Динамическое распределение памяти

Проводная линия связи как среда распространения сигнала существенным образом влияет на различные характеристики канала, в состав которого она входит. В конечном итоге дело сводится к тому, что выходной сигнал линии (по отношению к входному) уменьшается по уровню (затухает), запаздывает и, в известном смысле, Влтеряет формуВ». Для изучения этих явлений и предпринимается данная работа.

Целью лабораторных работ является исследование влияния параметров проводной линии на характеристики ее выходного сигнала. Говоря иначе, целью является изучение сигнала, который незашумленная линия доставляет на вход приемника.

1. Постановка задачи

Известно, что наиболее точное знание характеристик передачи импульсного сигнала можно получить из физического эксперимента с самой линией. Для этого необходимо иметь генератор отправляемых сигналов, линию и какой-либо прибор, например, осциллограф, с помощью которого можно оценить параметры выходного сигнала. Заметим, что при этом будет получена информация, касающаяся только данной конкретной линии.

Для получения обобщенного знания, переносимого на другие ситуации, необходимо располагать Влнабором изучаемых линийВ» или иметь возможность изменять электротехнические параметры линии, а также ее длину. Изменение первичных электротехнических параметров линии означает замену используемых материалов и изменение конструктивных размеров Влпоперечного сеченияВ» линии. Будь то воздушная или кабельная линия, изменение этих параметров в реальных условиях чрезвычайно затруднено, дорого или просто невозможно (например для кабельной линии).

Что касается длины линии, то как известно, на практике длина безусилительного участка[1]
может достигать иногда десятков километров. Это также затрудняет и удорожает эксперимент с физической линией.

Реально изучение влияния характеристик линии на передачу сигналов может быть проведено только на ее модели.

В данной лабораторной работе формирование выходного сигнала производится математической моделью линии LINE2, в основу которой положено приближение к реальной линии с распределенными параметрами в виде цепочки из N четырехполюсников, каждый из которых представляет участок фиксированной длины, малой относительно длины всей исследуемой линии. Параметры четырехполюсника при этом считаются сосредоточенными, что упрощает модель.

2. Необходимый теоретический материал

Обозначим входной и выходной сигналы линии как U_вх(t) и U_вых(t) и запишем их спектральные плотности (прямое преобразование Фурье):

(1)

(2)

Коэффициент передачи, задающий в общем случае амплитудно-частотную характеристику линии (АЧХ), обозначим K(w, х). Здесь х тАУ координата длины линии, нулевое значение которой связывается с началом линии. Длину линии обозначим ℓ.

Спектр сигнала на выходе линии можно представить как входной спектр, на который подействовали коэффициентом передачи.

(3)

Здесь K(w, ℓ) тАУ передаточный коэффициент.

Переходя к функции времени, запишем обратное преобразование Фурье:

(4)

Переписывая и подставляя (1), получим

В лекционном курсе для согласованной линии длины ℓ было получено в комплексном виде выражение . Здесь U(ℓ) тАУ сигнал в конце линии. Коэффициент распространенияg(w) тАУ комплексная величина. g(w)=a(w)+j(w) тАУ функция параметров линии и частоты. Для согласованной линии функция K(w, ℓ) принимает значение

(5)

где aтАУ затухание в линии, а тАУ коэффициент фазы.

2.1 Линия без потерь

Для простоты изложения временно допустим, что линия идеальна, т.е. в ней нет потерь, затухание a=0. Тогда для произвольной точки х напряжение . Переходя к мгновенным значениям, т.е. к функции времени, запишем:

В правой части этого равенства стоит функция времени и длины отрезка линии. Это гармоника той же амплитуды, что и на входе линии, поскольку затухания нет. Аргумент этой функции (wt‑x) в теории длинных линий принято называть Влполной фазойВ». Видно, что для одного и того же момента времени t значение U(x, t) различно для различных точек по длине линии, и мера этого различия определяется значением величины на данной частоте.

2.2 Понятие фазовой скорости

Проследим движение точки ВлаВ», соответствующей некоторому замороженному значению полной фазы (wt-x)=j=const, вдоль линии (см. рис. 1).

Запишем выражение для полной фазы в виде , определим фазовую скорость (путь, деленный на время) следующим образом:

.

