22049

Шумы в линии передачи. Расчёт длины усилительного участка.

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для такой ЭГЦ средняя за час псофометрическая мощность помехи WЭ10000 пВт или пВт 1 км для международных пВт.23LЭ и тогда Мощности различных видов шумов определяются по следующим формулам: Мощность собственных шумов тепловые шумы линии элементов схем флуктуации электропроводности дробовые шумы электронных приборов и т. Увеличивать длину l усилительного участка по сравнению с нормами МККТТ можно либо увеличивая мощность полезного сигнала но не допуская увеличения нелинейных шумов уменьшая собственные шумы усилителей новая...

Русский

2013-08-04

100.5 KB

12 чел.

Лекция 5

Шумы в линии передачи. Расчёт длины усилительного участка.

Из всего многообразия шумов, действующих в линиях передачи, основное внимание должно быть уделено собственным тепловым шумам, нелинейным шумам и шумам линейных переходов. По своему действию они создают так называемые совпадающие и несовпадающие помехи.

Совпадающие помехи в ТЛФ тракте создают внятные переходные разговоры. Эти переходные разговоры порождаются за счёт линейных переходов на передающем и приёмном концах усилительных участков за счёт конечной балансировки развязывающих устройств, по цепям питания и за счёт электромагнитных наводок внутри кабеля от соседних проводников. Внятные переходные помехи психологически очень мешают. На них норма по защищённости не менее 60 дБ.

Несовпадающие помехи – 50 дБ-защищённость. Наибольшее значение уровней помех при полной загрузке тракта.

Допустимые соотношения: РСОВП : РНЕСОВ : РЛИН.ПЕР = 1 : 1 : 2 – для симм. кабеля

                                                                                           1 : 1 Х – для коакс.

При расчёте шумовых характеристик линий передач в качестве нормированного эталона используют характеристики эквивалентной гипотетической цепи (ЭГЦ). Для ЭГЦ эти параметры записаны в нормативных документах МККТТ.

Например, для ТЛФ каналов протяжённость магистральной ЭГЦ LЭ=2500 км (для международной LЭ=25000 км) со вполне оговоренными количествами переприёмов по различным иерархическим группам nПГ ; nВГ ; nТГ; nЧГ. Для такой ЭГЦ средняя за час псофометрическая мощность помехи WЭ10000 пВт или  пВт / 1 км (для международных  пВт).

Расчёт длины усилительного участка

  1.  Пусть собственные тепловые шумы всей проектируемой линии для реальных усилителей и реальных кабелей . Тогда для одного участка при равномерном распределении участков (что и делается на практике):

, или, если взять каждый вид шума в дБ:

  1.  Затухание одного линейного участка

 

Если Z  LЭ, то   

Зная уровень передачи рПЕР дБ, получим уровень сигнала, принимаемого на входе каждого усилителя:

Здесь Рпер и Рвх – допустимые уровни для группового сигнала

Уровень общей мощности сигнал + помеха:

(*) 

Из этого уравнения находят допустимое значение n. Тогда длина усилительного участка: .

Из формулы (*) также видно, что при выбранном типе усилителей, т. е. ААП – известно, уровень РШ1ВХ будет наибольшим, когда функция

будет минимальной y=ymin при n=0.23LЭ и тогда

Мощности различных видов шумов определяются по следующим формулам:

  •  Мощность собственных шумов (тепловые шумы линии, элементов схем, флуктуации электропроводности, дробовые шумы электронных приборов и т. п.)

Ко входу каждого из n усилителей магистрали подводится тепловой шум линии Р ШТ [дБ]=10lg kTS и собственный шум, пересчитанный ко входу одного усилителя dШ .

 - логарифмический коэффициент шума. Здесь FШ – коэффициент шума усилителя.

РШ ВХ = РШТ лин + dШ

Если усилителей n штук, то:

РШ = Р + dШ + 10 lg n. Последнее слагаемое здесь учитывает накопление шумов.

