Динамічний розподіл пам`яті 2

Кафедра: Автоматика та інформаційні технології

Лабораторна робота

"ІМПУЛЬСНИЙ СИГНАЛ У провідні лінії зв'язку"

Введення

Провідна лінія зв'язку як середовище поширення сигналу істотним чином впливає на різні характеристики каналу, до складу якого вона входить. У кінцевому підсумку справа зводиться до того, що вихідний сигнал лінії (по відношенню до вхідного) зменшується за рівнем (затухає), запізнюється і, у відомому сенсі, «втрачає форму». Для вивчення цих явищ і робиться ця робота.

Метою лабораторних робіт є дослідження впливу параметрів провідної лінії на характеристики її вихідного сигналу. Говорячи інакше, метою є вивчення сигналу, який незашумленим лінія доставляє на вхід приймача.

1. Постановка завдання

Відомо, що найбільш точне знання характеристик передачі імпульсного сигналу можна отримати з фізичного експерименту з самою лінією. Для цього необхідно мати генератор відправляються сигналів, лінію і якійсь прилад, наприклад, осцилограф, за допомогою якого можна оцінити параметри вихідного сигналу. Зауважимо, що при цьому буде отримано інформацію, що стосується лише даної конкретної лінії.

Для одержання узагальненого знання, стерпного на інші ситуації, необхідно розташовувати «набором досліджуваних ліній» або мати можливість змінювати електротехнічні параметри лінії, а також її довжину. Зміна первинних електротехнічних параметрів лінії означає заміну використовуваних матеріалів і зміна конструктивних розмірів «поперечного перерізу» лінії. Будь то повітряна або кабельна лінія, зміна цих параметрів в реальних умовах надзвичайно ускладнене, дорого або просто неможливо (наприклад для кабельної лінії).

Що стосується довжини лінії, то як відомо, на практиці довжина безусілітельного ділянки ¹ може досягати іноді десятків кілометрів. Це також ускладнює і здорожує експеримент з фізичною лінією.

Реально вивчення впливу характеристик лінії на передачу сигналів може бути проведено тільки на її моделі.

У даній лабораторній роботі формування вихідного сигналу проводиться математичної моделлю лінії LINE 2, в основу якої покладено наближення до реальної лінії з розподіленими параметрами у вигляді ланцюжка з N чотириполюсників, кожен з яких представляє ділянку фіксованої довжини, малої щодо довжини всієї досліджуваної лінії. Параметри чотириполюсника при цьому вважаються зосередженими, що спрощує модель.

2. Необхідний теоретичний матеріал

Позначимо вхідний і вихідний сигнали лінії як U _вх (t) і U _вих (t) і запишемо їх спектральні щільності (пряме перетворення Фур'є):

(1)

(2)

Коефіцієнт передачі, що задає в загальному випадку амплітудно-частотну характеристику лінії (АЧХ), позначимо K (w, х). Тут х - координата довжини лінії, нульове значення якої пов'язують із початком лінії. Довжину лінії позначимо ℓ.

Спектр сигналу на виході лінії можна представити як вхідний спектр, на який подіяли коефіцієнтом передачі.

(3)

Тут K (w, ℓ) - передавальний коефіцієнт.

Переходячи до функції часу, запишемо зворотне перетворення Фур'є:

(4)

Переписуючи і підставляючи (1), отримаємо

У лекційному курсі для узгодженої лінії довжини ℓ було отримано в комплексному вигляді вираз . Тут U (ℓ) - сигнал в кінці лінії. Коефіцієнт поширення g (w) - комплексна величина. g (w) = a (w) + j b (w) - функція параметрів лінії і частоти. Для узгодженої лінії функція K (w, ℓ) приймає значення

(5)

де a - Загасання в лінії, а b - Коефіцієнт фази.