В лекционном курсе было показано, что в высокочастотной части спектра, когда можно считать wL>>R, wC>>G, можно воспользоваться приближением . В этом случае , т.е. фазовая скорость не зависит (слабо зависит) от частоты;

Для низкочастотной части спектра, когда wL<<R, wC<<G, можно принять . В этом случае фазовая скорость нелинейно зависит от частоты

.

Дальнейшее изложение проведем в два этапа. Сначала рассмотрим систему (линию) без частотной дисперсии и без потерь. Введем величину . Это время, в течение которого некоторая выбранная точка постоянной фазы перемещается от начала к концу линии. Выражение (5) перепишем с учетом и . Значение подставим в (5) и получим

Вернемся к (3), запишем

В области функций времени:

(6)

Это выражение представляет собой прямую иллюстрацию запаздывания на время t выходного сигнала относительно входного. Как видно, в линии без потерь выходной сигнал есть точная копия входного. Если сделанное выше допущение об отсутствии затухания в линии снять, то при a=сonst¹0, , ; а выражение для выходного сигнала приобретает вид:

(7)

Это выражение отражает уменьшение уровня выходного cигнала (затухание) относительно входного. Учет частотной дисперсии показывает, что в линии могут происходить более сложные изменения сигнала.

2.3 Искажение сигнала вследствие частотной дисперсии. Групповая скорость

На рис. 2а и 2б показаны спектральная плотность для радиоимпульса и фазочастотая характеристика линии . Значения частот w_н и w_в-это тем или иным способом выбранные нижнее и верхнее граничные значения практически необходимой полосы спектра сигнала. Если в общем случае ¹сonst, то ясно что Влспектральные продуктыВ» из ближайшей окрестности точек w_н и w_в будут распространяться с разной фазовой скоростью. Это неизбежно приведет к определенной (и довольно сложной) ВлдеформацииВ» выходного спектра и, следовательно, соответствующей деформации U_вых (t).

Рис. 1. К понятию фазовой скорости и запаздывания сигнала в линии без потерь

Рис. 2. К понятию групповой скорости в линии с частотной дисперсией.

Понятие Влфазовая скоростьВ» с математической точки зрения присуще волне, гармоническому колебанию на бесконечной оси времени.

Известно, что ордината функции интерпретируется как плотность бесконечно малых по уровню и сколь угодно близких по частоте гармоник. Поэтому применительно к различным участкам спектральной плотности принято оперировать понятием не фазовой, а так называемой групповой скорости.

Групповая скорость определяется следующим образом:

. (8)

Узкому участку спектральной плотности сигнала сопоставляется спектральная плотность некоторого Влквазигармонического колебанияВ», изменение мгновенных значений которого так медленно, что (см. рис. 2в).

В теории волновых процессов такое колебание принято называть квазигармонической группой. Групповая скорость, понимаемая как выражение (8), не должна интерпретироваться как скорость перемещения в пространстве какого-либо материального объекта. Это не скорость распространения энергии или скорость распространения импульса сигнала в линии.

Любое колебание конечной длительности, например, ограниченный по времени импульс, имеет неограниченный спектр и поэтому групповая скорость не равна скорости перемещения импульса.

Фазовая и групповая скорости связаны следующим образом:

. (9)

Так как фазовая скорость с уменьшением частоты (с возрастанием длины волны) уменьшается, то производная отрицательна. Из этого следует вывод о том, что групповая скорость всегда должна быть больше или равна фазовой.

Вернемся к рис. 2. и подчеркнем следующее:

Пусть вычислены V_{гр, н} для окрестности точки w_н и для окрестности точки w_в. Тогда абсолютная величина разности времен прихода двух крайних групп к концу линии длиной ℓ составит:

(10)

Ясно, что искажения импульсного сигнала будут очень велики, если интервал Dt сопоставим по величине с длительностью импульса t_и. Если Dt<<t_и, то дисперсионные искажения малы и, скорее всего, ими можно пренебречь. Видно, что если линия достаточно длинная, то существенные дисперсионные искажения можно получить даже при малой разности групповых скоростей (малой скорости передачи, большой длительности t_и).

Результатом проявления дисперсии является ВлрасплываниеВ» импульса во времени. Если в линию отправлены два близко расположенных импульса (на соседних тактовых интервалах), то ВлоткликиВ» от них на выходе линии могут ВлнакладыватьсяВ» друг на друга, (ВлинтерферироватьВ» в силу принципа суперпозиции) и тем самым дополнительно затруднять процедуру опознавания сигналов на приемной стороне.

