Навигация
Исследование линии на имитационной модели
10250
знаков
4
таблицы
0
изображений
2. Исследование линии на имитационной модели.
Характеристики канала очень важно знать для построения качественных систем передачи информации. В данном случае в роли канала выступает линия - симметричная пара кабеля типа ТПП, диаметром 0.4 мм и длиной 5 км. Естественно идеальным решением было бы измерение параметров уже существующей линии, но поскольку это довольно трудоемкая и длительная задача можно провести исследование на имитационной модели. В качестве такой модели можно выбрать аналитические выражения описывающие линию передачи (непрерывная модель линии), а можно использовать ее цифровой эквивалент (т.н. дискретная модель линии).
Передаточная функция аналоговой линии, представленной в виде колебательного звена:
, где
- постоянная времени линии
- коэффициент затухания линии.
Если представить аналоговую линию в виде цифрового фильтра (рисунок 2), то используя Z-преобразование можно записать:
откуда выражение для выходного сигнала:
yn = a0xn + a1xn-1 + a2xn-1 + b1yn-1 + b2yn-2 ,
где xn , yn - сигнал на входе и на выходе соответственно,
ai , bi - параметры, описывающие цифровую модель линии.
рисунок 3
С помощью такой модели можно исследовать различные характеристики системы, варьируя входными сигналами. Например при подачи на вход единичного ступенчатого импульса, на выходе имеем сигнал, соответствующий переходной характеристике линии.
С помощью программы «liniam» исследуем переходную и импульсную характеристики линии, амплитудно-частотную характеристику линии A(w) и частотную характеристику затухания a(w). Задавая удельные значения L = 0.6 мГн/км, С=45 нФ/км, Rл = 280 Ом/км (для кабеля типа ТПП диаметром 0.4 мм) ,при сопротивлении нагрузки 600 Ом и принимая длину линии 5 км построим графики импульсной и переходной характеристики, АЧХ и ЧХ затухания (рисунок 3,4,5,6), приведя в таблице 2 численные значения этих характеристик.
Таблица 2
| N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| t, с | 0 | 2.04e-6 | 4.08e-6 | 8.16e-6 | 1.42e-5 | 2.04e-5 | 3.88e-5 |
| ИХ g(t) | 0.584 | 1.000 | 0.693 | 0.331 | 0.112 | 0.037 | 0.001 |
| ПХ h(t) | 0.152 | 0.413 | 0.593 | 0.805 | 0.935 | 0.978 | 0.999 |
f, Гц | 0,0000 | 24868 | 49736 | 74604 | 99472 | 198944 | 248680 |
| АЧХ A(f) | 1 | 0,52968 | 0,29273 | 0,19037 | 0,13361 | 0,03469 | 0,0001 |
| ЧХ a(f) | 0,0000 | 5,51977 | 10,6708 | 14,4081 | 17,4834 | 29,19741 | 49,7160 |
рисунок 4
рисунок 5
рисунок 6
рисунок 7
Из графика переходного процесса в линии (рис. 4) определяется время переходного процесса tп =0,000040 сек. (с 5-ти процентным допуском).
Продолжительность переходного процесса в линии определяет номинальную скорость передачи информации В по этому каналу:
В = 1/tп = 1/0,000040 = 25000,00 бод.
3. Исследование спектра сигнала.
Существует множество «кодовых» видов сигналов (квазитроичный, биимпульсный, двухполярный). Выбор линейного сигнала позволяет найти сигнал, который согласовывался с параметрами линии по ширине спектра, амплитуде. Также это определяет метод согласования передатчика с линией, который в зависимости от этого может быть оптроном, трансформатором, реле. Реже передатчик и линия связаны гальванически.
Выбирая двухполярный сигнал (вид сигнала показан на рис. 8):
рисунок 8
с помощью программы SPECTRSX определим основные параметры сигнала и построим его спектр (приняв скорость передачи равной 25000 Бод).
рисунок 9
Параметры СПМ сигнала:
Эквивалентная ширина СПМ равна 11740 Гц
Нижняя граничная частота эфф-ой полосы: F1=0 Гц
Верхняя граничная частота эфф-ой полосы: F2=17188 Гц
Ширина эффективной полосы СПМ равна: 17188
Средняя частота эффективной полосы: 8594
Из приведенных данных следует, что параметры сигнала согласуются с частотным диапазоном линии.
Значения спектральной плотности мощности приведены в таблице 3.
