c2_can_linii.pdf
Post on 05-Jul-2018
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
1/48
Linii de transmisii telefonice
Paul BECHET
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
2/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice2
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
3/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice3
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
4/48
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
5/48
Nivel de transmisiune
Comunicatii analogice si numerice5
! În studiul propag!rii semnalului pe linie #i ac"iunii elementelor componenteale canalului (amplificare, atenuare, distorsiuni, diafonie) asuprasemnalului este uzual! aprecierea m!rimii semnalului în unit!"i logaritmice,exprimare denumit! nivel.
!
Datorit! propriet!"ilor logaritmilor, opera"iile de inmul!ire (amplificare)#i imp#r !ire (atenuare) sunt inlocuite de adunare #i respectiv sc!dere,care sunt mai u#or de efectuat.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
6/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice6
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
7/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice7
! Puterea, tensiunea, intensitatea unui curent electric, m!rimicaracteristice ale unui semnal electric, pot fi exprimate în unit#!i
absolute – W (mW,μW), V (mV,μV), A (mA,μA).
! Este util! reprezentarea relativ# a valorii uneia dintre m!rimile
P, U, I, prin raportarea valorii absolute (P, U, I) dintr-un punct alcircuitului sau în anumite condi"ii, fa"! de o valoare de referin!#,din alt punct sau din anumite condi"ii de referin"! (P0, U0, I0) subforma:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
8/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice8
!
In cazul reprezent!rii relative a puterilor se folose#te frecvent oexprimare în unit!"i logaritmice:
!
decibel (dB)
! neper (Np)
! Decibelul este o subunitatea unitatii numita bel (de la Alexandr
Graham Bell)
! Bells=lg (P/P0)
!
Decibells (dB)= 10 lg (P/P0)
!
Nivel relativ:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
9/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice9
! In dB sau Np se pot exprima "i nivele relative (rapoarte) de
tensiune sau curen!i, sub formele:
!
Dac! puterile P #i P0 se disip! pe rezisten"e egale atunci:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
10/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice10
! Egalitatea nivelelor relative ale puterii cu ale tensiunii #i curentului exist! numai dac!
sarcinile R "i R0 (pe care se disip# puterile) sunt egale.
! Exprimarea relativ! a nivelelor de tensiune #i curent se poate face #i dac! rezisten"ele R "i R0 nu sunt egale, astfel:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
11/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice11
! Exprimarea relativ# a nivelelor este util! când m!rimile (P, U, I)sunt cele de la ie#irea #i intrarea circuitelor, în care caz nivelelerelative au semnifica"ia de:! amplificare, câ"tig sau atenuare, referin"! fiind m!rimea de intrare.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
12/48
Problema
Comunicatii analogice si numerice12
! Curentul la intrarea într-o linie cu lungimea l = 1 km este de 40 mA,iar cel din rezisten"a pe care este închis! linia de 1 mA. S! sedetermine:
! nivelul relativ la cap#tul liniei;
! atenuarea liniei pe unitatea de lungime a.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
13/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice13
! In unele cazuri puterea de referin"! (P0) este stabilit! conven"ional sau prin
standarde #i în acest caz nivelul exprimat logaritmic devine nivel absolut, iardin denumirea unit!"ii rezult! valoarea referin"ei.
!
Puterea de referin"! (P0) este stabilit! la una din valorile: 1W, 1mW, 1 W.
Cu aceste referin"e, nivelele relative se exprim! în unit!"i logaritmice specifice:dBW, dBm, dBu sau dB (se citesc decibellwatt, decibellmiliwatt,
decibellmicrowatt):
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
14/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice14
! Nivelele absolute de tensiune "i curent se definesc:
! Referin"ele U0 #i I0 rezult! imediat din puterea de referin"! de 1 mW
pentru impedan"a normal! a circuitelor telefonice de 600 Ω (impedan"aliniilor aeriene cu fire de bronz folosite în perioada de început a telefoniei,
în domeniul frecven"elor superioare este de 600 Ω).
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
15/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice15
!"#$%&'( *+ ,'(-.(/#"&+ /0 $+01/'0+2
#'&+0$
!"#$%&'( *+ ,'(-.(/#"&+ /0
.'$+&+
3*4 5*4 *4 3*4 5*4
" " # " "
"$"% #$&' " "$%( #$&
"$%( #$)' % "$*& #$(+
678 97:9: ; < 97=
%$# #$* ( , #$%*
%$& #$+* ' & #$"%*
3.16 0.316 "# 10 #$"
4.47 0.22 "+ %# 0.05
"# #$" %# "## 0.01
"## #$#" ,# "#### #$###"
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
16/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice16
*4>? *4, @'$+&+ *4?
"%# '# "-. (#
'# (# "/. +#
*# "##. %#
)# ,# "#. "#
(# +# ". #
*# %# "##0. 1"#
40 10 10mW -20
33 3 %0. -27
+% % "$*&0. 1%&
+" " "$%(0. 1%'
+# # "0. 1+#
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
17/48
Nivel de masura
Comunicatii analogice si numerice17
! Pentru m!sur!tori pe linii se folose#te generatorul normal cu
impedan"a intern! real! egal! cu 600 Ω #i t.e.m. 1,55 V care livreaz! pe sarcina de 600 Ω, puterea util! P0 (1 mW). Aplicând la origineac!ii un generator normal, se poate m!sura nivelul absolut în diferitepuncte ale c!ii, #i calcula cel de putere, dac! se cunosc impedan"ele
la intrare. Valorile astfel determinate se numesc nivele dem#sur #.
!
Când impedan"a la intrarea circuitului este Za, diferit! de 600 Ω,tensiunea aplicat! la originea c!ii va fi:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
18/48
Nivel de masura
Comunicatii analogice si numerice18
! Nivelele de m!sur! ale tensiunii #i puterii în originea c!ii sunt:
!
Efectul neadaptarii de impedanta
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
19/48
Nivele relative si absolute
Comunicatii analogice si numerice19
! Reprezent#rile logaritmice au urm!toarele avantaje:
! înlocuiesc opera"iile de înmul"ire #i de împ!r"ire cu opera"ii de adunare#i sc!dere (de exemplu în cazul unui lan" de amplificatoare);
! permit exprimarea unor numere foarte mari cu numere mici;!
permit reprezent!ri grafice mai sugestive, adesea înlocuind curbe cusegmente de linii drepte (diagramele Bode sunt un exemplu).
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
20/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice20
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica
! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
21/48
Diagrama de nivel
Comunicatii analogice si numerice21
! Diagrama de nivel (DN) se refer! la nivelul relativ sau de m!sur! #i estereprezentarea grafic! a varia"iei acestora de-a lungul c!ii de transmisiune; eaeste elementul de baz! în proiectarea liniilor, circuitelor #i echipamentelorde telecomunica"ii #i între"inerea lor.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
22/48
Diagrama de nivel
Comunicatii analogice si numerice22
! Exemplul ilustreaz! modul de plasare a repetoarelor pe o linie lung! de 29 km,
cu atenuarea de 4dB/km.! Atenuarea total! a semnalului este 116 dB; compensarea atenu!rii de 116 dB
ar fi posibil! prin 3 metode:! amplificarea semnalului la intrarea în linie cu 116 dB;! amplificarea semnalului recep
"ionat cu 116 dB;
! amplificarea pe parcurs a semnalului, în diverse puncte.
! Puterea de ie#ire standard fiind 1 mW, metoda 1 ar implica transmiterea uneiputeri egale cu 3,98 ⋅ 1011 ⋅ 10-3 $ 400 MW. Cu metoda 2, semnalul ar ajungecu nivelul de –116 dBm la cap!tul c!ii, iar nivelul semnalului ar coborî sub cel alzgomotului de fond. R!mâne a#adar metoda 3.
