Основы построения систем и сетй

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Ноября 2013 в 21:25, контрольная работа

Описание работы

Мощность сигнала в ТНОУ равна 32 мкВт0. Рассчитайте:
1. Абсолютные уровни мощности и напряжения этого сигнала в точке кана
ТЧ с относительным уровнем p0 на сопротивлении нагрузки R (активное)
2. Действующее значение напряжения сигнала в этой точке (в мВ) и
мощность в нагрузке (в мкВт).

Файлы: 1 файл

ОПИСиС.docx

— 20.29 Кб (Скачать файл)

 

Задание № 1.

Мощность сигнала в  ТНОУ равна 32 мкВт0. Рассчитайте:

1.  Абсолютные уровни  мощности и напряжения этого  сигнала в точке кана

ТЧ с относительным  уровнем p0 на сопротивлении нагрузки R (активное)

2.  Действующее значение  напряжения сигнала в этой  точке (в мВ) и 

мощность в нагрузке (в  мкВт).

Нагрузочное сопротивление  и относительный уровень находят  по формулам:

= 50 + ()2 = 50 + (14)2 = 50 + 196 = 246  Ом

0 = 2 − 9 = 2 ∗ 4 − 9 = −1  дБом.

 

Дано:

 

 * = 32 мкВт0 = 32 ∗ 10−6 Вт

0 = −1  дБом

= 246  Ом 

 

Решение.

 

1.  Находим абсолютный  уровень мощности сигнала в  ТНОУ 

 

0 = 10 *

1 мВт

= 10 32∗10−6

10−3 = −15 дБм0.

 

Рассчитаем абсолютный уровень  мощности сигнала в точке канала 

 

** = *0 + * = −15 + (−1) = −16 дБм.

 

Рассчитаем абсолютный уровень  напряжения сигнала в точке канала 

 

** = ** + 10 600

|**|

= −16 − 10 600

246

= −20 дБн.

 

2.    Рассчитаем действующее  значение напряжения сигнала  в этой точке 

 

  * = 0

 

* = 0 ∗ 100,1** = 1 ∗ 10−3 ∗ 100,1∗(−16)

= 25 ∗ 10−6 = 25 мкВт.

 

Рассчитаем мощность в  нагрузке

 

* = 0 ∗ 100,05** = 0,775 ∗ 100,05∗(−20)

= 0,0775 = 77,5  мВ.

 

 

Ответ:     ** = −16 дБм , ** = −20 дБн , * = 25 мкВт , * = 77,5  мВ.

3

 

Задание № 2.

 

Линейный тракт оптической телекоммуникационной системы содержит

оптические передатчик и приемник, один промежуточный оптический усилитель,

а также  –  два одинаковых кабельных участка: один между передатчиком и 

усилителем, другой между усилителем и приемником.

 

1.  Постройте диаграмму  уровней линейного тракта.

 

2.  Рассчитайте необходимое  усиление усилителя, а также   –  оптическое 

отношение сигнал/помеха и  величину помехозащищенности на входе 

усилителя (в дБ).

 

Исходные данные находят  по формулам:

- абсолютный уровень мощности  сигнала на выходе передатчика  

0 = − 4 = 4 − 4 = 0  дБм ;

- длина каждого кабельного  участка   = 40 + () = 40 + 14 = 54  км ;

- коэффициент затухания  оптического волокна (включая  затухания сростков)

* = 0,35 − 0,1 ∗ = 0,35 − 0,1 ∗ 1 = 0,25  дБ/км.

Для всех вариантов мощность оптической помехи, приведенной к  входу 

усилителя, составляет 10000 пиковатт.

 

Дано:

 

0 = 0  дБм

= 54  км 

* = 0,25  дБ/км

М = 10000 пикоВт = 10−8 Вт.

 

Решение.

 

1.  Строим диаграмму  уровней линейного тракта.

4

 

 

Рис.1. Диаграмма уровней  линейного тракта

 

 

2.  Рассчитаем необходимое  усиление усилителя 

 

= 1 = * ∗ 1 = 0,25 ∗ 54 = 13,5 дБм .

 

Рассчитаем оптическое отношение  сигнал/помеха

 

= *пр1−1

*п

= *пер−1

10***

*0

= 0−13,5

10*10−8

10−3

= −13,5

−50

= 0,27.