Таблица 3
| f, Гц | 0,0000 | 15625 | 31250 | 46875 | 62500 | 125000 | 187500 |
| S, Вт | 0,07 | 0,0136 | 0,0021 | 0,0002 | 0,00157 | 0,0002 | 0,0001 |
4. Исследование искажений сигнала в линии.
Для устойчивого приема сигнала необходимо, чтобы интерференционные искажения сигнала в линии не превышали допустимого значения на данной скорости передачи. С помощью программы «Skrivlen» определим величину интерференционных искажений. Для этого приведем на рисунке 10 интерференционную диаграмму сигнала (расчет ведем для длины линии 5 км, диаметра кабеля 0,4 мм, отношение сигнал/шум - 10 Дб и скорости передачи сигнала 17188 Бод - такая эффективная полоса СПМ сигнала):
рисунок 10
Величину краевых значений интерференционных искажений при такой скорости не представляется возможным определить по данному графику (слишком большие интерференционные искажения). Поэтому необходимо понизить скорость передачи и построить интерференционную диаграмму заново. Диаграмма для скорости передачи В=4800 Бод приведена на рисунке 11.
рисунок 11
Величина интервальных искажений:
=12/119=0.1001, что соответствует заданному значению для интерференционных искажений (10%).
5. Исследование помехоустойчивого приема.
Существует множество оптимальных и практических методов приема сигналов. Все они основаны на выборе истинного значения сигнала по пришедшему, определяя минимальное к нему расстояние. Выберем наиболее лучший метод, проведя исследование приема с помощью программы «Metodprm». Сравним, например два метода:
- интегральный
- метод стробирования релейного сигнала,
построив графики отношения вероятности ошибочного приема от заданного отношения сигнал/помеха (показаны на рисунке 12). Значения вероятностей приведены в таблице 4.
Таблица 4
| Отношение сигнал/помеха | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 10 | 15 |
| Ринтегральный метод | 0,01593 | 0,003361 | 0,0009876 | 0,0001451 | 0,0000124 | 0,0000056 | 0,0000002 |
| Рметод стробирования | 0,1478 | 0,07323 | 0,04032 | 0,01431 | 0,003548 | 0,001389 | 0,000151 |
рисунок 12
Выбирая метод приема следует обратить внимание на то, что оба метода приема удовлетворяют заданному требованию (рош = 0.01 при отношении сигнал/помеха h = 10%), но как видно из рисунка, метод интегрального приема предпочтительней, т.к. дает минимальную вероятность ошибочного приема сообщения. Схема устройства, выполняющего роль приемника при интегральном приеме показана на рисунке 13.
рисунок 13
Реле выполняет роль порогового элемента, а устройство синхронизации, выделяя длительность импульса из поступающих сигналов, управляет интегратором (обнуление в конце каждого такта), импульсным элементом (замер выходного значения интегратора в конце каждого такта) и экстраполятором.На выход поступают двухполярные сигналы, практически соответствующие выходным передатчика (при заданном соотношении сигнал/помеха и учете что помеха - гауссовский шум).
6. Исследование и выбор циклического кода.
Зная допустимые параметры k (колическтво информационных элементов k
Похожие работы
... вычислительного устройства разработчик ИИС может повлиять на выбор машинного интерфейса. Заключение В процессе выполнения контрольной работы мы ознакомились с общими понятиями каналов связи и интерфейсами информационных измерительных систем. Литература 1. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе Lab VIEW / под ред. ...
... более высоких степеней, если отсчеты достаточно разнесены во времени. Для отдельных областей измерения могут применяться специфичные алгоритмы предварительной обработки, используемые во всех ИИС данной области. Например, при геометрических измерениях измерительный наконечник перемещается по эквидистанте относительно исследуемой поверхности. Эквидистанта — линия (поверхность), все точки которой ...
... требуется. Необходимо лишь провести технически грамотный выбор по каталогам, руководствуясь теми же принципами системности и агрегирования, как и при выборе других технических средств. вторичный измерительный преобразователь датчик Литература 1. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе Lab VIEW / под ред. П.А. Бутыркина. ...
... бригад ОКБ им.П.О.Сухого и Государственного летно-испытательного центра МОРФ, ведущих специалистов промышленности, институтов и конструкторских бюро, работающих в интересах Военно-Морского Флота. Рождение отечественной корабельной истребительной авиации состоялось. Об этом свидетельствует успешное решение задач авианесущим крейсером “Адмирал Флота Советского Союза Кузнецов” при несении боевой ...
0 комментариев