! Odat! cu semnalul este amplificat #i zgomotul de fond (linia punctat!). Dac! semnalul scade prea mult, raportul S/Z se înr!ut!"e#te #i nu mai poate fi îmbun!t!"it. Pe sec"iunea III repetoarele sunt mai îndep!rtate, iar nivelulsemnalului scade #i se apropie de cel al zgomotului.
! Se recomand# p#strarea acelea"i distan!e între repetoare, pentru a nu înr #ut#!i raportul S/Z.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
23/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice23
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica
! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
24/48
Echivalent de transmisie
Comunicatii analogice si numerice24
! Pentru un cuadripol pasiv liniar, echivalentul de transmisiune (ET) este
definit ca atenuarea compus! a cuadripolului, în situa"ia când la bornele luide ie#ire se conecteaz! o rezisten"! de 600 Ω:
! P10 – puterea debitat! de generatorul cu rezisten"a intern! de 600 Ω pe o rezisten"! de
sarcin! R de 600 Ω;
! P2 – puterea absorbit! de rezisten"a R.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
25/48
Echivalent de transmisie
Comunicatii analogice si numerice25
! Pentru un amplificator sau un cuadripol activ, relatia echivalentului de transmisie
este valabil! numai în sensul de transmisie al amplificatorului. Dac! în m!surare sefolose#te generatorul normal, P10 = 1 mW atunci:
! ET este egal cu nivelul absolut de tensiune m!surat la bornele sarcinii, luat cusemnul minus. Dac! nu se folose#te un generator normal, ET este dat de:
!
unde: nm1 – este nivelul de tensiune la bornele generatorului, închis pe o rezisten "! de 600Ω.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
26/48
Echivalent de transmisie
Comunicatii analogice si numerice26
! Pentru un circuit format din m cuadripoli pasivi, cu atenu!rile ai #i n activi, cu
câ#tigurile s j, conecta"i în cascad!:
! Rela"ia este valabil! dac! impedan"ele de intrare #i ie#ire au valoarea 600 Ω iarcuadripolii sunt adapta"i în impedan"!.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
27/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice27
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
!
Tensiune psofometrica
! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
28/48
Tensiunea psofometric
Comunicatii analogice si numerice28
! Printre problemele cele mai dificil de solu"ionat de tehnica sistemelor de
transmisiuni telefonice se num!r! #i cea a asigur!rii unui nivel de zgomot sc!zut,care s! nu perturbe sensibil calitatea transmisiei. Având în vedere curba desensibilitate a urechii, este evident c! tensiuni de zgomot de diferite frecven"e, daravând aceea#i valoare efectiv!, vor avea efecte perturbatoare diferite. Pentruaprecierea lor a fost introdus! no"iunea de tensiune psofometric! (%σωφωσ -zgomot).
! Tensiune psofometrica este tensiunea unei unde de 800 Hz, care d! aceea#iimpresie de t!rie ca #i unda perturbatoare, având deci acela#i efect perturbatorasupra convorbirii. Impedan"ele de intrare #i ie#ire ale c!ii trebuie s! fie de 600 Ω.
! Ponderea psofometrica a frecven"ei f se define#te ca:
◦ Up - tensiunea psofometric! (TP) a undei de frecven"! f.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
29/48
Tensiunea psofometrica
Comunicatii analogice si numerice29
! În unit!"i de transmisiune ponderea se exprim! ca:
! Pentru m!surarea TP dintr-un circuit se folosesc aparate ce m!soar! direct
tensiunea psofometric!, definit! pentru o und! de zgomot complex! ca:
! Psofometrul con"ine un circuit de filtrare ponderatoare #i un voltmetruelectronic. Atenuarea circuitului de intrare ponderator respect! valorile luiaf date în recomand!rile CCITT, la care se adaug! #i o atenuare constant!,adic!:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
30/48
Tensiunea psofometric
Comunicatii analogice si numerice30
! Atenuarea circuitului ponderator
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
31/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice31
!
