Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Линии передач»
(для студентов с направлением подготовки 6.050903 “Телекоммуникации”)
Рассмотрено на заседании кафедры АТ
протокол № 9 от 30 августа 2010
Утверждено на заседании научно-
издательского совета ДонНТУ
протокол № от 2010 г.
Донецк, ДонНТУ, 2010
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Линии передач» (для студентов с направлением подготовки 6.050903 “Телекоммуникации”)/ Широков Ю.Д., Лозинская В.Н. – Донецк, ДонНТУ, 14 с.
Методические указания содержат краткие теоретические сведения для выполнения лабораторных работ по изучению первичных и вторичных параметров линий передач, в частности однородной линии с распределенными параметрами а также влияния соседних линий в кабеле на качество передаваемого сигнала.
Составители: Широков Ю.Д., Лозинская В.Н.
Рецензент: Паслен В.В.
Ответственный за выпуск: Лозинская В.Н.
Лабораторная работа №1
Простейшая модель линии передачи. Изучение первичных параметров цепи.
Цель работы: изучить программную среду EWB 5.12, как одну из сред моделирования. Составить простейшую схему замещения длинной линии. Определить первичные параметры линии. Найти зависимости коэффициентов передачи по напряжению от величины первичных параметров цепи.
Оборудование и программы: программное обеспечение EWB 5.12.
Теоретические данные
Исследование процессов в цепях с распределенными параметрами (длинных линиях) часто осуществляется на моделях с сосредоточенными параметрами. Возможность перехода к такой модели при фиксированных параметрах C, L, R, G и длине l определяется тем, что уравнения, связывающие входные и выходные токи и напряжения линии, представляют собой уравнения симметричного четырехполюсника (рис 1.2, а). Поэтому при моделировании процессов на входе и выходе линии можно воспользоваться одной из его схем замещения — Т-образной (рис 1.1, б), используя соотношения, связывающие параметры этих схем с параметрами пассивного четырехполюсника.
Рис 1.1 – Схематическое изображение двухпроводной линии, её схемы замещения.
Первичные параметры линии передачи напрямую зависят от частоты передаваемого сигнала по ним. Т.о. активное сопротивление цепи при частоте выше 5 кГц без учета влияния окружения металлических элементов кабеля (стальных жил, экрана, металлической оболочки)
, (1.1)
где - сопротивление цепи постоянному току; а – расстояние между центрами жил; - диаметр токопроводящих жил; p – коэффициент, учитывающий вид скрутки (p=1 для парной скрутки и p=5 для четверочной); - функции, зависящие от коэффициента вихревых токов и диаметра жил .
Индуктивность цепи, Гн/км:
(1.2)
где - коэффициент скрутки (= 1); - функция, зависящая от коэффициента вихревых токов и диаметра жил.
, (1.3)
где - коэффициент скрутки, = 0,655, коэффициент, учитывающий близость соседних проводников и металлической оболочки, =2, для полиэтиленовой изоляции.
Упрощенные формулы для расчета волнового сопротивления имеют вид:
(1.4)
(1.5)
EWB был разработан фирмой Interactive Image Technologies. Он предназначен для схематического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного назначения.
В редакторе есть возможность самостоятельно составлять схемы из простейших элементов, а потом использовать их как составные части для сложных схем.
Все возможности по сборке схемы представлены в библиотеках. Назначение библиотек и некоторых компонент представлены в ПРИЛ А (таблица 1)
Т.о. схема замещения линии в редакторе EWB представлена на рис 2.1.
Рис 1.2 – Схема замещения двухпроводной линии в редакторе EWB.
Ход работы
Лабораторная работа №2
Простейшая модель линии передачи. Изучение вторичных параметров цепи.
Цель работы: выяснить от чего зависит величина вторичных параметров цепи. Рассмотреть зависимости передаточного коэффициента по напряжению от параметров длинной линии.
Оборудование и программы: EWB 5.12
Теоретическая часть
В л.р.№ 1 для моделирования линии передачи не учитывались геометрические размеры линии. Т.е. предполагалось, что оба вида поля были локализованы в непосредственной близости друг от друга. Однако, на практике приходится иметь дело с цепями (линии электропередачи, передачи информации, обмотки электрических машин и аппаратов и т.д.), где электромагнитное поле и потери равномерно или неравномерно распределены вдоль всей цепи. В результате напряжения и токи на различных участках даже неразветвленной цепи отличаются друг от друга. Такие цепи называются цепями с распределенными параметрами. Т.е. у цепей данного класса каждый бесконечно малый элемент их длины характеризуется сопротивлением, индуктивностью, а между проводами – соответственно емкостью и проводимостью. Для простоты описания будем считать, что параметры равномерно распределены вдоль линии, т.е. линия однородна.
К первичным параметрам линии с распределенными параметрами относятся активное сопротивление, емкость, индуктивность и проводимость в данной точке линии.