3. Моделирующая программа LINE2

Моделирующая программа LINE2 предназначена для наблюдения на экране монитора ВлоткликаВ» (выходного сигнала U_N(t)) проводной линии связи в ответ на входное воздействие в форме одиночных импульсных сигналов, а также их последовательностей с целью изучения влияния на выходные сигналы параметров линии. Предусматривается возможность исследования воздушных и кабельных линий.

3.1 Программные модули пакета LINE2

В состав пакет LINE2 входят cледующие программные модули, которые должны быть расположены в одной папке на жестком или гибком диске:

Вариант 1 (версия LINE 2.1.):

тАУ line.eхе

тАУ mainpic.bmp (файл экранной заставки);

тАУ test.txt(технологический файл)

Вариант 2 (версия LINE 2.2.):

тАУ line.eхе

тАУ mainpic.bmp (файл экранной заставки);

тАУ test.txt(технологический файл)

тАУ сry_drv.com(криптодрайвер)

тАУ gk.db3 (открытый ключ к криптодрайверу)

3.2 Общая методология формирования ВлоткликаВ» линии

Пользователь должен указать интересующие его параметры проводной линии и параметры сигнала, ВлспецифицироватьВ» их. На основе этой спецификации моделью вычисляется практически необходимая полоса спектра сигнала, на ней некоторым образом выбирается значение частоты, в приведении к которой вычисляются первичные параметры линии R, L, C, G, отнесенные к единице длины. Рассчитываются вторичные параметры:

тАУ коэффициент распространения:

тАУ волновое сопротивление линии Z_в.

Вычисленные значения параметров доступны для наблюдения пользователю.

Проводная линия с распределенными параметрами заменяется цепочечной расчетной эквивалентной схемой, представляющей собой N последовательно соединенных звеньев. Каждое звено рассматривается как пассивный четырехполюсник с сосредоточенными параметрами R(w), L(w), C, G(w). Расчет этих параметров для каждого четырехполюсника производится с использованием спектрального представления сигнала. Модель прохождения сигнала по линии (формирование ВлоткликаВ») представляет собой систему дифференциальных уравнений, для которых условия на переходе между звеньями расчетной схемы есть граничные условия. Выходной сигнал последнего звена U_N(t) тАУ это и есть наблюдаемый на экране монитора Влотклик линииВ».

3.3 Интерфейс взаимодействия с пользователем модели

После загрузки пакета LINE2 по умолчанию устанавливается заставка с изображением эквивалентной цепной схемы замещения длинной линии последовательностью из N звеньев (четырехполюсников). Щелкнув мышью, можно посмотреть расчетную схему четырехполюсника.

Главное меню имеет три рабочих позиции:

тАУ Файл;

тАУ Параметризация (линии и входного сигнала);

тАУ Просмотр результатов.

3.3.1 Начало работы. Спецификация входных данных

Прежде всего необходимо произвести специфицирование исследуемой линии и сигнала (или открыть какой-либо из файлов *.in, если они были созданы ранее). Необходимо войти в позицию Параметризация главного меню и выполнять требования выпадающих подменю (см. рис. 3).

Спецификация параметров линии:

Предусмотрены две формы задания параметров линии (определяется конкретным вариантом задания):

1). Путем конкретизации в диалоговом окне материала проводников, материала изоляции, геометрических параметров поперечного сечения линии, диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь, описания размерности длины линии, указания самой длины. Это своего рода конструирование линии, ВлзаказВ» на её параметры;

2). Путем ссылки на конкретный тип кабеля. Это освобождает от ручного набора параметров линии и позволяет работать с одной из стандартных кабельных линий, которые имеются в небольшой библиотечке.

Модель автоматически осуществляет расчет необходимого для данной линии числа N звеньев эквивалентной расчетной схемы, аппроксимирующей линию с распределенными параметрами. Это имеет отношение к точности моделирования, а не к самой линии.

Спецификация параметров входного сигнала

Предусмотрена возможность моделирования прохождения по линии как одиночного элементарного сигнала в форме видеоимпульса или в форме радиоимпульса с прямоугольной огибающей, так и последовательностей униполярных или биполярных видеоимпульсов.