 

Рассчитаем величину помехозащищенности на входе усилителя 

 

3 = пер − * ∗ − п = 0 − 13,5 − (−50) = 36,5 дБ.

 

 

Ответ: = 13,5 дБм , = 0,27, 3 = 36,5 дБ.

5

 

Задание № 3.

 

К каждому двухпроводному окончанию дуплексного канала ТЧ подключена

своя линия с комплексным  входным сопротивлением *Λ = Λ − *Λ.

Рассчитайте:

1.  Запас устойчивости  канала.

2.  Время запаздывания  и затухание первого эха говорящего.

Будут ли мешать эхосигналы говорящему абоненту?

 

Исходные данные находят  по формулам:

-  активная и емкостная  составляющие комплексного входного  сопротивления 

двухпроводной линии на ближнем  конце (где располагается говорящий  абонент)

Λ1 = Λ1 = 300 + 3() = 300 + 3 ∗ 14 = 342  Ом,

- аналогичная характеристика  на удаленном конце 

Λ2 = Λ2 = 700 − 3() = 700 − 3 ∗ 14 = 658  Ом,

- время распространения  сигнала в одном направлении  (ГВП) 

* = 15 + ()

2

= 15 + 14

2

= 21  мс.

Для всех вариантов задания  сопротивление балансного контура  каждой

дифсистемы равно 600 Ом  (активное), а остаточные затухания в обоих

направлениях соответствуют номиналу.

 

Дано:

 

*Λ = Λ − *Λ

Λ1 = *Λ1 = 342 Ом

Λ2 = *Λ2 = 658 Ом

= 21 мс 

** = 600 Ом

ост1 = ост2 = 7 дБ

_____________________

= ?

ТЭГ1 = ?

АЭГ1 = ?

 

Решение.

6

 

 

Рис.2. Упрощенная схема двухпроводного канала ТЧ

 

Рассчитаем  запас устойчивости  дуплексного канала ТЧ с двухпроводными

окончаниями. Выбираем контур: от одного двухпроводного окончания  до другого 

и обратно. 

 

= ост1 + отр2 + ост2 + отр1

отр = 20 |

* + **

* − **

|

 

отр1 = 20 |

* + **

* − **

| = 20 |

342 − *342 + 600

342 − *342 − 600

| = 20

|942 − *342|

|−258 − *342|

=

 

= 20 √9422+(−342)2

√(−258)2+(−342)2 = 7,4 дБ

 

отр2 = 20 |

* + **

* − **

| = 20 |

658 − *658 + 600

658 − *658 − 600

| = 20

|1258 − *658|

|58 − *658|

=

 

= 20 √12582+(−658)2

√(58)2+(−658)2 = 6,6 дБ 

 

=  2 ∗ 7 + 7,4 + 6,6 = 28  дБ

 

 

Рассчитаем время запаздывания первого эха говорящего.

 

ТЭГ1 = 2 ∗ = 42 мс

 

 Рассчитаем время затухания  первого эха говорящего.

 

АЭГ1 = ост1 + отр2 + ост2 = 2 ∗ 7 + 6,6 = 20,6  дБ

 

 

7

 

 

 

Рис.3. Экспериментальная  зависимость минимально необходимого затухания эха 

говорящего от времени  его запаздывания.

 

 

Используя рисунок 3 определяем, что  эхосигналы не будут мешать говорящему

абоненту.

 

Ответ: =  28  дБ ;  ТЭГ1 = 42 мс; АЭГ1 = 20,6  дБ.

 

8

 

Задание № 4.

 

1.  Постройте схему частотных  преобразований телефонного сигнала  и 

изобразите структурную  схему оборудования, реализующего эти 

преобразования, указав на них  конкретные значения несущих частот,

граничные частоты спектра  сигнала на каждой ступени преобразования  и 

частоты среза фильтров.

2.  Определите виртуальные несущие для сигналов на выходах обоих

групповых преобразователей спектра.

Проверьте правильность своих  расчетов, выстроив аналогичный

(трехступенчатый) перенос  спектра вниз. 

Исходные данные.

Несущая индивидуального преобразования   01 = 52 + 4 = 52 + 4 ∗ 4 = 68 

кГц,

используемая боковая  нижняя.