Увеличивать длину l усилительного участка по сравнению с нормами МККТТ можно либо увеличивая мощность полезного сигнала – но не допуская увеличения нелинейных шумов, уменьшая собственные шумы усилителей – новая элементная база, новые схемные решения, или производя коррекции и предыскажения сигнала. Правда в общем выигрыш не очень большой, но на многих тысячах км немалый. Для широкополосного группового сигнала различие между верхними и нижними частотами спектра довольно значительное. Верхние частоты больше подвержены влиянию шумов. Поэтому вводя предыскажение на половине длины линии повышают мощность ВЧ составляющих за счёт некоторого снижения мощности НЧ составляющих. В целом качество всех каналов несколько улучшается.

  •  Мощность от электромагнитных линейных переходов между проводниками.

n – число усилительных участков;

m – число активно влияющих пар;

А1 – защищённость на дальнем конце для 20% комбинаций влияющих пар;

А2 - --------« »---------- для 80% --------« »---------- ;

РСР – уровень долговременной средней мощности сигнала;

А – затухание усилительного участка.

  •  Мощность нелинейных помех

 

и F – ширина спектра одного канала и всей группы.

- нормированная частота; f1 и f2 – нижняя и верхняя частоты, f – текущая частота.

y 2();y 31();y 32() – коэффициенты спектрального распределения продуктов нелинейности второго и третьего порядка первого и второго рода.

А2ГО(),А3ГО() – затухание нелинейностей второго и третьего порядков.

WМС – долговременная мощность многоканального ????? на выходе усилителя при работе без предыскажений.

Учёт нелинейных искажений носит весьма сложный и трудоёмкий характер.

Выбор уровней передачи

В практике разработки АСП имеет место два подхода к определению необходимого уровня передачи:

  •  по заданной длине усилительного участка l и величине тепловых шумов РШТ, оговоренных в ЭГЦ данного типа линии передачи;
  •  по заданному значению неискажённой мощности на выходе линейных усилителей.

В первом случае для отдельного усилителя известна мощность собственных помех, приведённая ко входу усилителя. Обычно берут псофометрическую мощность.

РШ ПС – допустимая псофометрическая мощность шума всего тракта. Тогда на входе одного усилителя:

где РШ - не взвешенная суммарная мощность помех.

k п = 0.75 – псофометрический коэффициент.

Уровень мощности шумов, приведённых ко входу усилителя (в децибелах):

Помехозащищённость (превышение мощности сигнала над мощностью шумов) от собственных помех на входе усилителя:

Затухание для конкретной линии берётся для худшего случая, т.е. для верхних частот спектра сигнала.

1 - затухание на низких частотах

2 - затухание на верхних частотах

Чтобы определять степень загрузки каналов и оценивать соотношение сигнал / шум на входах усилителей, нужно учитывать характерные особенности ТЛФ-х или иных сигналов и выставлять необходимые уровни, не перегружающие усилители.

Для разговорного ТЛФ-го канала (канал ТЧ) уровень средней мощности (в дБ) РКО, а при числе каналов 240

(*)       Р МСО = РКО + 10 lg N                  т.е. сумма дБ-ов

при N ≤ 240            (**)

Значение РКО для одного канала имеет национальные особенности.

По рекомендациям МККТТ в России РКО = - 15 дБм0 (32 мкВт)

                                               В США   РКО = - 16 дБм0 (25 мкВт)                 

Для линий с малым числом каналов качество передачи в России не совсем удовлетворительное. Поэтому используют уровни РКО = - 13 дБм0 (50 мкВт) в линиях с N ≤ 2000, что выше, чем в рекомендациях МККТТ.

В соответствии с (*) и (**) по рекомендациям МККТТ для многоканального сигнала приняты уровни средней мощности.

NКАН

12

60

120

300

600

1800

Р МСО дБм0

3.3

6.1

7.3

9.8

12.8

17.5

РПИК  дБ

19

20.8

21.2

23

25

30

РПИК = РМСО + рпик – допустимое превышение мощности.

Международное соединение может быть длиной до 27500 км.

