступает в электромагнит приемного аппарата. Электромагнит приемного аппарата, срабатывая от поступающих посылок кодовой комбинации, своим якорем запускает приемный механизм аппарата, который временную электрическую комбинацию посылок превращает вновь в пространственную комбинацию механических частей аппарат. С помощью специального механизма эта механическая пространственная комбинация превращается в знак, отпечатываемый на бумажной ленте.

В аппарате применен стартстопный способ корректирования фазы, при котором передающий и приемный распределители в промежутках между передачей
(приемом) знаков не вращаются, стоя на «стопе», таким образом, расхождение по фазе между ними равно нулю. Вращаются передающий и приемный распределители только при передаче (приеме) знаков.

Передача кодовой комбинации посылок любого знака производится в течение одного оборота передающего распределителя. Так как правильный прием посылок возможен только при синфазном вращении передающего и приемного распределителей, то с началом вращения передающего запускается и приемный распределитель, который совершает совместно с передающим один оборот, а затем останавливается.

Следовательно, при стартстопном способе корректирования расхождение по фазе передающего и приемного распределителей может произойти только в течение одного оборота и это расхождение устраняется после каждого оборота остановкой приемного распределителя.

Телеграфный аппарат СТА-М67 подключается к каналу связи и к источникам питания через аппаратный щиток АЩ-67. Источник линейного питания (+) подключается к зажиму «Б» щитка (минус этого источника подключается к общестанционному заземлению).

Источник моторного питания подключается к зажимам «М». Линия (канал) связи подключается к зажиму «Л» (если линия связи однопроводная), если линия связи двухпроводная, то второй провод подключается к зажиму "З".

Провод общестанционного заземления подключается к зажиму "З". Для подключения аппарата к линии (каналу связи) и источникам линейного и моторного питания необходимо:

- заземлить корпус аппарата, для чего подключить провод общестанционного заземления к зажиму "З" размещенному в правом заднем углу аппарата под его кожухом.

- колодку кабеля моторного питания аппарата включить в гнезда аппаратного щитка.

- колодку кабеля моторного питания включить в гнезда ЭП аппаратного щитка.

Включение моторного питания на телеграфном аппарате производится установкой тумблера включения питания, размещенного на цоколе аппарата в положение "ВКЛ".

1.2.2 Тактико-технические характеристики телеграфного аппарата ЛТА-8

Назначение: Ленточный буквопечатающий электромеханический автоматизированный стартстопный телеграфный аппарат ЛТА-8 (рис.44) предназначен для передачи и приема информации по телеграфным каналам радио, радиорелейных и проводных линий связи как в полевых, так и в стационарных условиях эксплуатации на скоростях 400 и 360 зн/мин (50 и 45 бод).

Технические данные:
. принцип коррекции - стартстопный;
. код - пятиэлементный международный №2;
. количество регистров - 3;
. рабочий линейный ток 45(5 ма:
. параметры электродвигателя аппарата: напряжение постоянного тока, В…110(20; напряжение переменного тока, В…127([pic] потребляемая мощность на постоянном токе, Вт…80;
. клавиатура четырехрядная
. контактное деление передатчика - 7,5;
. искажение передатчика ( 7% при автоматической работе, (8% - при работе с клавиатуры;
. исправляющая способность ( 35%;
. уровень акустических шумов, создаваемых работающими механизмами аппарата в различных эксплуатационных сочетаниях , - 71 дБ при уровне шума окружающей среды 55 дБ;
. скорость телеграфирования 45, 50 Бод;
. скорость печати 360 - 400 зн/мин;
. условия работы - от 0 до плюс 45(С окружающей среды;
. печать - на бумажной телеграфной ленте
. красящая лента - одноцветная ГОСТ 6048-67;
. перфолента - пяти-дорожковая; форма размеры и расположение отверстий - по

ГОСТ 1860-64;
. усилие протягивания перфоленты трансмиттером - не менее 70г;
. напряжение линейной сети 120 В;
. потребляемая мощность - не более 90 Вт;
. питание - от сети переменного тока 127 В
. электродвигатель - ДТА-40 УЗ;
. напряжение срабатывания ЭДУ - 80…90 В;
. скорость вращения электродвигателя 3060 об/мин;
. габаритные размеры: по ширине - не более 495, по глубине - не более 539, по высоте - не более 359; масса аппарата без кругов перфораторной и телеграфной лент не более - 40 кг.