2.1 Лінія без втрат

Для простоти викладу тимчасово допустимо, що лінія ідеальна, тобто в ній немає втрат, загасання a = 0. Тоді для довільної точки х напруга . Переходячи до миттєвих значень, тобто до функції часу, запишемо:

У правій частині цієї рівності варто функція часу і довжини відрізка лінії. Це гармоніка тієї ж амплітуди, що й на вході лінії, оскільки загасання немає. Аргумент цієї функції (w t   b x) в теорії довгих ліній прийнято називати «повної фазою». Видно, що для одного і того ж моменту часу t значення U (X, t) різна для різних точок по довжині лінії, і міра цієї відмінності визначається значенням величини b на даній частоті.

2.2 Поняття фазової швидкості

Простежимо рух точки «а», що відповідає деякому замороженому значенням повної фази (w t - b x) = j = const, уздовж лінії (див. рис. 1).

Запишемо вираз для повної фази у вигляді , Визначимо фазову швидкість (шлях, поділений на час) наступним чином:

.

У лекційному курсі було показано, що у високочастотній частині спектру, коли можна вважати w L>> R, w C>> G, можна скористатися наближенням . У цьому випадку , Тобто фазова швидкість не залежить (слабко залежить) від частоти;

Для низькочастотної частини спектру, коли w L <<R, w C <<G, можна прийняти . У цьому випадку фазова швидкість нелінійно залежить від частоти

.

Подальший виклад проведемо у два етапи. Спочатку розглянемо систему (лінію) без частотної дисперсії і без втрат. Введемо величину . Це час, протягом якого деяка вибрана точка постійної фази переміщається від початку до кінця лінії. Вираз (5) перепишемо з урахуванням і . Значення підставимо в (5) і отримаємо

Повернемося до (3), запишемо

В області функцій часу:

(6)

Цей вираз являє собою пряму ілюстрацію запізнювання на час t вихідного сигналу відносно вхідного. Як видно, в лінії без втрат вихідний сигнал є точна копія вхідного. Якщо зроблена вище припущення про відсутність загасання в лінії зняти, то при a = з onst ¹ 0, , ; А вираз для вихідного сигналу набуває вигляду:

(7)

Цей вираз відображає зменшення рівня вихідного Cигнал (загасання) відносно вхідного. Облік частотної дисперсії показує, що в лінії можуть відбуватися більш складні зміни сигналу.

2.3 Спотворення сигналу внаслідок частотної дисперсії. Групова швидкість

На рис. 2а і 2б показані спектральна щільність для радіоімпульсу і фазочастотая характеристика лінії . Значення частот w _н і w _в-це тим чи іншим способом вибрані нижнє і верхнє граничні значення практично необхідної смуги спектру сигналу. Якщо в загальному випадку ¹ з onst, то ясно що «спектральні продукти» з найближчої околиці точок w _н і w _в будуть поширюватися з різною фазовою швидкістю. Це неминуче призведе до певної (і досить складної) «деформації» вихідного спектру і, отже, відповідної деформації U _вих (t).

Рис. 1. До поняття фазової швидкості і запізнювання сигналу в лінії без втрат

Рис. 2. До поняття групової швидкості в лінії з частотною дисперсією.

Поняття «фазова швидкість» з математичної точки зору притаманне хвилі, гармонійного коливання на нескінченній осі часу.

Відомо, що ордината функції інтерпретується як щільність нескінченно малих за рівнем і як завгодно близьких за частотою гармонік. Тому стосовно до різних ділянок спектральної щільності прийнято оперувати поняттям не фазової, а так званої групової швидкості.

Групова швидкість визначається наступним чином:

. (8)

Вузькому ділянці спектральної щільності сигналу зіставляється спектральна щільність деякого «квазігармоніческого коливання», зміна миттєвих значень якого так повільно, що (Див. рис. 2в).

У теорії хвильових процесів таке коливання прийнято називати квазігармоніческой групою. Групова швидкість, що розуміється як вираз (8), не повинна інтерпретуватися як швидкість переміщення в просторі будь-якого матеріального об'єкта. Це не швидкість поширення енергії або швидкість поширення імпульсу сигналу в лінії.