При проектировании цифровых трактов обычно стремятся обеспечить Рош = 10-6. При протяжённых трактах, например, международных (длиной до 27500 км) на различных участках требования к Рош разные, чтобы в целом  обеспечить не хуже 10-6. Для национальных участков принимают Рош = 0.410-6 и равномерно распределяют эту норму по участкам цепи. При этом Рмагистр = Рвн.зон. = Рместн = Рабон = 10-7. Тогда нормированные значения вероятности ошибок в расчёте на 1 км линии будет Рмаг.1 = 10-7 / 10000 = 10-11; Рвз.1 = 10-7 / 600 = 1,0710-10; Рм.1 = 10-7 / 100 = 10-9. Исходя из этих величин нормированных вероятностей ошибок на 1 км, предъявляются требования к линейным регенераторам на участках цепи. (Рекомендация МККТТ G.821). Эта рекомендация довольно сложным образом регламентирует процесс измерений качества каналов связи. На практике чаще всего пользуются величиной КОШ (BER). 

В нашей стране по качеству разделяют участки высшего класса (магистральные, 40% ошибок), среднего класса (внутризоновые, 20% ошибок), низшего класса (местн.(7,5%) и абонент.(7,5%)).

Международная градация по рек. G.821 МККТТ

А – низш.; Б – средн.; В – высш..

Рош

Среднее время между двумя ошибками

10-2

0,012 с

10-4

1,2 с

10-6

2 мин

10-8

3 часа

10-10

14 дней

10-12

4 года


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11120. Професія водій 35 KB
  Водій приватне перевезення. Домінуючі види діяльності: здійснення транспортних і пасажирських перевезень; експлуатація керування автомобілем; спостереження за показниками приладів амперметра покажчиків температури води і тиски олії і т.д....
11121. Професія скляр 38 KB
  СКЛЯР Зміст праці. Скляр має справу з особливим матеріалом склом. Скло це твердий прозорий тендітний матеріал виготовлений з чистого кварцового піску соди і вапняку. Шибки роблять за допомогою машин: розплавлену масу видавлюють через вузьку подовжню щілину нап...
11122. Професія слюсар 34.5 KB
  СЛЮСАР Слюсар дуже розповсюджена і багатопланова професія. Існує широкий спектр слюсарних робіт отже слюсарі мають спеціалізацію в якомусь конкретному виді виконуваних робіт. Робота слюсаря необхідна на всіх етапах створення експлуатації і ремонту різноманітн...
11123. Професія тесля 32 KB
  ТЕСЛЯ Зміст праці. Предметом праці теслі є деревина як будівельний матеріал. Зміст праці теслі дуже різноманітний. Вони зводять різні деревяні конструкції розповсюджені в сільському господарстві задіяні в будівництві міських споруджень і заміських будинків. Теслі...
11124. Задачи и метод сопротивления материалов. Растяжение и сжатие 977 KB
  Задачи и метод сопротивления материалов. Растяжение и сжатие. Общие понятия. Возведение сооружений и строительство машин которые далее будем называть конструкциями начинается с составления проекта в котором определяют форму размеры и материал конструкции. Каждая
11125. Геометрические характеристики плоских сечений. Статические моменты площади. Центр тяжести площади 1.28 MB
  Геометрические характеристики плоских сечений. Основным объектом изучаемым в курсе сопротивление материалов является стержень. Сопротивление стержня различным видам деформации часто зависит не только от его материалов и размеров но и от очертаний оси формы попер...
11126. Основы теории напряженного состояния 1.08 MB
  Основы теории напряженного состояния. Напряжения в точке. Если мысленно вырезать вокруг какойнибудь точки тела элемент в виде бесконечного малого кубика то по его граням в общем случае будут действовать напряжения представленные на рис. 3.1. Совокупность нормальных...
11127. Теории прочности. Чистый сдвиг 786 KB
  Теории прочности. Чистый сдвиг Теории прочности. Важнейшей задачей инженерного расчета является оценка прочности элемента конструкции по известному напряженному состоянию. Для простых видов деформаций в частности для одноосных напряженных состояний определение з...
11128. Кручение. Кручение бруса некруглого сечения 911.5 KB
  Кручение. Кручение бруса некруглого сечения. Кручение прямого круглого бруса. Деформация кручения вызывается парами сил плоскости действия которых перпендикулярны к оси стержня. Поэтому при кручении в произвольном поперечном сечении стержня из шести внутренних сил