Выбор типа сигнала для работы с моделью определяется вариантом задания. Для параметризации сигнала необходимо указать ряд параметров:

1). Для видеосигнала тАУ амплитуду сигнала и длительность импульса[2]
;

2). Для радиосигнала тАУ амплитуду сигнала, длительность импульса и длительность периода гармоники (её частоту);

3). Для последовательности униполярных или биполярных сигналов тАУ амплитуду и длительность импульса, длительность тактового интервала, а также последовательность логических значений сигнала (сигналы типа NRZ, у которых t_и=t₀ (здесь t₀ тАУ длительность тактового интервала) не исключается).

Помимо этого в любом случае необходимо указать время наблюдения Т_наб выходного сигнала, т.е. длительность интервала времени, на котором должны решаться уравнения модели. Как правило, устанавливают Т_наб=(1.5¸3)t_и, чтобы с ВлзапасомВ» просмотреть одиночный импульс или (6¸9)t₀, если работают с серией импульсов. Это не значит, что нельзя потребовать Т_наб<t_и. Значение Т_наб можно скорректировать после первого же ВлпрогонаВ» модели по виду выходного сигнала в сопоставлении с желаемым.

Созданные спецификации могут быть использованы двояко. Можно немедленно переходить к прогону модели. При этом в нижней части экрана монитора возникают два ярлычка файлов, щелчок по которым возвращает нас в режим редактирования спецификаций. По кругу: Влспецификации →моделирование →просмотр результатов →ярлычки и новое редактирование спецификацийВ» можно ходить неограниченно долго, например, добиваясь заданного вида выходной кривой. При этом промежуточные результаты автоматически сохраняются в Влтехнологическом файлеВ» test.txt. Такой режим позволяет осуществлять многократно коррекцию параметров линии и сигнала без обращения к диску. На любом этапе спецификации могут быть сохранены на диске (клавишами ВлСохранитьВ» или ВлСохранить какВ»).

Созданные спецификации могут быть сохранены немедленно после создания, еще до прогона модели. Программа оформит их в единый файл входных данных с расширением *.in. На диске может быть сформирован каталог таких файлов.

Редактирование файла *.in возможно также с помощью текстового редактора за рамками пакета LINE2. При этом изменять можно только цифровые значения параметров.

3.3.2 Позиция ВлФайлВ» главного меню

В позиции меню ВлФайлВ» осуществляется выбор ранее созданных файлов типа *.in, специфицирующих исходные данные для моделирования (см. рис. 3). Отсюда можно удалять из обихода файлы с расширением *.in, *.grf, *.bmp, *.qrp. Отсюда осуществляется управление распечаткой файлов.

3.3.3. Работа модели

После выбора нужного файла *.in (или после создания новой спецификации исходных данных) производится пуск модели.

Как уже отмечалось, модель вычисляет значения первичных электротехнических параметров, значение волнового сопротивления Z_в и показывает их на экране. По умолчанию решается система уравнений для согласованной нагрузки, т.е. Z_н=Z_в. Пользователю предоставляется возможность изменить значение нагрузочного сопротивления при следующих запусках модели. Как и волновое сопротивление, нагрузочное сопротивление представлено в форме модуля и фазы (аргумента).

Кривые выходного и входного сигналов автоматически записываются в виде файла с расширением (*.grf), название которого совпадает с названием файла входных параметров с расширением *.in (вариант: файл test.grf, см п. 3.3.1). Формируется каталог файлов с расширением *.grf.

3.3.4. Просмотр и обработка результатов моделирования

В этой позиции главного меню может выполняться работа с графиками, с табличными данными, представляющими собой оцифровку этих графиков, а также с ВлотчетамиВ» (см. ниже), представляющими собой результаты автоматического ВлобмераВ» параметров выходного одиночного импульса.

Просмотр графиков входных и выходных сигналов

Возможен одновременный просмотр до трех выбранных файлов *.grf. Это облегчает сопоставление результатов нескольких экспериментов. Для этого, находясь в меню ВлРезультаты Во Просмотр графиковВ», необходимо поочередно открыть нужные файлы с расширением *.grf.

Механизм ВллупыВ»

При просмотре графиков предусмотрена возможность масштабирования кривых.

Нормальный масштаб устанавливается по умолчанию так, чтобы максимально использовалась площадь экрана при размещении кривой полученного процесса. Если затухание сигналов большое, то шкала оцифровки координат может оказаться слишком грубой для того, чтобы оценивать количественные характеристики сигналов. Для этого предусмотрен режим увеличения масштаба. При этом вся площадь экрана может быть отдана выделенному фрагменту наблюдаемых кривых. Выделение нужного фрагмента производится рамкой, образуемой указателем мыши, возникающей при перемещении мыши с нажатой левой клавишей по полю кривой. Выделение нужного фрагмента необходимо производить так, чтобы не захватить рамкой-выделителем край окна наблюдения. Выделенный фрагмент займет весь экран, на котором должны появиться новые линии оцифровки, позволяющие более детально оценить количественные характеристики сигналов.