Состав изделия

В комплект изделия входит:
. телеграфный аппарат ЛТА-8, 1 шт.;
. аппаратный щиток АЩ-8, 1 шт.;
. кабель, 1 шт.;
. кабель, 2 шт.;
. комплект запасных частей и принадлежностей, 1 шт.;
. комплект инструмента, 1 шт.;
. комплект технической документации, 1 шт.;
. клейница, 1 шт.;
. комплект тары.

Телеграфный аппарат ЛТА-8 состоит из следующих механизмов:
. передающего устройства;
. приемного устройства;
. цоколя с кожухом и обрамлением;
. движущего;
. вспомогательных.

В составе передающего устройства имеются:
. клавиатура;
. передающий распределитель;
. трансмиттер;
. автоответчик;
. электромагнит дистанционного управления;
. полупроводниковый коммутатор тока (КТП).

В составе приемного устройства, кроме механизмов, обеспечивающих прием кодовой комбинации, ее дешифрирование и отпечатывание знаками на телеграфной ленте, имеются:
. реперфораторная приставка;
. звонкая сигнализация - счетчик времени работы;
. механизм запуска автоответчика;
. осветитель телеграфной ленты;
. сигнальная лампа счетчика знаков в строке.

Органы управления

Аппарат имеет следующие органы управления:
. клавишу включения аппарата (включения напряжения питания аппарата);
. клавишу непрерывной передачи (непрерывной передачи одной кодовой комбинации, соответствующей нажатой на клавиатуре клавиши);
. клавишу выпуска перфоленты реперфоратором - с пробивкой только транспортных отверстий;
. клавишу "Я ЗДЕСЬ" (запуска своего автоответчика);
. клавишу пошагового возврата перфоленты в реперфораторе;
. рычаг включения и выключения реперфоратора;
. выключатель В1 - включение лампы осветителя;
. устройство блокировки ненужных регистров.

Работа телеграфного аппарата ЛТА-8 и способ корректирования фазы распределителей аналогичны приведенным для СТА-М67.

1.3 ПЕРЕДАЧА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ ПО КАНАЛАМ ТЧ

Как уже отмечалось, информация всех видов, в том числе и телеграфная, передается по каналам ТЧ. Рассмотрим, можно ли посылки постоянного тока, поступающие непосредственно с выхода телеграфного аппарата ( r t = 50 бод) передать по каналу ТЧ. Очевидно, при данной скорости передачи частота следования посылок составляет F = 25Гц. Спектр последовательности импульсов кодовой комбинации представленной на рис. 2 имеет вид, рис. 4.

Как видно из рис.4., основная часть энергии телеграфного сигнала
(первых пять гармоник частоты F=25 Гц) сосредоточена до нижней границы полосы частот канала ТЧ и по каналу ТЧ передана быть не может. В связи с этим, для обеспечения передачи дискретных сигналов по каналу ТЧ необходимо преобразовать посылки постоянного тока в тональные с частотами лежащими в полосе (0,3 - 3,4) кГц.

1.4 ПРИНЦИП ТОНАЛЬНОГО ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЯ

Принято считать, что если для передачи телеграфных сигналов применяются переменные токи с частотами, находящимися в спектре 0,3-3,4 кГц, то такой способ телеграфирования называют тональным телеграфированием. Использование канала ТЧ для передачи телеграфной или фототелеграфной информации называют вторичным уплотнением. Аппаратура, предназначенная для преобразования посылок постоянного тока от ОТУ в тональные, называется аппаратурой тонального телеграфирования и является одним из видов аппаратуры вторичного уплотнения.

Принцип работы аппаратуры тонального телеграфирования показан на рис.
5, а упрощенные графики сигналов, получаемых на передающем и приемном концах—на рис. 6. На схеме (рис. 5) на передающем конце включены два генератора, характеристические частоты которых разнятся на определенную величину, а на приемном конце используются устройства, обеспечивающие выделение и детектирование частот перед подачей их в обмотки приемного реле. В качестве канала связи используется канал ТЧ.

Проследим передачу телеграфных сигналов для однополюсной работы.
Посылки постоянного тока с выхода передающего телеграфного аппарата проходят через обмотку 1-2 реле передачи станции А. Через обмотку 3-4 этого же реле постоянно проходит ток от местной батареи МБ, обеспечивая удерживание якоря реле у левого контакта при отсутствии токовой посылки в первой обмотке. При прохождении по первой обмотке токовой посылки якорь перебросится к правому контакту (ампервитки первой обмотки выбираются в несколько раз больше ампервитков – второй обмотки). В зависимости от положения якоря на вход телефонного канала будут подаваться сигналы с частотами F1 или F2 (частоты F1 и F2 лежат внутри полосы 0,3-3,4кГц).
Таким образом посылкам постоянного тока на выходе передающего телеграфного аппарата будут соответствовать тональные посылки на входе канала ТЧ (рис.
6). На приемном конце (станция Б) тональные посылки с выхода канала ТЧ подаются на ограничитель, который обеспечивает постоянство величины тока через обмотки приемного реле при значительных колебаниях уровня принимаемого сигнала. С выхода ограничителя тональные посылки подаются на фильтры Ф1 и Ф2, каждый из которых пропускает одну из рабочих частот.
Сигналы с частотами F1 и F2 после выпрямления детекторами Д1 и Д2 подаются в обмотки приемного реле. Через обмотку 1- 2 приемного реле будет проходить выпрямленный ток от сигнала с частотой F1, а через обмотки 3-4—выпрямленный ток от сигнала с частотой F2. Если ампервитки обмоток выбраны одинаковыми, то якорь реле будет перебрасываться соответственно к правому и к левому контакту. При положении якоря у правого контакта на приемный телеграфный аппарат будет подаваться токовая посылка от линейной батареи ЛБ, при положении якоря у левого контакта — бестоковая посылка. Как видно из графиков рис. 6, токовой посылке на передаче соответствует токовая посылка на приеме. При практическом выполнении аппаратуры тонального телеграфирования два генератора на передающем конце заменяют одним генератором с изменяющейся частотой, а вместо двух фильтров на приемной стороне используют частотный детектор. Под влиянием посылок постоянного тока частота генератора на передающем конце изменяется от среднего значения
Fср к двум крайним рабочим значениям частот Fcp.±(f. Величину изменения частоты (f называют девиацией частоты. Процесс изменения частоты генератора в соответствии с передаваемыми посылками постоянного тока - называют частотной манипуляцией.

АТТ бывает одноканальной и многоканальной. Одноканальная аппаратура занимает только незначительную часть тонального спектра, поэтому при включении её в канал ТЧ телефонная связь по этому каналу сохраняется, хотя качество её из-за изменения спектра несколько ухудшается.

К примеру для АТТ П-317, где Fср=3150 Гц ?f=55 Гц, полоса частот занимаемая телеграфным каналом составляет от 3050 до 3250 Гц. Оставшаяся часть канала ТЧ используется для телефонной связи Рис. 7.

Очевидно, использование канала ТЧ для получения одной телеграфной связи не рационально поэтому при разработке аппаратуры ТТ возникает задача правильного размещения максимального числа ТЛГ каналов в эффективно передаваемой полосе ТЛФ канала. Наиболее простое решение этой задачи состоит в определении ширины полосы частот телеграфного канала с последующим делением полосы пропускания ТЛФ канала на участки, равные

(Fk=(fn+(fз

где: (fn – эффективно передаваемая полоса ТЛГ канала ЧТ;

(fз – ширина полосы защиты.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что необходимая ширина полосы частот пропускания сигналов ТЛГ канала ЧТ может быть определена по формуле

(fn=(1,3(1,5) m * В , где

m - индекс модуляции.
Выбор величины индекса модуляции имеет очень важное значение с точки зрения спектра получения необходимых энергетических соотношений. В аппаратуре ТТ обычно выбирают индекс модуляции в пределах 1