Несущая первого группового преобразования  02 = 448 + 40 = 448 + 40 ∗ 1 =

488  кГц, 

используемая боковая  верхняя.

Несущая второго группового преобразования  03 = 988  кГц,

используемая боковая  нижняя.

 

Решение.

 

Производим расчёты спектра  сигнала на выходах балансных  модуляторов:

 

Несущая индивидуального преобразования  01 = 96   кГц, используемая боковая

нижняя.

ВБП:                                                                   НБП:

 

96+0,3=96,3  кГц                                               96 – 3,4=92,6  кГц 

96+3,4=99,4  кГц                                               96 – 0,3=95,7  кГц 

 

Полосовой фильтр на выходе модулятора выделяет НБП: 92,6…95,7  кГц 

 

Несущая первого группового преобразования 02 = 849  кГц,

используемая боковая  верхняя.

ВБП:                                                                   НБП:

 

849 – 95,7=753,3  кГц                                        849+92,6=941,6  кГц 

849 – 92,6=756,4  кГц                                        849+95,7=944,7  кГц 

 

Полосовой фильтр на выходе модулятора выделяет ВБП: 753,3…756,4 кГц 

Виртуальная несущая на выходе первого группового преобразования:

 *02 = 753.3 − 0.3 = 753  кГц, ВБП.

9

 

Несущая второго группового преобразования  03 = 988  кГц,

используемая боковая  нижняя.

ВБП:                                                                      НБП:

 

988+753,3=1741,3  кГц                                        988 – 756,4=231,6  кГц 

988+756,4=1744,4  кГц                                        988 – 753,3=234,7  кГц 

 

Полосовой фильтр на выходе модулятора выделяет НБП: 231,6…234,7  кГц 

Виртуальная несущая на выходе второго группового преобразования:

 *03 = 234,7 + 0.3 = 235  кГц, НБП.

 

Проверяем правильность расчетов, выстраиваем аналогичный (трехступенчатый)

перенос спектра вниз. 

 

Несущая 1-го обратного преобразования  03 = 988  кГц, ВБП.

ВБП:                                                                      НБП:

 

988 – 234,7=753,3  кГц                                        988+231,6=1219,6  кГц 

988 – 231,6=756,4  кГц                                        988+234,7=1222,7  кГц 

 

Полосовой фильтр на выходе модулятора выделяет ВБП: 753,3…756,4  кГц.

 

Несущая 2-го обратного преобразования 02 = 849  кГц, НБП

ВБП:                                                                      НБП:

 

849+753,3=1602,3  кГц                                        849 – 756,4=92,6  кГц 

849+756,4=1605,4  кГц                                        849 – 753,3=95,7  кГц 

 

Полосовой фильтр на выходе модулятора выделяет НБП: 92,6…95,7  кГц.

 

 Несущая индивидуального преобразования  01 = 96  кГц, ВБП

ВБП:                                                                   НБП:

 

96 – 95,7=0,3  кГц                                              96+96,3=192,3  кГц 

96 – 92,6=3,4  кГц                                              96+99,4=195,4  кГц 

 

ФНЧ выделяет ВБП: 0,3…3,4  кГц.

 

Строим схему частотных  преобразований телефонного сигнала  и структурную 

схему оборудования, реализующего эти преобразования.

Задание № 5.

 

1.  Выберите параметры  ИКМ – преобразования аналогового  сигнала: частоту 

дискретизации и количество разрядов в кодовом слове. Рассчитайте 

скорость передачи оцифрованного  сигнала.

2.  Изобразите  структуру  частотного спектра, полученного  в результате 

дискретизации АИМ – сигнала, с указанием конкретных значений частот.

3.  Выполните операции  кодирования/декодирования с фиксированным  шагом 

постоянного напряжения заданной величины и полярности, рассчитайте 

абсолютную и относительную  ошибку квантования. Изобразите

полученный код в виде электрического сигнала.

Для всех вариантов задания  запас на расфильтровку примите равным 10% от

верхней частоты спектра  аналогового сигнала, а его нижнюю частоту равной

нулю. Остальные исходные данные ищите по формулам

- минимально допустимое  количество уровней квантования 

Ммин = 30 + (АВ)2 = 30 + 142 = 226 ;

- верхняя частота спектра  аналогового сигнала   в = 40 + 10 = 40 + 104 = 144 

кГц,

- абсолютная величина  кодируемого напряжения  

= 60 + 5() = 60 + 5 ∗ 14 = 130  мВ.