Новую картинку (или картинку в исходном масштабе) можно сохранить нажатием клавиши ВлСохранить в *.bmpВ». Название файла *.bmp совпадает с названием рассматриваемого оцифрованного файла *.grf. Картинка пригодна для импорта в графические и текстовые редакторы при подготовке отчетов о работе.

Режим увеличенного масштаба сохраняется, пока не будет отменен. (это может помешать при прогонах модели с другими характеристиками ЛС и сигналов). Отменить режим можно щелчком левой клавиши мыши в любой точке окна или ВлвыделениемВ» области с захватом края окна. В результате отмены режима картинка возвращается к нормальному (исходному) масштабу.

Просмотр табличных данных

Табличные данные предназначены для просмотра содержимого файлов оцифровки кривых с расширением *.grf. Для этого, находясь в меню ВлРезультаты Во Просмотр таблицВ», необходимо воспользоваться клавишей с символикой открытия файла, в появившемся каталоге файлов выбрать нужный (с расширением *.grf) и щелкнуть клавишу ВлОткрытьВ». Оцифрованный график должен быть загружен в шаблон таблицы.

Возможен совместный просмотр двух выбранных файлов-таблиц *.grf. Это облегчает сопоставление результатов нескольких экспериментов. Для этого необходимо последовательно выбрать нужные файлы с расширением *.grf для двух таблиц.

В таблицах значения входных и выходных сигналов линии (U₀(t) и U_N(t)) по умолчанию представлены на 5000 точек времени. Такое число отсчетов часто бывает избыточным. Таблицу можно ВлпроредитьВ». Для этого предусмотрена клавиша Вл+В». Каждое нажатие клавиши увеличивает квант времени (уменьшает число отсчетов) вдвое. Клавиша ВлтАУВ» последовательно восстанавливает предшествующее число отсчетов.

Табличные данные могут обрабатываться процессором EXCEL.

Просмотр отчетов

Отчетом названа экранная форма с результатами автоматического расчета значений таких показателей как дисперсия, запаздывание и затухание. Формирование отчетов предназначено только для работы с одиночными ВлгладкимиВ» сигналами. При работе с последовательностями сигналов, а также при наличии колебаний на вершине или у подошвы одиночного импульса результаты, приведенные в отчете, могут оказаться некорректными. Необходима осмотрительность в использовании отчетов.

Здесь также возможна одновременная обработка до двух выбранных файлов *.grf.

В защищенной версии LINE 2.2 доступ к режиму отчетов обеспечивается инициализацией криптодрайвера. Для использования этого режима и печати отчетов необходимо в рабочем каталоге наличие криптодрайвера и файлов с открытым ключом (на дискете).

4. Измерение параметров выходного импульса

Для измерения параметров выходного импульса напомним соглашение, известное из курса электроники (см. рис. 4). Здесь введены понятия вершины и подошвы импульса. Вершина ограничена точками времени t_вн (начало вершины) и t_вк (конец вершины), которые определены моментами пересечения исследуемой кривой уровня 0.9U_{вых,уст}. Аналогичным образом по пересечениям уровня 0,1U_{вых,уст} определяются моменты времени t_пн и t_пк, определяющие длительность подошвы импульса t_пш. Через эти моменты естественным образом могут быть выражены интервалы времени запаздывания t_зап, длительности фронта t_ф, спада t_сп и длительности самого импульса t_и,вых.

Определение временных параметров с большей точностью может быть сделано по таблице цифровых значений кривой выходного импульса (файл *.grf). В связи с этим:

1). Для данного импульса по таблице значений (файл *.grf) определить U_{вых,уст} в смысле рис. 4;

2). Вычислить 0.1U_{вых,уст} и 0.9U_{вых,уст}. В таблице прочитать соответствующие значения t_вн, t_вк, t_пн, t_пк;

3). Вычислить t_зап,t_и,вых, длину подошвы t_пш.

Рис. 4. Соглашения об измерении параметров импульса.

4). Вычислить величину затухания a в приведении к одному километру длины линии.