Одним из вторичных параметров одно родной линии является волновое сопротивление линии, определяемое через первичные параметры формулой:
, (2.1)
где R, L, G, C – первичные параметры (сопротивление, индуктивность, проводимость и емкость) линии.
Также к вторичным параметрам относят коэффициент затухания и коэффициент фазы .
, (2.2)
дБ/км
, (2.3)
рад/км
Ход работы
Лабораторная работа №3
Процессы взаимного влияния в ансамбле цепей дискретной и аналоговой информации с учетом реальных статистических характеристик параметров влияния и единых критериев электромагнитной совместимости.
Цель работы. Исследовать на модели возникновение взаимных влияний между цепями дискретной аналоговой информации, с учетом загрузки кабеля сигналами с различными параметрами, трафика передачи и выполнения обобщенных критериев электромагнитной совместимости.
Оборудование и программы: EWB 5.12
Теоретическая часть
В основу теории взаимных влияний между цепями передачи дискретной и аналоговой информации принята частотная модель, в которой электрические свойства кабеля и приемных устройств описываются частотными характеристиками коэффициента передачи, а сигнал энергетическим спектром. Частотная модель базируется на соотношении, характеризующем прохождение случайного процесса через линейный четырехполюсник. При этом распределение энергии по спектру сигналов систем ПДИ в значительной степени зависит от вида линейного сигнала.
При передачи сигналов дискретной информации по многопарным кабельным линиям ГТС оценка влияния между цепями дискретной и аналоговой информации осуществляется по величине влияния на ближний конец. Анализ результатов математических преобразований, измерений и вычислений показал, что в НЧ кабельных линиях связи на любую пару оказывают одновременно влияние от 3 до 6 пар, в редких случаях до 10 ( при наличии в кабеле от 400 пар).
Качество информации, передаваемой по кабельным линиям, в значительной мере определяется наличием помех в цепях. Под помехой понимается случайное воздействие на сигнал в канале связи, препятствующее правильному приему сигналов. Помехи подразделяются на аддитивные, т.е. носящие случайный характер и накладывающиеся на передаваемые сигналы, и, мультипликативные, выражающиеся в случайных изменениях характеристик каналов.
Аддитивные помехи содержат три составляющие: сосредоточенную по частоте (гармоническую), сосредоточенную по времени (импульсную) и флуктуационную. Гармоническая помеха, сосредоточенная по частоте имеет спектр, значительно уже полосы пропускания канала. Импульсная помеха представляет собой последовательность кратковременных импульсов, разделенных интервалами, превышающими время переходных процессов в канале. Флуктуационная помеха может быть представлена как последовательность непрерывно следующих один за другим импульсов, имеющих широкий спектр, выходящий за пределы полосы пропускания канала. Гармонические и импульсные помехи, при определенных параметрах, являются частными случаями флуктуационных помех
Характеристиками аддитивных помех в каналах ТЧ являются псофометрическая мощность и уровень невзвешенного шума.
Источниками помех в цепях кабельных линий ГТС, являются внешние электромагнитные воздействия (влияние ЛЭП, электрифицированных железных дорог) и внутренние электромагнитные влияния цепей, расположенных в одном кабеле, а также его техническое состояние (намокание).
Источниками флуктуационных помех, возникающих в кабельных линиях ГТС, являются соседние телефонные цепи, по которым передаются телефонная информация и служебные сигналы АТС и цепи дискретной информации: телеграфирования, передачи данных, телемеханики.
Так как в ансамбле цепей одновременно могут работать разные виды цепей передачи информации, то было предложено ввести следующие критерии электромагнитной совместимости:
Установлены нормы на величины мощности псофометрических шумов для аппаратуры, критерия оценки влияния ПДИ на телефонные линии абонентского участка соединительных линий, напряжения невзвешенных шумов в цепях ПДИ.
В рамках данной лабораторной работы будут рассматриваться влияние ансамбля цепей на телефонные цепи и на цепи ПДИ.
Моделирование производится в программной среде Electronics Workbench. Для моделирования представлена электрическая схема двупарной длиной линии, с учетом электромагнитных влияний, вызываемых паразитными емкостями. Все параметры в представленной модели близки к реальным значениям параметров в кабельных цепях электросвязи.
Ход работы
Список рекомендуемой литературы
2.А.С. Брискер ,А.Д. Руга, Д.Л. Шарле «Городские телефонные кабели», справочник, М., «Радио и связь», 1991, 208с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. Простейшая модель линии передачи.
Изучение первичных параметров цепи. …………………………………………….. 3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. Простейшая модель линии передачи.
Изучение вторичных параметров цепи. …………………………………………….. 7
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. Процессы взаимного влияния в ансамбле
цепей дискретной и аналоговой информации с учетом реальных
статистических характеристик параметров влияния и единых
критериев электромагнитной совместимости. ………………………………….. 9
Список рекомендуемой литературы …………………………………… 13