Будь-яке коливання кінцевої тривалості, наприклад, обмежений за часом імпульс, має необмежений спектр і тому групова швидкість не дорівнює швидкості переміщення імпульсу.

Фазова і групова швидкості пов'язані наступним чином:

. (9)

Так як фазова швидкість зі зменшенням частоти (із зростанням довжини хвилі) зменшується, то похідна негативна. З цього випливає висновок про те, що групова швидкість завжди повинна бути більше або дорівнює фазової.

Повернемося до рис. 2. і підкреслимо наступне:

Нехай обчислені V _{гр, н} для околиці точки w _н і для околиці точки w _в. Тоді абсолютна величина різниці часів приходу двох крайніх груп до кінця лінії довжиною ℓ складе:

(10)

Ясно, що спотворення імпульсного сигналу будуть дуже великі, якщо інтервал D t можна порівняти за величиною з тривалістю імпульсу t _і. Якщо D t <<t _і, то дисперсійні спотворення малі і, швидше за все, ними можна знехтувати. Видно, що якщо лінія досить довга, то суттєві дисперсійні спотворення можна отримати навіть при малій різниці групових швидкостей (малої швидкості передачі, великої тривалості t _і).

Результатом прояву дисперсії є «розпливанню» імпульсу в часі. Якщо в лінію відправлені два близько розташованих імпульсу (на сусідніх тактових інтервалах), то «відгуки» від них на виході лінії можуть «накладатися» один на одного, («інтерферувати» в силу принципу суперпозиції) і тим самим додатково ускладнювати процедуру впізнання сигналів на приймальній стороні.

3. Моделююча програма LINE2

Моделююча програма LINE2 призначена для спостереження на екрані монітора «відгуку» (вихідного сигналу U _N (t)) провідної лінії зв'язку у відповідь на вхідний вплив у формі одиночних імпульсних сигналів, а також їх послідовностей з метою вивчення впливу на вихідні сигнали параметрів лінії. Передбачається можливість дослідження повітряних і кабельних ліній.

3.1 Програмні модулі пакета LINE2

До складу пакет LINE2 входять Наступний програмні модулі, які повинні бути розташовані в одній папці на жорсткому або гнучкому диску:

Варіант 1 (версія LINE 2.1.):

- Line. E хе

- Mainpic. Bmp (файл екранної заставки);

- Test. Txt (Технологічний файл)

Варіант 2 (версія LINE 2.2.):

- Line. E хе

- Mainpic. Bmp (файл екранної заставки);

- Test. Txt (Технологічний файл)

- З ry _ drv. Com (Кріптодрайвер)

- Gk. Db 3 (відкритий ключ до кріптодрайверу)

3.2 Загальна методологія формування «відгуку» лінії

Користувач повинен вказати, що його цікавлять параметри провідної лінії і параметри сигналу, «специфікувати» їх. На основі цієї специфікації моделлю обчислюється практично необхідна смуга спектра сигналу, на ній деяким чином вибирається значення частоти, у приведенні до якої обчислюються первинні параметри лінії R, L, C, G, віднесені до одиниці довжини. Розраховуються вторинні параметри:

- Коефіцієнт розповсюдження:

- Хвильовий опір лінії Z _в.

Обчислені значення параметрів доступні для спостереження користувачеві.

Провідна лінія з розподіленими параметрами замінюється цепочечной розрахункової еквівалентною схемою, що представляє собою N послідовно з'єднаних ланок. Кожна ланка розглядається як пасивний чотириполюсник з зосередженими параметрами R (w), L (w), C, G (w). Розрахунок цих параметрів для кожного чотириполюсника виробляється з використанням спектрального представлення сигналу. Модель проходження сигналу по лінії (формування «відгуку») являє собою систему диференціальних рівнянь, для яких умови на переході між ланками розрахункової схеми є граничні умови. Вихідний сигнал останньої ланки U _N (t) - це і є спостережуваний на екрані монітора «відгук лінії».

3.3 Інтерфейс взаємодії з користувачем моделі

Після завантаження пакету LINE 2 за замовчуванням встановлюється заставка з зображенням еквівалентної ланцюгової схеми заміщення довгої лінії послідовністю з N ланок (чотириполюсників). Клацнувши мишею, можна подивитися розрахункову схему чотириполюсника.

Головне меню має три робочих позиції:

- Файл;

- Параметризація (лінії і вхідного сигналу);

- Перегляд результатів.

3.3.1 Початок роботи. Специфікація вхідних даних

Перш за все необхідно зробити специфікування досліджуваної лінії і сигналу (або відкрити будь-який з файлів *. in, якщо вони були створені раніше). Необхідно увійти в позицію Параметризація головного меню і виконувати вимоги випадаючих підменю (див. рис. 3).

Специфікація параметрів лінії:

Передбачено дві форми завдання параметрів лінії (визначається конкретним варіантом завдання):

1). Шляхом конкретизації в діалоговому вікні матеріалу провідників, матеріалу ізоляції, геометричних параметрів поперечного перерізу лінії, діелектричної проникності і тангенса кута втрат, опису розмірності довжини лінії, вказівки самої довжини. Це свого роду конструювання лінії, «замовлення» на її параметри;

2). Шляхом посилання на конкретний тип кабелю. Це звільняє від ручного набору параметрів лінії і дозволяє працювати з однією з стандартних кабельних ліній, які є в невеликій бібліотечці.

Модель автоматично здійснює розрахунок необхідного для даної лінії числа N ланок еквівалентної розрахункової схеми, апроксимуючої лінію з розподіленими параметрами. Це має відношення до точності моделювання, а не до самої лінії.

Специфікація параметрів вхідного сигналу

Передбачена можливість моделювання проходження по лінії як одиночного елементарного сигналу у формі видеоимпульса або у формі радіоімпульсу з прямокутною обвідної, так і послідовностей уніполярних або біполярних відеоімпульсів.

Вибір типу сигналу для роботи з моделлю визначається варіантом завдання. Для параметризації сигналу необхідно вказати ряд параметрів:

1). Для відеосигналу - амплітуду сигналу і тривалість імпульсу ^2;

2). Для радіосигналу - амплітуду сигналу, тривалість імпульсу і тривалість періоду гармоніки (її частоту);

3). Для послідовності уніполярних або біполярних сигналів - амплітуду і тривалість імпульсу, тривалість тактового інтервалу, а також послідовність логічних значень сигналу (сигнали типу NRZ, у яких t _і = t ₀ (тут t ₀ - тривалість тактового інтервалу) не виключається).

Крім цього в будь-якому випадку необхідно вказати час спостереження Т _наб вихідного сигналу, тобто тривалість інтервалу часу, на якому мають вирішуватися рівняння моделі. Як правило, встановлюють Т _наб = (1.5 ¸ 3) t _і, щоб з «запасом» переглянути одиночний імпульс або (6 ¸ 9) t _0, якщо працюють з серією імпульсів. Це не означає, що не можна вимагати Т _наб <t _​​і. Значення Т _наб можна скорегувати після першого ж «прогону» моделі за видом вихідного сигналу в зіставленні з бажаним.

Створені специфікації можуть бути використані двояко. Можна негайно переходити до прогону моделі. При цьому в нижній частині екрана монітора виникають два ярлика файлів, клацання по яким повертає нас в режим редагування специфікацій. По колу: «специфікації → моделювання → перегляд результатів → ярлички і нове редагування специфікацій» можна ходити необмежено довго, наприклад, домагаючись заданого виду вихідної кривої. При цьому проміжні результати автоматично зберігаються в «технологічному файлі» test.txt. Такий режим дозволяє здійснювати багаторазово корекцію параметрів лінії і сигналу без звернення до диска. На будь-якому етапі специфікації можуть бути збережені на диску (клавішами «З охоронити» або «Зберегти як»).

Створені специфікації можуть бути збережені негайно після створення, ще до прогону моделі. Програма оформить їх в єдиний файл вхідних даних з розширенням *. in. На диску може бути сформований каталог цих файлів.

