Коррекция частотных искажений сигналов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат:

 

« Коррекция частотных искажений сигналов»

План

Вступление

1. Сущность частотных искажений сигналов

2. Задача амплитудного корректирования и схемы амплитудных корректоров

3. Общие сведения о фазовом корректировании, схемы и характеристики фазовых звеньев

Заключение

Вступление

Настоящая лекция посвящена уяснению сущности искажения сигналов, постановке и идеям решения задач амплитудного и фазового корректирования.

1. Сущность частотных искажений сигналов

В соответствии с положением о безискаженной передаче сигналов АЧХ (или рабочее затухание ) должна быть постоянной величенной на интервале частот от 0 до ¥, а ФЧХ ( или рабочая фаза ) – линейной функции частоты w.

Это требование эквивалентно тому, что функция группового времени задержки должна быть частотно независимой (постоянной) величиной.

Графически, соответствующие неискажающей электрической цепи, характеристики показаны на рисунке 1.

a) а(w) б) b(w) в) t_г (w)

Если спектр полезного сигнала ограничен, то достаточно, чтобы указанные требования выполнялись в рабочем диапазоне частот.

Физические свойства устройств, образующих тракт передачи сигнала(усилителей, фильтров, участков проводных линий и т.д. ) таковы, что в пределах рабочего диапазона частот их рабочие характеристики не отвечают требованиям безискаженной передаче сигналов (привести примеры).

В результате отклонения реальных частотных характеристик каналов связи от идеальных возникают искажения, которые можно разделить на два вида:

а)Амплитудно-частотные искажения (АЧИ), обусловленные неравномерностью затухания в рабочем диапазоне частот;

б)Фазо–частотные искажения (ФЧИ), возникающие из-за нелинейной зависимости рабочей фазы от частоты.

Вредное действие АЧИ проявляется в изменении амплитудного спектра передаваемого сигнала, что приводит к изменению его формы и другим негативным последствиям. ФЧИ практически не оказывают влияния на качество передачи речевых сигналов, но их влияние приходится учитывать при передаче импульсных и телевизионных сигналов.

Устранение частотных искажений сигналов в каналах связи достигается лишь путем амплитудного и фазового корректирования, при этом оно осуществляется в определенных пределах, установленных соответствующими нормативными документами (основу составляют требования международного союза электросвязи ).

Обычно первым этапом осуществляется амплитудное корректирование, а затем, если это необходимо, производится фазовое корректирование.

2. Задача амплитудного корректирования

 

Амплитудное корректирование применяется с целью уменьшения АЧИ в каналах связи, т. е. для выравнивания в них затухания (усиления) в рабочем диапазоне частот таким образом, чтобы неравномерность затухания не превышала бы некоторой заданной величены

 

Dа(w) £ Dа_max

Поскольку все устройства, образующие канал связи, обычно соединяются между собой каскадно-согласовано или каскадно-развязано, то результирующие затухание определяется следующей суммой:

 

а_общ(w)= а_кан(w)+ а_кор(w)

где а_кан(w)-затухание канала, а_кор(w)-затухание амплитудного корректора

Очевидно, что при некоторой заданной точности можно получить:

 

а_общ(w) » const

Решить данную задачу можно как с помощью пассивного корректора, так и с помощью усилителя с частотной зависимостью рабочего усиления, отличающегося на постоянную величину от а_кан(w).

На рисунке 2 показаны графики а_общ(w), полученные в результате применения этих способов

Рисунок 2

В настоящей лекции рассмотрим только пассивные корректоры.

Задача синтеза амплитудных корректоров включает в себя на первом этапе задачу аппроксимации. Действительно, функция затухания корректора должна аппроксимировать разность.

 

а_x(w)=а_общ (w)-а_кан (w),

где а_общ(w) – выбранное постоянное значение затухания канала связи после корректирования.

По зависимости а_x(w) легко находится частотная зависимость, т,к.

^,

которая затем аппроксимируется функцией

 Стремление при заданной сложности корректора получить наивысшую точность приводит к необходимости применять методы оптимального синтеза. При этом в качестве критерия близости исходной и аппроксимирующей характеристик используется только критерий близости Чебышева. Таким образом, задачу конструирования оптимальной передаточной функции амплитудного корректора можно записать в форме оптимальной задачи нелинейного программирования: найти фиксированные n и m коэффициенты А_i и B_i функции F(w) такие, чтобы в рабочем диапазоне частот

и функция ½Т(jw)½² удовлетворяла при этом УФР.

По найденной в результате решения задачи функции½Т(jw)½² , затем известным методом определяется соответствующая ей ОПФ Т(р). Эта функция на следующем этапе и реализуется одной из возможных схем.

Схемы амплитудных корректоров.

Отыскание схемы и определение параметров амплитудного корректора составляет содержание следующего этапа синтеза – этапа реализации. Чаще всего последние строятся по мостовым или Т-образным перекрытым схемам постоянного входного сопротивления. На практике будет более предподчительней Т-образная перекрытая схема, поскольку в ней меньшее число элементов, а также имеется общий проводник между входом и выходом корректора.

Общая схема такого корректора показана на рисунке 3.

Рисунок 3.

для указанной схемы:

,

 

из этих соотношений следует, что с изменением Z₁ или Z₂ ,будут одновременно изменяется как рабочее затухание, так и рабочая фаза.

Чаще всего двухполюсник Z₁представляет собой параллельное соединение активного и реактивного проводимостей

Т. е. Z₂ представляет собой последовательное соединение активного и реактивного сопротивлений. Так, например, если в качестве Z₁ будет параллельное соединение емкости и активного сопротивлений, то вместо Z₂ будет последовательное соединение R₂ и L_2. Схема такого корректора и график его рабочего затухания показаны на рисунке 4.

Рисунок 4.

Такой корректор может использоваться только в том случае, если затухание канала с увеличением частоты возрастает.

Более сложная зависимость а(w), показана на рисунке 5, получается, если в качестве Z₁, включается параллельный, а в качестве Z₂, последовательный колебательные контура

Рисунок 5.

Во многих случаях используется каскадное согласование включений перекрытых Т- образных корректоров, позволяющих максимально приблизится к требуемой характеристике.

Отметим, что в последние годы начинает отмечается распространение безиндуктивных АRC-корректоров, позволяющих использовать технологию микроэлектроники.