Напряжение положительно, если (АВ)  четное  число и отрицательно, если

нечетное.

- шаг равномерного квантования   * = 1 +

10

= 1 + 1

10

= 1,1  мВ.

 

Решение.

 

1.  Частота дискретизации  вычисляется по теореме Котельникова  fg ≥2Fmax,

т.е. минимальная частота  дискретизации должна быть равна  удвоенной 

верхней частоте модулирующего  сигнала.

 

Наименьшая допустимая частота  дискретизации первичного сигнала 

*** = 2 ∗ в = 2 ∗ 144 = 288  кГц

С учетом полосы расфильтровки (10% от в)

** = 288 + 14,4 = 302,4 = 303  кГц

Определяем минимально необходимое  число разрядов кода

  = |2| = |2226| = 7,8 = 8

Скорость передачи цифрового  потока одного канала

          = ** ∗ = 303 ∗ 8 = 2424

 

2.  Рассчитаем параметры  частотного спектра  дискретизации  АИМ  – 

сигнала.

 

Канал 1:

Частота несущей низкочастотного канала

f

нес0 = Fd = 303 = 303 кГц

12

 

Нижняя частота нижней боковой полосы

f

н.н = f

нес0 - f

в = 303-144 = 159 кГц

Верхняя частота нижней боковой  полосы

f

в.н = f

нес0 - f

н = 303 -

0

= 303 кГц

Нижняя частота верхней  боковой полосы

f

н.в = f

нес0 + f

н = 303 +

0

= 303 кГц

Верхняя частота верхней  боковой полосы

f

в.в = f

нес0 + f

в = 303 + 144 = 447 кГц

 

Канал 2:

Частота несущей низкочастотного канала

f

нес0 = 2 × Fd = 2 × 303 = 606 кГц

Нижняя частота нижней боковой полосы

f

н.н = f

нес0 - f

в = 606 - 144 = 462 кГц

Верхняя частота нижней боковой  полосы

f

в.н = f

нес0 - f

н = 606 -

0

= 606 кГц

Нижняя частота верхней  боковой полосы

f

н.в = f

нес0 + f

н = 606 +

0

= 606 кГц

Верхняя частота верхней  боковой полосы

f

в.в = f

нес0 + f

в = 606 + 144 = 750 кГц

 

Канал 3:

Частота несущей низкочастотного канала

f

нес0 = 3 × Fd = 3 × 303 = 909 кГц

Нижняя частота нижней боковой полосы

f

н.н = f

нес0 - f

в = 909 - 144 = 765 кГц

Верхняя частота нижней боковой  полосы

f

в.н = f

нес0 - f

н = 909 -

0

= 909 кГц

Нижняя частота верхней  боковой полосы

f

н.в = f

нес0 + f

н = 909 +

0

= 909 кГц

Верхняя частота верхней  боковой полосы

f

в.в = f

нес0 + f

в = 909 + 144 = 1053 кГц

 

13

 

 

Рис.5. Структура частотного спектра, полученного в результате дискретизации 

АИМ – сигнала.

 

 

3.  Выполняем  операции  кодирования/декодирования с фиксированным

шагом постоянного напряжения заданной величины и полярности. 

 

Число отсчётов аналогового  сигнала 

=

 

*

=

130

1,1

= 118,18 ≈ 118

 

Записываем это число  в двоичной форме 11810=1110110.

С учетом знака кодовое  слово имеет вид 11110110.

Выбираем разрядность  кода минимально достаточную для  кодирования данного 

уровня.  26 = 64 < 118,   27 = 128 > 118  ,  двоичный эквивалент десятичного 

числа 118 должен содержать  минимум 7 разрядов, добавив знаковый разряд

получаем m=8.

 

Декодирование.

 

вых = +(26 + 25 + 24 + 22 + 21 + 0,5) ∗ 1,1 = 129,8 мВ.

 

Рассчитаем абсолютную и  относительную ошибку квантования.

 

Абсолютная  ошибка  квантования  равна:

∆= вх − вых = 130 − 129,8 = 0,2

Информация о работе Основы построения систем и сетй