Редагування файлу *. in можливо також за допомогою текстового редактора за рамками пакету LINE 2. При цьому змінювати можна лише цифрові значення параметрів.

3.3.2 Позиція "Файл" головного меню

У позиції меню "Файл" здійснюється вибір раніше створених файлів типу *. in, специфицирующих вихідні дані для моделювання (див. рис. 3). Звідси можна видаляти з ужитку файли з розширенням *. in, *. grf, *. bmp, *. qrp. Звідси здійснюється управління роздруківкою файлів.

3.3.3. Робота моделі

Після вибору потрібного файлу *. in (або після створення нової специфікації вихідних даних) проводиться пуск моделі.

Як вже зазначалося, модель обчислює значення первинних електротехнічних параметрів, значення хвильового опору Z _у і показує їх на екрані. За замовчуванням розв'язується система рівнянь для узгодженої навантаження, тобто Z _н = Z _в. Користувачеві надається можливість змінити значення навантажувального опору при наступних запусках моделі. Як і хвильове опір, навантажувальний опір представлено у формі модуля і фази (аргументу).

Криві вихідного і вхідного сигналів автоматично записуються у вигляді файлу з розширенням (*. grf), назва якого збігається з назвою файлу вхідних параметрів з розширенням *. in (варіант: файл test. Grf, см п. 3.3.1). Формується каталог файлів з ​​розширенням *. grf.

3.3.4. Перегляд та обробка результатів моделювання

У цій позиції головного меню може виконуватися робота з графіками, з табличними даними, що представляють собою оцифровку цих графіків, а також з «звітами» (див. нижче), що представляють собою результати автоматичного «обміру» параметрів вихідного одиночного імпульсу.

Перегляд графіків вхідних та вихідних сигналів

Можливий одночасний перегляд до трьох вибраних файлів *. grf. Це полегшує зіставлення результатів декількох експериментів. Для цього, перебуваючи в меню «Результати ® Перегляд графіків», необхідно по черзі відкрити потрібні файли з розширенням *. grf.

Механізм «лупи»

При перегляді графіків передбачена можливість масштабування кривих.

Нормальний масштаб встановлюється за умовчанням так, щоб максимально використовувалася площа екрану при розміщенні кривої отриманого процесу. Якщо загасання сигналів велике, то шкала оцифровки координат може виявитися занадто грубою для того, щоб оцінювати кількісні характеристики сигналів. Для цього передбачений режим збільшення масштабу. При цьому вся площа екрану може бути віддана виділеного фрагмента спостережуваних кривих. Виділення потрібного фрагмента проводиться рамкою, утвореною покажчиком миші, що виникає при переміщенні миші з натиснутою лівою клавішею по полю кривої. Виділення потрібного фрагмента необхідно робити так, щоб не захопити рамкою-виделітелямі край вікна спостереження. Виділений фрагмент займе весь екран, на якому повинні з'явитися нові лінії оцифровки, що дозволяють більш детально оцінити кількісні характеристики сигналів.

Нову картинку (або картинку у вихідному масштабі) можна зберегти натисканням клавіші "Зберегти в *. bmp». Назва файлу *. bmp збігається з назвою розглянутого оцифрованого файлу *. grf. Картинка придатна для імпорту в графічні і текстові редактори при підготовці звітів про роботу.

Режим збільшеного масштабу зберігається, поки не буде відмінено. (Це може перешкодити при прогонах моделі з іншими характеристиками ЛЗ і сигналів). Скасувати режим можна клацанням лівої клавіші миші в будь-якій точці вікна або «виділенням» області з захопленням краю вікна. У результаті скасування режиму картинка повертається до нормального (початковому) масштабом.

Перегляд табличних даних

Табличні дані призначені для перегляду вмісту файлів оцифровки кривих з розширенням *. grf. Для цього, перебуваючи в меню «Результати ® Перегляд таблиць», необхідно скористатися клавішею з символікою відкриття файлу, в який з'явився каталозі файлів вибрати потрібний (з розширенням *. grf) і клацнути клавішу «Відкрити». Оцифрований графік повинен бути завантажений в шаблон таблиці.