Измерение временных параметров может быть сделано с помощью масштабирования кривой выходного процесса (см. п. 3.3.4).

5. Программа лабораторных работ

Вариант конкретного задания на выполнение лабораторной работы должно быть получено от преподавателя перед началом работы. Но вне зависимости от варианта задания в том или ином виде исследованию подвергаются следующие основные параметры.[3]

5.1 Запаздывание импульса t_зап

Полученный в процессе выполнения лабораторной работы экспериментальный материал должен помочь ответить на следующие вопросы:

1). Линейна ли зависимость t_запот длины линии?;

Если ВлдаВ», то какова величина t_зап, отнесенная к единице длины?

Если ВлнетВ», то почему? Каков диапазон полученных значений t_зап?

2). Зависит ли t_зап от параметров линии, например, от типа линии (КбЛВлВЛ), от материала токоведущей жилы, ее диаметра?

3). Зависит ли t_зап от длительности входного импульса?

Если Влда, зависитВ», то охарактеризовать зависимость

Если Влнет, не зависитВ», то почему?

4). Зависит ли t_зап от характера переносчика сигнала (видео- и радиоимпульс)?

5). Зависит ли t_зап от числа передаваемых импульсных сигналов (одиночный импульс и последовательность)?

Для обоснования выводов рекомендуется построить графики зависимости t_зап(ℓ) для двух-трех различных длительностей импульсов.

5.2 Затухание импульсного сигнала a_и[4]

По результатам измерений нужно вычислить a_и, выразив его как отношение величин, а также в логарифмических единицах (децибелах) с тем, чтобы ответить на следующие вопросы:

1). Если затухание a_ивыражать в dB, то изменяются ли приращения затухания Da_ипрямо пропорционально приращениям длины линии Dℓ? Иными словами: корректно ли вводить в обиход характеристику линии ВлХ децибел затухания на единицу длиныВ»?

2). Зависит ли затухание a_иот длительности входного сигнала (при фиксированной длине линии)?

Если Влда, зависитВ», то опишите характер зависимости.

Если Влнет, не зависитВ», то почему?

3). Зависит ли затухание a_и от характера переносчика (видеоимпульсВлрадиоимпульс, от частоты несущей радиоимпульса)?

Если Влда, зависитВ», то охарактеризуйте зависимость.

Если Влнет, не зависитВ», то почему?

5.3 Искажение формы выходного импульса

Принимая во внимание понятие фазовой и групповой скорости сформулировать выводы относительно причин деформации выходного импульса в зависимости от:

тАУ длительности входного импульса;

тАУ длины линии;

5.4 Влияние дисперсии на условия опознавания импульсов

Уже говорилось, что в зависимости от преследуемых целей величину дисперсии можно оценивать через различные параметры выходного импульса. В наших задачах дисперсия представляет интерес в той мере, в какой она затрудняет опознавание сигналов на приемном пункте в отсутствие внешних шумов.[5]
На рис. 5 приведена иллюстрация неприемлемо большой дисперсии в последовательности 10111 сигналов типа RZ. Видно, что при скромном затухании импульсов по уровню подошва первого импульса приблизительно вчетверо длиннее номинальной длительности отправленного импульса и вдвое больше тактового интервала. Три последних импульса на входе опознавателя сигналов стали практически неразличимыми. Значащие моменты времени (ЗМВ) на этих тактах потеряны. Сигналы, отправленные как RZ, какими их ожидает опознаватель на стороне приема, трансформировались настолько, что выглядят как NRZ.

Рис. 5. Иллюстрация неприемлемой дисперсии

Манипулируя двумя факторами тАУ скорость передачи (длительность импульсов), и длина линии (при заданном типе сигнала и параметрах линии), можно получить приемлемую форму выходных сигналов.

Для выяснения зависимости Влскорость передачи тАУ допустимая длина исследуемой линииВ» необходимо принять критерий допустимости дисперсионных искажений для рассматриваемого типа видеосигнала (униполярный или биполярный, NRZ или RZ)[6]
.

Примем в качестве оценки величины дисперсионных искажений одиночного видеоимпульса (имея в виду кривую на рис. 5) некий Влкоэффициент формыВ» k_ф и определим его как отношение подошвы к номинальной длительности импульса k_ф=t_пш/t_имп.

Для аргументации последующих выводов рекомендуется в соответствии с заданием построить зависимости k_ф(ℓ) и k_ф(t_имп) для одиночных посылок.

