c2_can_linii.pdf

8/16/2019 C2_CAN_Linii.pdf

1/48

Linii de transmisii telefonice

Paul BECHET


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


3/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel





4/48


5/48

Nivel de transmisiune


! 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.


6/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel





7/48

Nivele relative si absolute


! 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:


8/48



!

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:


9/48



! 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:


10/48



! 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:


11/48



! 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.


12/48

Problema


! 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.


13/48



! 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):


14/48



! 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).


15/48



!"#$%&'( *+ ,'(-.(/#"&+ /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

"## #$#" ,# "#### #$###"


16/48



*4>? *4, @'$+&+ *4?

"%# '# "-. (#

'# (# "/. +#

*# "##. %#

)# ,# "#. "#

(# +# ". #

*# %# "##0. 1"#

40 10 10mW -20

33 3 %0. -27

+% % "$*&0. 1%&

+" " "$%(0. 1%'

+# # "0. 1+#


17/48

Nivel de masura


! 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:


18/48

Nivel de masura


! Nivelele de m!sur! ale tensiunii #i puterii în originea c!ii sunt:

!

Efectul neadaptarii de impedanta


19/48



! 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).


20/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel


! Tensiune psofometrica

! Diafonia



21/48

Diagrama de nivel


! 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.


22/48

Diagrama de nivel


! 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.


23/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel



! Diafonia



24/48

Echivalent de transmisie


! 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.


25/48



! 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.


26/48



! 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"!.


27/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel


!

Tensiune psofometrica

! Diafonia



28/48

Tensiunea psofometric


! 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.


29/48

Tensiunea psofometrica


! 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!:


30/48

Tensiunea psofometric


! Atenuarea circuitului ponderator


31/48

Cuprins


!


! Diagrama de nivel



! Diafonia



32/48

Diafonia


! 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:


33/48

Diafonia


! 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:


34/48

Diafonia



35/48

Cuprins


! Nivel de transmisiune

! Nivele relative si absolute

! Diagrama de nivel



! Diafonia



36/48

Imperfectiunile canalului de transmisie


! 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


37/48

Distorsiuni ale semnalului


! 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).


38/48

Distorsiuni ale amplitudinii


A0

frecventaf 0

f max f min

!

f

A0 A

0,707A0

frecventa

Banda la 3 dB

f 0

f max f min !f


39/48

Distorsiuni de faza


! Distorsiunile de faz# se refer! la timpul necesarpentru trecerea prin etajele receptorului acomponentelor spectrale ce compun informa"ia util!.


40/48

Distorsiuni de faza


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


41/48

Distorsiuni de faza


timp

curba 2

curba 1

curba 3 (cazul în care există distorsiuni defază)

Amplitudine


42/48

Distorsiuni de faza


! 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.


43/48

Imperfectiunile canalului de transmisie


! 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


44/48

Imperfectiunile canalului detransmisie


! 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


45/48

Distorsiuni neliniare


! 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.


46/48

Distorsiuni armonice


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


47/48

Distorsiuni de intermodulatie


( ) != 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


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.

c2_can_linii.pdf

Documents