Можливий спільний перегляд двох вибраних файлів-таблиць *. grf. Це полегшує зіставлення результатів декількох експериментів. Для цього необхідно послідовно вибрати потрібні файли з розширенням *. grf для двох таблиць.

У таблицях значення вхідних і вихідних сигналів лінії (U ₀ (t) і U _N (t)) за замовчуванням представлені на 5000 точок часу. Таке число відліків часто буває надмірною. Таблицю можна «прорідити». Для цього передбачена клавіша «+». Кожне натискання клавіші збільшує квант часу (зменшує число відліків) удвічі. Клавіша «-» послідовно відновлює попереднє число відліків.

Табличні дані можуть оброблятися процесором EXCEL.

Перегляд звітів

Звітом названа екранна форма з результатами автоматичного розрахунку значень таких показників як дисперсія, запізнювання і загасання. Формування звітів призначено тільки для роботи з поодинокими «гладкими» сигналами. При роботі з послідовностями сигналів, а також при наявності коливань на вершині чи у підошви одиночного імпульсу результати, наведені у звіті, можуть виявитися некоректними. Необхідна обачність у використанні звітів.

Тут також можлива одночасна обробка до двох обраних файлів *. grf.

У захищеної версії LINE 2.2 доступ до режиму звітів забезпечується ініціалізацією кріптодрайвера. Для використання цього режиму і друку звітів необхідно в робочому каталозі наявність кріптодрайвера і файлів з ​​відкритим ключем (на дискеті).

4. Вимірювання параметрів вихідного імпульсу

Для вимірювання параметрів вихідного імпульсу нагадаємо угоду, відоме з курсу електроніки (див. рис. 4). Тут введено поняття вершини і підошви імпульсу. Вершина обмежена точками часу t _вн (початок вершини) і t _вк (кінець вершини), які визначені моментами перетину досліджуваної кривої рівня 0.9 U _{вих, вуст.} Аналогічним чином по перетину рівня 0,1 U _{вих, вуст} визначаються моменти часу t _пн і t _пк, що визначають тривалість підошви імпульсу t _пш. Через ці моменти природним чином можуть бути виражені інтервали часу запізнювання t _зап, тривалості фронту t _ф, спаду t _сп і тривалості самого імпульсу t _{і, вих.}

Визначення часових параметрів з більшою точністю може бути зроблено за таблицею цифрових значень кривої вихідного імпульсу (файл *. grf). У зв'язку з цим:

1). Для даного імпульсу за таблицею значень (файл *. grf) визначити U _{вих, уст} в сенсі рис. 4;

2). Обчислити 0.1 U _{вих, вуст} і 0.9 U _{вих, вуст.} У таблиці прочитати відповідні значення t _вн, t _вк, t _пн, t _пк;

3). Обчислити t _зап, t _{і, вих,} довжину підошви t _пш.

Рис. 4. Угоди про вимірювання параметрів імпульсу.

4). Обчислити величину загасання a у приведенні до одного кілометру довжини лінії.

Вимірювання часових параметрів може бути зроблено за допомогою масштабування кривою вихідного процесу (див. п. 3.3.4).

5. Програма лабораторних робіт

Варіант конкретного завдання на виконання лабораторної роботи має бути отримане від викладача перед початком роботи. Але незалежно від варіанту завдання в тому чи іншому вигляді дослідженню піддаються наступні основні параметри. ³

5.1 Запізнення імпульсу t _зап

Отриманий у процесі виконання лабораторної роботи експериментальний матеріал повинен допомогти відповісти на наступні питання:

1). Лінійна чи залежність t _зап від довжини лінії?;

Якщо «так», то яка величина t _зап, віднесена до одиниці довжини?

Якщо «ні», то чому? Який діапазон отриманих значень t _зап?

2). Чи залежить t _зап від параметрів лінії, наприклад, від типу лінії (КБЛ «ПЛ), від матеріалу токоведущей жили, її діаметру?