Проиллюстрируем рассуждения об определении допустимой длины линии ℓ_доп для случая, когда применяются униполярные АИМ‑сигналы типа NRZ, пороговый опознаватель в Влточке времениВ», а регламентирующим параметром выступает дисперсия, т. к. затухание мало (см. рис. 6). Из рис. 6а следует, что в этом случае можно допустить подошву импульса при передаче меандра тАж010101тАж t_пш£(1,8¸1,9)t_имп, или k_ф£(1,8¸1,9).[7]

Из суперпозиции процессов (рис. 6б)) видно, что при принятом значении k_ф выходной процесс остается приемлемым и при передаче неограниченно длинной последовательности Вл1В».

На основе подобного анализа можно самостоятельно составить представление о допустимой дальности передачи сигналов заданного типа в исследуемой линии и построить зависимость в координатах Влскорость-дальностьВ» для конкретного задания.

6. Порядок выполнения лабораторных работ

Можно избрать различную стратегию выполнения лабораторной работы.

6.1 Стратегия 1

ВлРаньше накопить результаты по всем экспериментам, затем заниматься измерениями, заполнять протокол и формулировать выводыВ».

1). В соответствии с версией конкретного задания подготовить файлы исходных данных *.in, записывая их на диск.

2). Из главного меню поочередно запускать модель с каждым из файлов *.in. На диск будут автоматически записаны файлы типа *.grf.

3). Провести необходимые измерения на выходном сигнале для всех экспериментов, заполняя заранее подготовленную таблицу-протокол.

4). Просматривая на экране (порознь или совместно) кривые выходных сигналов, формулировать выводы, сделать копии необходимых файлов для отчета.

6.2 Стратегия 2

ВлПоочередно доводить до конца каждую автономную серию экспериментовВ», включая подготовку файлов *.in, наблюдение выходного сигнала, измерение его параметров, заполнение протокола результатов и формулирование выводов.

Стратегия 1 содержит скрытую опасность: если по каким-либо причинам на этапе прогонов модели была допущена какая-либо оплошность (в специфицировании входных данных, в измерениях), то, как правило, она обнаруживается слишком поздно, когда формируется отчет. Требуется большой Влоткат назадВ», теряется много времени.

Стратегия 2 предполагает более внимательное отношение к формулированию выводов в процессе выполнения экспериментов и, следовательно, потенциально в большей мере уберегает нас от ошибок.

6.3 Сводные таблицы и графики

Форму таблиц, в которых фиксируются результаты измерений. каждый выбирает самостоятельно. Не загромождайте таблицы цифрами, не относящимися к делу, или многократно повторяющимися. С помощью таблиц формулируются и защищаются выводы к работе. Следует сохранить файлы тех кривых *.grf, которые вы собираетесь поместить в отчет.

6.4 Завершение лабораторного сеанса

По выполнении программы лабораторной работы необходимо удалить из рабочей папки все файлы типа *.in, *.grf, *.bmp, которые были созданы в процессе работы.

В папке должны остаться только файлы:

тАУ line.exe;

тАУ test.txt;

тАУ mainpic.bmp

тАУ cry_drv.com, если использовалась криптоверсия пакета LINE2.

Приведенную в исходный вид папку предъявить преподавателю.

7. Отчет

Содержание отчета тАУ это мотивированные формулировки и ответы на вопросы в соответствии с версией конкретного задания и программой работы, приведенной в п.п. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, с необходимыми иллюстрациями в форме цифрового материала, сигнальных кривых, графиков (иллюстрации к выводам, а не наоборот).

Известно из опыта, что удовлетворительных формулировок выводов не удается добиться без широкого привлечения спектрального представления сигналов и столь же широкого использования принципа суперпозиции.

Не следует приводить в отчете обширных извлечений из методического руководства. На него достаточно ссылаться, сохраняя обозначения величин.

Отчет должен быть сброшюрован, оформлен в соответствии со стандартом и представлен к очередной лабораторной работе для защиты.

Библиографический список

1. Баскаков С.И.

Радиотехнические цепи с распределенными параметрами.М.: Высшая школа, 1980. 150 с.

2. Парфенов Ю.А., Мирошников Д.Г.

Последняя миля на медных кабелях. тАУ М.: Эко-Трендз, 2001. тАУ 220 с.

Вместе с этим смотрят:

GPS-навигация

GPS-прийомник авиационный

IP-телефония и видеосвязь

IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи

Unix-подобные системы