Nivel de transmisiune! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica
! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
32/48
Diafonia
Comunicatii analogice si numerice32
! DIAFONIA este, în general , p#trunderea parazit# în canalulconsiderat a unei p#r !i din energia semnalelor transmise pe altecanale. Ea este produs! de:! cuplajele între circuitele fizice apar"inând aceleia#i linii;
! imperfec"iunii filtrelor post-modula"ie #i pre-detec"ie;
! intermodula"iei în elementele de grup din sistemele de comunica"ie multiplex;
! cuplajelor din echipamente;! formei de und! inadecvate folosit! pentru transmisie.
!
Calitatea liniilor #i echipamentelor, d.p.d.v. al diafoniei, se apreciaz! prinabaterea "i atenuarea de diafonie.! Considerând dou! canale, unul perturbat #i cel!lalt perturbator, precum #i dou! puncte 1 #i
2 în cele dou! c!i #i o und! sinusoidal! perturbatoare cu puterea P 1 în punctul 1, careproduce prin diafonie un semnal perturbator cu puterea P 2 în punctul 2, se define!te atenuareade diafonie ca:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
33/48
Diafonia
Comunicatii analogice si numerice33
! Cazurile de interes practic presupun localizarea punctelor de defini"ie a
abaterii de diafonie la intrarea (influen"a zgomotului maxim!) #i ie#irea dinrepetoare (nivel maxim al semnalului).
! Se vorbe#te de paradiafonie sau telediafonie, dup# cum punctele se
g#sesc la acela"i cap#t sau la capete opuse ale circuitului sau sec"iunii delinie. Atenu!rile de para- #i telediafonie indic! gradul de simetrizare al liniei#i se definesc ca:
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
34/48
Diafonia
Comunicatii analogice si numerice34
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
35/48
Cuprins
Comunicatii analogice si numerice35
! Nivel de transmisiune
! Nivele relative si absolute
! Diagrama de nivel
! Echivalent de transmisie
! Tensiune psofometrica
! Diafonia
! Imperfectiunile canalului de transmisie
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
36/48
Imperfectiunile canalului de transmisie
Comunicatii analogice si numerice36
! S! consider!m un canal de transmisie ideal, atacat de semnalul de intrare
x(t), care d! la ie#ire semnalul y(t):
! unde:τ - timpul de propagare necesar semnalului x(t) s! str!bat! canalul detransmisiune, datorat vitezei finite de propagare, iar a – atenuarea semnalului x(t)
introdus! de canal.
!
Semnalul de la iesire este identic cu ce cel de la intrare daca:! Atenuarea canalului nu depinde de frecventa
! Faza variaza liniar cu frecventa
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
37/48
Distorsiuni ale semnalului
Comunicatii analogice si numerice37
! distorsiuni liniare:
◦ distorsiuni de amplitudine (ale amplitudinii în func"iede frecven"!);
◦ distorsiuni de faz! (ale fazei în func"ie de frecven"!).
! distorsiuni neliniare:
◦ distorsiuni armonice;◦ distorsiuni de intermodula"ie (de combina"ie).
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
38/48
Distorsiuni ale amplitudinii
Comunicatii analogice si numerice38
A0
frecventaf 0
f max f min
!