3). Чи залежить t _зап від тривалості вхідного імпульсу?

Якщо «так, залежить», то охарактеризувати залежність

Якщо «ні, не залежить», то чому?

4). Чи залежить t _зап від характеру переносника сигналу (відео-та радіоімпульс)?

5). Чи залежить t _зап від числа переданих імпульсних сигналів (одиночний імпульс і послідовність)?

Для обгрунтування висновків рекомендується побудувати графіки залежності t _зап (ℓ) для двох-трьох різних тривалостей імпульсів.

5.2 Загасання імпульсного сигналу a _і ⁴

За результатами вимірювань потрібно обчислити a _і, висловивши його як відношення величин, а також у логарифмічних одиницях (децибелах) з тим, щоб відповісти на наступні питання:

1). Якщо загасання a _і висловлювати в dB, то змінюються чи збільшення загасання D a _і прямо пропорційно збільшення довжини лінії D ℓ? Іншими словами: чи коректно вводити в ужиток характеристику лінії «Х децибел загасання на одиницю довжини»?

2). Чи залежить загасання a _і від тривалості вхідного сигналу (при фіксованій довжині лінії)?

Якщо «так, залежить», то опишіть характер залежності.

Якщо «ні, не залежить», то чому?

3). Чи залежить загасання a _і від характеру переносника (видеоимпульса «радіоімпульс, від частоти несучої радіоімпульсу)?

Якщо «так, залежить», то охарактеризуйте залежність.

Якщо «ні, не залежить», то чому?

5.3 Спотворення форми вихідного імпульсу

Беручи до уваги поняття фазової та групової швидкості сформулювати висновки щодо причин деформації вихідного імпульсу в залежності від:

- Тривалості вхідного імпульсу;

- Довжини лінії;

5.4 Вплив дисперсії на умови розпізнавання імпульсів

Вже говорилося, що в залежності від переслідуваних цілей величину дисперсії можна оцінювати через різні параметри вихідного імпульсу. У наших завданнях дисперсія становить інтерес у тій мірі, в якій вона ускладнює упізнання сигналів на приймальному пункті за відсутності зовнішніх шумів. ⁵ На рис. 5 наведена ілюстрація неприйнятно великий дисперсії в послідовності 10111 сигналів типу RZ. Видно, що при скромному затуханні імпульсів за рівнем підошва першого імпульсу приблизно вчетверо довше номінальної тривалості відправленого імпульсу і вдвічі більше тактового інтервалу. Три останніх імпульсу на вході опізнавач сигналів стали практично нерозрізненними. Значущі моменти часу (ЗМВ) на цих тактах втрачені. Сигнали, відправлені як RZ, якими їх очікує опізнавач на стороні прийому, трансформувалися настільки, що виглядають як NRZ.

Рис. 5. Ілюстрація неприйнятною дисперсії

Маніпулюючи двома чинниками - швидкість передачі (тривалість імпульсів), і довжина лінії (при заданому типі сигналу і параметри лінії), можна отримати прийнятну форму вихідних сигналів.

Для з'ясування залежності "швидкість передачі - допустима довжина досліджуваної лінії» необхідно прийняти критерій допустимості дисперсійних спотворень для розглянутого типу відеосигналу (уніполярний або біполярний, NRZ або RZ) ^6.

Приймемо в якості оцінки величини дисперсійних спотворень одиночного видеоимпульса (маючи на увазі криву на рис. 5) якийсь «коефіцієнт форми» k _ф і визначимо його як відношення підошви до номінальної тривалості імпульсу k _ф = t _пш /   t _імп.

Для аргументації наступних висновків рекомендується відповідно до завдання побудувати залежності k _ф (ℓ) і k _ф (t _імп) для одиночних посилок.

Проілюструємо міркування про визначення допустимої довжини лінії ℓ _доп для випадку, коли застосовуються уніполярні АІМ сигнали типу NRZ, пороговий опізнавач в «точці часу», а регламентує параметром виступає дисперсія, тому що затухання мало (див. рис. 6). З рис. 6а випливає, що в цьому випадку можна допустити підошву імпульсу при передачі меандру ... 010101 ... t _пш £ (1,8 ¸ 1,9) t _імп, або k _ф £ (1,8 ¸ 1,9). ⁷

З суперпозиції процесів (рис. 6б)) видно, що при прийнятому значенні k _ф вихідний процес залишається прийнятним і при передачі необмежено довгій послідовності «1».

На основі такого аналізу можна самостійно скласти уявлення про допустиму дальності передачі сигналів заданого типу в досліджуваній лінії і побудувати залежність у координатах «швидкість-дальність» для конкретного завдання.

6. Порядок виконання лабораторних робіт

Можна обрати різну стратегію виконання лабораторної роботи.

6.1 Стратегія 1

«Раніше накопичити результати за всіма експериментам, потім займатися вимірами, заповнювати протокол і формулювати висновки».

1). Відповідно до версією конкретного завдання підготувати файли вихідних даних *. in, записуючи їх на диск.

2). З головного меню по черзі запускати модель із кожним з файлів *. in. На диск будуть автоматично записані файли типу *. grf.

3). Провести необхідні виміри на вихідному сигналі для всіх експериментів, заповнюючи заздалегідь підготовлену таблицю-протокол.

4). Переглядаючи на екрані (окремо або спільно) криві вихідних сигналів, формулювати висновки, зробити копії необхідних файлів для звіту.

6.2 Стратегія 2

«По черзі доводити до кінця кожну автономну серію експериментів», включаючи підготовку файлів *. in, спостереження вихідного сигналу, вимірювання його параметрів, заповнення протоколу результатів та формулювання висновків.

Стратегія 1 містить приховану небезпеку: якщо з яких-небудь причин на етапі прогонів моделі була допущена якась помилка (у специфікування вхідних даних, у вимірах), то, як правило, вона виявляється занадто пізно, коли формується звіт. Потрібен великий «відкат назад», втрачається багато часу.

Стратегія 2 передбачає більш уважне ставлення до формулювання висновків у процесі виконання експериментів і, отже, потенційно в більшій мірі вберігає нас від помилок.

6.3 Зведені таблиці та графіки

Форму таблиць, в яких фіксуються результати вимірів. кожен вибирає самостійно. Не захаращуйте таблиці цифрами, не відносяться до справи, або багато разів повторюваними. За допомогою таблиць формулюються і захищаються висновки до роботи. Слід зберегти файли тих кривих *. grf, які ви збираєтеся помістити до звіту.

6.4 Завершення лабораторного сеансу

За виконання програми лабораторної роботи необхідно видалити з робочої папки всі файли типу *. in, *. grf, *. bmp, які були створені в процесі роботи.

У папці повинні залишитися тільки файли:

- Line.exe;

- Test.txt;

- Mainpic.bmp

- Cry_drv.com, якщо використовувалася кріптоверсія пакету LINE2.

Наведену в початковий вигляд папку пред'явити викладачу.

7. Звіт

Зміст звіту - це мотивовані формулювання і відповіді на питання відповідно до версії конкретного завдання і програми роботи, наведеною в п.п. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, з необхідними ілюстраціями у формі цифрового матеріалу, сигнальних кривих, графіків (ілюстрації до висновків, а не навпаки).

Відомо з досвіду, що задовільних формулювань висновків не вдається домогтися без широкого залучення спектрального представлення сигналів і настільки ж широкого використання принципу суперпозиції.

Не слід наводити у звіті великих витягів з методичного керівництва. На нього достатньо посилатися, зберігаючи позначення величин.

Звіт повинен бути зброшурований, оформлений у відповідності зі стандартом і представлений до чергової лабораторної роботи для захисту.

Бібліографічний список

1. Баскаков С.І.

Радіотехнічні ланцюги з розподіленими параметрами. М.: Вища школа, 1980. 150 с.

2. Парфьонов Ю.А., Мірошников Д.Г.

Остання миля на мідних кабелях. - М.: Еко-Трендз, 2001. - 220 с.