Тема: Канал тональной частоты (КТЧ)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

Тема: Уровни передачи

 

Общие сведения

 

Электрические сигналы количественно можно характеризовать мощностью, напряжением и(или) током. Однако в технике связи принято пользоваться логарифмическим характеристиками (уровнями передачи), что позволяет существенно упростить многие расчеты.

Уровень передачи сигнала - логарифмическое преобразование отношения энергетического параметра S (мощности P, напряжения U, тока I)

,

m - масштабный коэффициент

n - основание логарифма

S ₀ - начало отсчета (отсчетное значение S)

 

Уровни передачи, вычисленные посредством десятичных логарифмов, называются децибелами, а посредством натуральных - неперами.

Уровни передачи в децибелах (дБ)

- уровень передачи по мощности [дБм];

- уровень передачи по напряжению [дБн].

Уровни передачи в неперах

- [ Нпм ];

- [ Нпн ].

Переход от децибел к неперам

à 1Нп=8.69 Дб; 1дБ=0,115Нп.

В настоящее время принято пользоваться децибелами. В этом случае переход от уровней к энергетическим параметрам

.

 

Системы уровней передачи.

1. Абсолютные уровни:

В этом случае задают определенную мощность,напряжение или ток.

В электросвязи P₀=1мВт (0 дБм).

 

Если задать R₀, то можно определить U₀,I₀.

Для канала тональной частоты R₀ = 600 Ом,

для первичной группы R₀ = 150 Ом,

вторичной R₀ = 75 Ом.

 

2. Относительные уровни. В этом случае задается мощность на входе P₀ (любая) и отсчет ведется относительно нее

относительный уровень выражается через разность абсолютных уровней в измеряемой точке и на входе.

Значения этих уровней численно равны усилению (ослаблению) по мощности (напряжению, току) участка тракта от начала до данной точки.

Точка тракта, где называется точкой нулевого относительного уровня (ТНОУ). Абсолютные уровни сигнала или шума, измеренные в этой точке, обозначают через дБмО или mВтО¢.

 

3. Измерительные уровни, уровни в реальной системе, когда на вход системы подается калиброванное по мощности и частоте гармоническое колебание.

Для канала Т.Ч. R₀ = 600 Ом U₀ = 0,74 В, I₀=1,29 mА.

 

4. Диаграммы уровней - это зависимость значения уровня от расстояния в канале или тракте системы передачи.

 

Задачи:

Задача 1. Определить отсчетные значения параметров U₀ и I₀ для канала тональной частоты (ТЧ).

 

Решение:

Для канала ТЧ в точке с отсчетными значениями P₀=1мВт, R₀=600 Ом, , P₀=I² R₀ ,

отсюда 0,774 В;

1,291 мА.

 

Задача 2. Мощность сигнала на выходе усилителя 2мВт.

Чему равна минимально-допустимая мощность входного сигнала P_{0ВХ MIN} и максимальная мощность помехи подведенная ко входу P_{ПMAX ВХ}, если коэффициент усилителя К₀=56дБ, а требуемая защищенность сигнала от помехи А_ЗС 60 дБ. А_ЗС=10 lg

 

Решение:

1) Уровень выхода

p_{М ВЫХ.} = 10 lg Р/Ро =10 lg 2 = 3 дБм.

2) Уровень входа

p_{М ВХ MIN} = p_{М ВЫХ} – Ко = -53 дБм.

3) Уровень помехи

p_{ПОМ MAX} = p_{М ВХ MIN} – Азс = -113 дБм.

4) Мощность сигнала

Р_{СИГ ВХ MIN} = Р₀10^0.1(-53) =10^-310^-5,3 = 10^-8,3 5×10^-9 Вт = 5 нВт.

5) Мощность помехи

Р_{ПОМ MAX} = 5 10^-3 нВт.

 

Задача 3.

Затухание трех участков трассы на верхней частоте fв даны на схеме, номинальное значение исходного уровня 17 дБм. Построить диаграмму уровней, считая, что усилители с АРУ полностью компенсируют затухания на каждом участке.

Определить результирующую мощность помехи на выходе, если на входах всех усилителей ее уровень -80 дБм,

 

17дБм L1 L2 L3

 

ОП1 37дБ НУП1 32дБ НУП2 27дБ ОП2

 

Решение:

1) Уровни на входах усилителей:

p_ВХ1 = 17-37 = -20 дБм;

p_ВХ2 = 17-32 = -15 дБм;

p_ВХ3 = 17-27 = -10 дБм.

2) Защищенность сигнала на входе усилителей:

А_З1 = -20-(-80) = 60 дБ;

А_З2 = -15+80 = 65 дБ;

А_З3 = -10+80 = 70 дБ.

3) Мощность помехи, вносимая каждым участком в долях ТНОУ:

Рnоi (nBто) = 10 ^{+0,1(-Азi+90)};

Рn₁ = 10^0.1(90-60) = 10 ³ = 1нВтО, О - означает, что отсчет производится в ТНОУ;

Рn₁ = 10^2,5 = 316 nВтО;

Рn₁ = 10² = 100 nВтО;

Поскольку в аналоговых системах передачи происходит накопление помех, то РnS = 1416 nВтО.

 

Диаграмма уровней:

 

P, дБ

pисх=17дБм

-10 Рвх1 Рвх2 Рвх3

-20

-30

-40

-50 Аз1 Аз2 Аз3

-60

-70

-80

 

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

Тема: Канал тональной частоты (КТЧ)

Общие сведения

 

Эквивалентная схема КТЧ.

