5
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 .
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.
5
a) а() б) b() в) tг ()
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
а() аmax
Поскольку все устройства, образующие канал связи, обычно соединяются между собой каскадно-согласовано или каскадно-развязано, то результирующие затухание определяется следующей суммой:
аобщ ()= акан ()+ акор()
где акан()-затухание канала, акор()-затухание амплитудного корректора
Очевидно, что при некоторой заданной точности можно получить:
аобщ () 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 акан ().
На рисунке 2 показаны графики аобщ (), 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()=аобщ ()-акан (),
где аобщ() - выбранное постоянное значение затухания канала связи после корректирования.
По зависимости а() 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 Аi и Bi функции F() такие, чтобы в рабочем диапазоне частот
и функция Т(j)2 удовлетворяла при этом УФР.
По найденной в результате решения задачи функцииТ(j)2 , 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 Z1 представляет 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 L2. 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(), 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.
3. Общие сведения о фазовом корректировании
Фазовое корректирование при необходимости осуществляется лишь на втором этапе, Т.е. после амплитудного корректирования. В его задачу входит уменьшение криво линейности фазовой характеристики канала, что обычно достигается путем каскадно-согласованного или каскадно-развязанного включения в канал связи специальных устройств, которые называют фазовыми корректорами (ФК) или фазовыравнивающими четырехполюсниками.
ФК разделяют на индивидуальные, стандартные и переменные.
Индивидуальные ФК предназначены для корректирования некоммутируемых каналов тональной частоты стационарных магистральных линий связи. Они обеспечивают максимальную точность корректирования ФЧХ (3-6)0 .
Стандартные ФК применяются для корректирования характеристик различных каналов, коммутируемых в процессе эксплуатации, на одном переприемном участке. Они обычно обеспечивают точность корректирования(15-20)0 .
Переменные ФК используются для более точной коррекции ФЧХ на коммутируемых каналах связи.
ФК обычно реализуются на основе фазовых звеньев.
Под фазовым звеном принято понимать линейный четырех полюсник с частотно-независимым затуханием и частотно-зависимой фазовой характеристикой. ОПФ такого четырехполюсника имеет следующий вид:
где Vn(p)- полином Гурвица n-й степени, Vn(-p)- полином, получаемый из Vn(p) путем замены оператора р-на (-р).
В зависимости от порядка Vn(p) фазовые звенья делятся на простые (п=1.2) и сложные (n 3).
После включения в канал связи ФК общую рабочую фазу можно определить суммой
bобщ(щ)=bкан(щ)+bкф (щ)
Изменяя bкор(), можем добиться того, что суммарная ФЧХ в рабочем диапазоне частот будет с требуемой точностью линейной функций . На рис. 6 показаны примерные графики корректируемого канала связи
Рисунок 6.
Фазовые звенья ФК принято классифицировать в соответствии с порядком их ОПФ. Так ,фазовые звенья 1-го порядка имеют ОПФ
Найденную Т(р) представляют в виде функции - сомножителей первого и второго порядка, необходимую для каскадной реализации ФК.
Схемы и характеристики фазовых звеньев.
Пассивные фазовые звенья обычно реализуются в виде мостовых или Т-образных перекрытых четырехполюсников. Если в результате аппроксимации определена Т(р) фазового корректора, то сопротивление двухполюсников и мостовой схемы весьма просто найти по ранее полученным формулам при .
Осуществим реализацию звена 1-го порядка, для которого
Нетрудно определить (путем замены Р= j), что Za(jщ) представляет собой индуктивность La=R0/a1 , а Zb(jщ) - емкость Cb=1/R0a1 .
Затухание такого звена
,
а рабочая фаза
.
Мостовая схема и график b() показана на рисунке 7.
Рисунок 7.
В связи с известными недостатками мостовой реализации, на практике используют четырехполюсники эквивалентные мостовым. Одной из таких схем может быть схема с идеальным трансформатором (рисунок 8а.)
а) б)
Рисунок 8.
Таким образом, для фазового звена 1-го порядка получается схема, представленная на рис.8.б.
Действуя аналогичным образом, можно получить схемы фазовых звеньев 2-го порядка.
Для мостовой схемы:
Видно, что Za(p) представляет собой параллельное, а -последовательное соединение элементов L и C.
При этом
Соответствующая мостовая схема и график b() показаны на рисунке 9 а) и б).
а) б)
Рисунок 9.
На практике чаще используются неуравновешенные схемы, показанные на рисунке 10, соответствующие различным соотношениям между коэффициентами a1 и a2 полином Гурвица.
Рисунок 10.
Заключение
В последнее время в связи с широким внедрением микроэлектроники в технику связи предпринимаются попытки построения безиндуктивных корректоров. В частности , разработано большое количество схем звеньев 1-го и 2-го порядков на операционных усилителях , дающих возможность на основе каскадно-развязанного соединения реализовать сложные функции .
Следует также упомянуть, что в аппаратуре дальней связи помимо выше рассмотренных находят широкое применение настраиваемых вручную или автоматически , так называемые косинусные и гармонические корректоры , детальное ознакомление с которыми предлагается изучить курсантами самостоятельно.
! |
Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов. |
! | План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом. |
! | Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач. |
! | Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты. |
! | Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ. |
→ | Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре. |