Факсимильная связь – вид электросвязи, обеспечивающий передачу неподвижных изображений: фотографий, чертежей, текстов (в том числе и рукописных) газетных полос и др. Первичные факсимильные сигналы получаются при помощи процесса электрооптической развертки неподвижного изображения, заключающегося в преобразовании светового потока, отражаемого элементами изображения, в электрические. Упрощенная схема одной модели формирования первичного факсимильного сигнала приведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2 - Структурная схема формирования и передачи факсимильного сигнала
Передаваемое изображение на листе соответствующего формата накладывается барабан передающего факсимильного аппарата, который находится на валу электрического двигателя Д. Оптическая система передающего факсимильного аппарата, состоящая из осветительного элемента – ОЭ (светодиод, лазерный диод), системы оптических линз Л1, Л2, создает на поверхности изображения яркое световое пятно малого диаметра, которое перемещается вдоль оси барабана. При вращении барабана световое пятно по спирали обегает барабан и, следовательно, сканирует все элементы изображения. Отраженный элементами изображения световой поток воздействует на фотоэлемент ФЭ, создавая в его цепи тем больший ток, чем светлее элемент изображения. В результате в цепи ФЭ получается пульсирующий ток iф (t), мгновенное значение которого определяется отражающей способностью элементов изображения. Далее ток факсимильного сигнала поступает на “Передатчик”, согласующий параметры сигнала с параметрами канала передачи и, следовательно, формирующий первичный факсимильный сигнал.
С выхода канала передачи факсимильный сигнал поступает в “Приемник” и затем на световой элемент – ОЭ (светодиод или лазерный диод) приемного факсимильного аппарата. Интенсивность светового потока ОЭ пропорциональна мгновенному значению сигнала на выходе “Приемника”. Пучок света фокусируется системой линз Л3 и подается на барабан приемного аппарата, на котором закреплена светочувствительная бумага. Барабан приемного аппарата вращается синхронно и синфазно с барабаном передающего аппарата. Световое пятно так же, как и в передатчике, перемещается вдоль оси барабана по светочувствительной бумаге и формирует копию передаваемого изображения.
Частотный спектр факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки (вращения барабана) и размером анализирующего светового пятна. Максимальная частота факсимильного сигнала получается при чередовании черных и белых полей изображения, ширина которых равна диаметру светового пятна. В этом случае частота сигнала равна
Гц,
где D – диаметр барабана, мм; N – число оборотов барабана в минуту, об/мин; d – диаметр светового анализирующего пятна, мм.
Международным союзом электросвязи – МСЭ рекомендованы следующие параметры факсимильных аппаратов: N = 120, 90 и 60 об/мин; диаметр барабана D = 70 мм и диаметр светового пятна d = 0,15 мм. Соответственно из (2.8) получаем fф = 1465 Гц для N = 120 об/мин, fф = 1100 Гц для N = 90 об/мин и fф = 732 Гц для N = 60 об/мин. При передаче газетных полос частота сигнала достигает 180…250 кГц.
При передаче реальных изображений получается первичный сигнал сложной формы, энергетический спектр которого содержит частоты от 0 до fф. В зависимости от характера изображений они подразделяются на штриховые, содержащие две градации яркости, и полутоновые, число градаций которых определяется требованиями качества передачи факсимильного сообщения.
Динамический диапазон сигнала, соответствующего передаче полутоновых изображений, составляет приблизительно Dф@ 25 дБ.
Пик-фактор факсимильного сигнала Qфопределяется из соотношения
Qф = 20 lg (Uмакс.ф / Uср.ф ),
где Uмакс.ф и Uср.ф – максимальное и среднеквадратическое значение напряжения факсимильного сигнала соответственно. Пик-фактор факсимильного сигнала определяется из следующих рассуждений. Предположим, что все градации яркости полутонового изображения равновероятны, т.е. появление i – ой градации рi = 1/k, где k – количество градаций яркости, обеспечивающих заданное качество передачи. Перенумеруем в порядке возрастания уровни сигнала, соответствующие различным градациям яркости таким образом, что напряжение i–го уровня будет равно Ui=Uмакс.ф / k, а среднеквадратическое значение сигнала:
.
Известно, что и поэтому .
Следовательно,
.
При k = 16 пик-фактор факсимильного сигнала будет равен Qф @ 4,5 дБ. Заметим, что увеличение числа градаций яркости мало влияет на рост пик-фактора. Несложно показать, что при k ® ¥ пик-фактор стремится к величине Qмакс.ф= 4,8 дБ.
Динамический диапазон факсимильных сигналов, согласно вышеприведенным рассуждениям, будет равен
.
Необходимая защищенность полутоновых сигналов, как и штриховых, равна Азф = 35 дБ. При этом потенциальная информационная емкость факсимильных сигналов будет равна:
Iф = 6,64 fф lg k,
где число градаций для штриховых изображений равно k =2.
Одним из важнейших видов факсимильной связи является передача газет в пункты их печатания. Для этого используются специальные высокоскоростные факсимильные аппараты, обеспечивающие высокое качество копий за счет существенного увеличения четкости – уменьшения диаметра анализирующего пятна до 0,04…0,06 мм. Для типовой аппаратуры передачи газетных полос наивысшая частота сигнала достигает 180 кГц, а время передачи газетной полосы 2,3…2,5 мин. Изображение газетной полосы является штриховым, т.е. k =2. Информационная емкость такого сигнала, согласно равна 360 кбит/с.
Гц,
.
и поэтому 
.
.
.