f
A0 A
0,707A0
frecventa
Banda la 3 dB
f 0
f max f min !f
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
39/48
Distorsiuni de faza
Comunicatii analogice si numerice39
! Distorsiunile de faz# se refer! la timpul necesarpentru trecerea prin etajele receptorului acomponentelor spectrale ce compun informa"ia util!.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
40/48
Distorsiuni de faza
Comunicatii analogice si numerice40
0 500 10005
0
5
a)semnal intrare
f2i
f2i
f1i
f1i
i
0 500 10005
0
5
b)semnal iesire(componenta f1 defazata)
f2i
f2i
f11i
f11i
i
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
41/48
Distorsiuni de faza
Comunicatii analogice si numerice41
timp
curba 2
curba 1
curba 3 (cazul în care există distorsiuni defază)
Amplitudine
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
42/48
Distorsiuni de faza
Comunicatii analogice si numerice42
! Distorsiuni puternice de atenuare #i faz! apar când semnalul recep"ionat
provine din suma mai multor componente sosite pe trasee diferite:! în cabluri datorit! reflexiilor multiple în locurile cu neuniformitate de impedan"!;
! în circuite pe patru fire, ca ecouri datorate echilibr!rii imperfecte la jonc"iunile între circuitele pe 2 #i 4 fire;
! în radiocomunica"iile în unde scurte prin unda indirect! cu reflexia pe ionosfer!,
datorit! spa"iului diferit parcurs;! în radiocomunica"iile spa"iale #i prin sateli"i, datorit! lungimilor de und! mici,
diferen"ele mici de drum produc defazaje mari.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
43/48
Imperfectiunile canalului de transmisie
Comunicatii analogice si numerice43
! Canalul telefonic are caracteristici care difer! de celeideale. Pentru o cale vocal! ideal!, caracteristicaatenuare/frecven"! este de tipul A. Deoarece sub 300Hz #i peste 3400 Hz frecven"ele nu contribuieesen"ial la inteligibilitatea convorbirii, ele nu sunt
transmise #i deci atenuarea poate lua valoriimportante în afara acestei benzi.
! Caracteristicile reale ale unui circuit telefonic de bun!
calitate au forma B. De!i avem disponibil " pentrutransmisie întreaga band!, în zona peste 1100 Hz
exist! o atenuare progresiv! a frecven"elor înalte. Uncircuit telefonic de mai slab! calitate. Se observ! c! limita superioar! a benzii de trecere pentru oatenuare definit! la 20 dB nu dep!#e#te 2500 Hz iar în band! exist! distorsiuni puternice.
Imperfectiunile canalului de
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
44/48
Imperfectiunile canalului detransmisie
Comunicatii analogice si numerice44
! Distorsiunile de faz! introduse de canalul de transmisie sunt
exprimate de varia"ia timpului de întârziere de grup cu frecven"a.Dac! în cazul convorbirilor telefonice, distorsiunile de faz! nu suntimportante, având în vedere c! urechea uman! ac"ioneaz! ca undetector de anvelop! #i nu sesizeaz! varia"iile fazei, în cazul
comunica"iilor digitale ele constituie o problem! serioas!.
Distorsiuni neliniare
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
45/48
Distorsiuni neliniare
Comunicatii analogice si numerice45
! Producerea distorsiunilor neliniare const! în aceea c! la ie#irea receptorului (în casc!, difuzor) aparcomponente spectrale noi de frecven!e care nu auexistat în structura semnalului informa"ional la intrarea
receptorului.
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
46/48
Distorsiuni armonice
Comunicatii analogice si numerice46
s t ( ) = A sin 2" ft ( )
s' t ( ) = A sin 2" ft ( ) + A2 sin 2" 2 ft ( ) + A3 sin 2" 3 ft ( ) + ....
d = A
2
2+ A
3
2+ A
4
2+ ....
A
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
47/48
Distorsiuni de intermodulatie
Comunicatii analogice si numerice47
( ) != j
j j t f At s " 2sin
( ) ....2int2int10int
+++== r r r ies uauaau f u
j " 1,2{ }
N nmnf mf f k !±±= , 21
-
8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf
48/48
Egalizarea în liniile de transmisie
! Caracteristicile atenuare-frecven!# #i timp de întârziere degrup, având în general alur! parabolic!, pot fi compensate u#orintroducând filtre cu caracteristica complementar!, astfel ca peansamblu caracteristica s! rezulte plat!.
! Opera"ia se nume#te egalizare, corectarea f !cându-se manual sau
automat.
top related