КТЧ согласует двухпроводную абонентскую линию с четырехпроводной линией на АТС. На рисунке 2.1 приведена схема канала ТЧ, содержащая по одному усилительному участку.

Здесь же приведены абсолютные уровни передачи

Рисунок 2.1 – Схема канала ТЧ

 

0 дБмо – точка нулевого относительного уровня (ТНОУ);

ДС – дифференциальная система;

Удл – удлинитель - обеспечивает развязку и балансировку дифференциальной сиcтемы;

Остаточное затухание ;

Сопротивление линии Z_вх=600 Ом;

Полоса пропускания Df=0,3…3,4 кГц;

Затухание на краях полосы Da_ост³8,7 Дб.

Телефонный сигнал.

Спектр речи с полосой Df=50…10000 Гц ограничен в телефоне до 300…3400 Гц.

Средняя мощность на входе КТЧ 88 мкВт по отношению к ТНОУ.

Коэффициент активности – учитывает отрезок времени занятого и не занятого разговором К_акт=0,25,тогда Р_ср=22 мкВт.

Со служебными сигналами К_акт=0,35 и Р_ср=32 мкВт ® -15дБмо.

Собственные помехи в КТЧ.

Тепловые шумы:

Р_тепл=кТDf – мощность тепловых шумов,

где к= Дж/град, Т=300^°К при комнатной температуре.

В усилителях появляются и дробовые шумы.

Дробовые шумы (флуктуации тока) – возникают за счет неравномерности движения электронов в усилительных элементах.

Коэффициент шума -

- коэффициент шума, выраженный в дБ,

где k – коэффициент усиления.

n= 10 lg N=A_зсвх-А_зсвых,

где А_зсвх – защищенность сигнала от помех на входе;

А_зсвых - защищенность сигнала от помех на выходе.

p_пвых=p_пвх+k+n – уровни.

Р_пвых=10^{0,1(Рnвх+k+n)}- абсолютные величины мощности помехи.

Нормирование помех:

1. А_з=р_с-р_n.

2.

Псофометрическое взвешивание - Р_{п пс}=К_пс² Р_п.

 

Рисунок 2.2. Частотная характеристика системы “КТЧ-УХО”

 

В полосе 300-3400 Гц шум на разных частотах воздействует на ухо неравномерно. Для более простого описания шума заменяют действие шума в такой полосе с неравномерной характеристикой (рисунок 2.2), на воздействие шума на одной частоте 800 Гц.

псофометрический коэффициент.

Для канала тональной частоты К_пс=0,75.

Среднее значение мощности помехи за любой час в ТНОУ нормируется. Например, для линии в 2500 км

Р_пс £ 10 000 пВт.

Из них 2 500 пВт распределяется на НУП и ОУП (преобразовательное оборудование) и 7 500 пВт – линейный тракт.

Для того, чтобы описать помехи в линиях разной длины вводят понятие мощность шума на 1км длины

в нашем случае это 3 пВт ( ПСОФ).

Для современных систем передачи эта норма еще более жесткая 1,5 пВт на 1 км.

Для двух оконечных станции (АТС) и одного переприема на низкой частоте норма 400-800 nВТ.

 

Задачи:

Задача 1. Построить диаграмму уровней КТЧ. Определить затухание и усиление на отдельных участках канала. Перейти от абсолютных уровней по ТНОУ к уровням по среднему сигналу.

Рисунок 2.3 Диаграмма уровней КТЧ на участке абонент-АТС

 

Решение:

1) a_удл=-3,5 дБ

a_ДС®=-9,5 дБ

К_ус=17,3 дБ

a_ДС=-7,8 дБ

a_удл=-3,5 дБ

2)

3) Мощность среднего сигнала на входе 32 мкВт, -15 дБмО. Все уровни по среднему сигналу меньше на 15 дБ абсолютных значений.

 

2. Расчет мощности собственных помех в КТЧ

Решение:

1. Р_тепл=кТDf=1,38 10^-23 300* 3,1* 10³=1,2834 10^-17 Вт или

p _тепл=-140 дБм0.

2. Шумы усилителя, выраженные через коэффициент шума.

или рn вых =р_ТЕПЛ + n + K.

К находим из диаграммы уровней - 17,3 = -140+17,3+7,7= -115 дБмО.

Мощность шума на выходе

Р_{ш. вых.}=Р_теп.×N×K.

Переходя от логарифмической характеристики n K N, найдем N=10^0,1n=10^0,77=5,5.

Р_{ш. вых.}=1,28 10^-17 ×5,5× 50=3,5 10^-3 пВт.

 

3. Проверим соответствие величины полученной мощности собственных помех предельно допустимым. В условиях города наиболее типичной ситуацией является такая, когда абоненты связываются через две или три АТС (рисунок 2.4).

 

Рисунок 2.4

 

Для участка Абонент 1 – АТС мощность шумов составляет 3,3×10^-3 nВт. На участке АТС 1- АТС 2 коэффициент усиления усилителя АТС 2 в зависимости от расстояния L может равняться от 15 до 35 дБ. Повторяя вычисления n 2 этой задачи получим:

Р_{ш. вых 2.}=1,23×10^-17×5,5×3160=0,22 пВт.

Норма для участка составляет 400-800 nВт, из них на долю собственных шумов приходится ¼ часть, т.е. 100-200 nВт.

1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: