135320 (721862), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Шум и помехи при передаче в аналоговых сетях проявляются в наибольшей степени во время пауз в разговоре, когда амплитуда сигнала мала. Сравнительно небольшой уровень шума, который возникает во время пауз в разговоре, может оказаться весьма раздражающим фактором для слушателя. В то же время такой же уровень шума или помехи во время разговора или помехи во время разговора оказывается практически неощутимым.

Следовательно, качество передачи аналоговой речи определяет абсолютный уровень шума свободного канала. Принятое значение отношения сигнал-шум при передаче от одного оконечного устройства до другого в аналоговой сети связи составляет 46 и 40 дБ соответственно для местных и междугородных линий связи. Отношение сигнал-шум в отдельных системах передачи обязательно выше указанных значений.

Спектр помехи должен находиться как можно ближе к речевому спектру, а амплитуда помехи должна превосходить полезный сигнал на 1-2 порядка.

Т.к. средняя мощность речевого сигнала 88мкВт, а мощность помехи не менее 50мВт, то учитывая, что сопротивление телефонной линии 600Ом, определим уровень помехи и полезного сигнала:

Р_п=U_ср.п²/R; P_c=U_cp.c /R.

Исходя из полученных значений U_ср.п и U_ср.с :

Т.к. уровень помехи во много раз превосходит полезный сигнал, можно обеспечить маскирование полезного сигнала помехой. Для выделения полезного сигнала на приемной стороне фильтр должен уменьшать мощность помехи не менее чем в 10000 раз, тогда ее мощность станет равной 5мкВт, а амплитуда 5,48*10^-4В и можно будет беспрепятственно отделить полезный сигнал от помехи.

Поскольку ширина спектра речевого сигнала ограничивается полосой пропускания ФНЧ, а заградительная помеха ограничивается ФВЧ, то должно обеспечиваться подавление помехи не менее 40дБ.

4.РЕАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА.

Разрешающие способности любой реальной системы и используемой при ее испытаниях измерительной аппаратуры по амплитуде и по частоте ограничены. Поэтому реакция системы на непрерывный сигнал может быть изучена, если заменить последний импульсным сигналом с соответствующим образом подобранной дискретностью распределения амплитуд. Генератор непрерывных псевдослучайных сигналов можно заменить импульсным генератором. Его точную импульсную копию легко создать, заменив потенциометры импульсными элементами. Так как спектр импульсного сигнала наряду с основной частотой содержит гармоники, спектр сигнала на выходе генератора будет богаче, чем спектр колебания. Подбирая соотношения между амплитудами составляющих спектра сложного выходного сигнала за счет изменений его формы, можно получить заданные амплитудные и спектральные характеристики при использовании электрических простейших связей между каскадами генератора.

Импульсы тактового генератора ГТИ поступают на цепочку, состоящую из N соединенных по счетным входам триггеров (счетчик импульсов). Если частота следования импульсов ГТИ равна f0, то частота импульсов на единичном выходе i-го триггера f_i=f₀/ 2ⁱ, где i= 1,2,…,N. Через сопротивления Ri напряжения поступают на нагрузочное сопротивление R0. Если выполнить условие Ri >>R0, то u_i(t)=U_ki*1_i(t), а

где k_i=R0/Ri; U-амплитуды импульсов на выходах триггеров.

Измеряя регулировкой Ri соотношения между амплитудами суммируемых сигналов, можно в широких пределах изменять амплитудные и спектральные характеристики выходного сигнала.

Значения амплитуд спектральных составляющих суммарного сигнала будут определяться значениями амплитуд составляющих U_i , т.е. значениями сопротивления Ri. Меняя Ri можно трансформировать форму, а следовательно, и спектр выходного сигнала.

Анализ формы и спектра возможен только в том случае, если Ri меняется по тому или иному закону в зависимости от номера каскада i.

Один из возможных законов. Сложение сигналов с равными амплитудами. Для простоты предположим, что Ui=U и первый импульс приходит в момент t=T0. Форму выходного сигнала можно определить, составив таблицу состояний триггеров и суммируя напряжения каскадов. Напряжение на выходе схемы может принимать только N+1 значений. Вероятности появления на выходе схемы различных уровней напряжений будут различными. Последнее обстоятельство, а также весьма ограниченный набор возможных уровней напряжения и неравномерность спектра сигнала являются его недостатком. Улучшить качество сигнала можно, сделав амплитуды суммарных сигналов Uki различными.

Выбор числа сумматоров и точек их подключения определяется тем, какой сигнал требуется получить от генератора. Для получения последовательностей с максимальным периодом достаточно иметь один сумматор.

Максимальной длина периода получается только при суммировании сигналов с выходов определенных каскадов регистра. От того, как соединены каскады и каковы их начальные состояния, зависит форма сигнала, т. е. порядок чередования в нем нулей и единиц.

Имея запись реализации псевдослучайного сигнала, мы обнаружим, что в среднем за каждой единицей будут с вероятностями

встречаться единицы и нули соответственно.

Очевидно, что при N P₁₁P₀₁1/2.

В псевдослучайной последовательности максимальной длины серии из одной единицы будут встречаться 2^N-2 раз, из двух единиц 2^N-3 раз и т. д. До серии из N единиц, которая встретится один раз.

Тактовый генератор реализуем на микросхеме К555Г3, которая представляет собой два ждущих мультивибратора с возможностью перезапуска. Каждый из мультивибраторов представляет собой триггер с двумя выходами Q и Q и дополнительной логикой на входе, имеющей три входа: вход сброса R (активный уровень -низкий) и два входа запуска А и В. Вход А – инверсный с активным низким уровнем, а вход В – прямой с активным высоким уровнем напряжения. Длительность выходного импульса можно рассчитать по формуле:

_{и. вых.}=0,28С_R_(1+0,7/R_);

Выходной импульс можно оборвать, подав на вход сброса R напряжение низкого уровня.

Если мультивибратор АГ3 запущен, то выходной импульс можно продолжить (перезапустить), подав на вход А напряжение низкого уровня (или на вход В –высокого). С момента перезапуска до окончания импульса пройдет время _{и. вых.}, определяемое времязадающими элементами R_ и С.

Условное обозначение микросхемы представлено на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 Микросхема К555АГ3

Таблица состояний микросхемы АГ3

Для анализа аналоговых и цифровых систем часто необходимы случайные последовательности сигналов. Их можно генерировать, подключив, например, естественный источник шумового напряжения к входу триггера Шмитта. При этом получаются двоичные сигналы со статистическим распределением. Распределение временных интервалов логических единиц и нулей произвольное, т. е. в их последовательности не наблюдается никакой закономерности. Если такая последовательность повторяется через определенный период времени, то она называется псевдослучайной. Система не может отличить псевдослучайную последовательность от истинно случайной, если число периодов в последовательности превышает емкость ее памяти. Это условие в большинстве случаев выполняется легко.

Большое преимущество псевдослучайных последовательностей заключается в том, что получаются воспроизводимые результаты и возможно снятие осциллограмм. Кроме того, псевдослучайный последовательности для низкочастотного диапазона получить значительно легче, чем при использовании большинства естественных источников шума.

Для генерации псевдослучайных последовательностей применяют регистр сдвига, в который определенным образом вводится обратная связь. Обратная связь создается на основе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Апериодические кодовые последовательности, который может генерировать n-разрядный регистр сдвига, имеют разрядность N=2ⁿ –1 бит. С помощью 4-разрядного регистра сдвига можно, следовательно, получить псевдослучайную последовательность с максимальной длиной 15 бит. Подобная схема представлена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 Генератор псевдослучайных последовательностей с n=4 бит.

Для объяснения принципа действия схемы предположим, что регистр сдвига находится в состоянии х1=1 и х2=х3=х4=0. При поступлении первого тактового импульса информация сдвигается на разряд вправо. Так как после окончания тактового импульса у=х3х4 =0, то первый каскад устанавливается в нуль. После первого тактового импульса получаем состояние х2=1 и х1=х3=х4=0. Поскольку у в этом случае еще остается равным нулю, то после второго тактового импульса в регистр сдвига опять будет введен нуль. После второго такта получим состояние х3=1 и х1=х2=х4=0. Но теперь у=1. В результате в следующем такте будет вводиться единица, т. е. х1=х4=1 и х2=х3=0, 15-й тактовый импульс опять устанавливает исходное состояние. Естественно, что цикл может начаться с любого другого кода, в том числе и с запрещенного состояния, которое блокирует схему. Необходимо, следовательно, воспрепятствовать появлению этого кода при включении или сбое. Для этого можно применить логическое устройство, показанное на рисунке4.4.

Рисунок 4.4

При появлении состояния 0000 на выходе элемента НЕ-ИЛИ устанавливается «1». Эта единица подается на вход регистра сдвига через элемент ИЛИ. Так как в нормальном режиме состояние 0000 не возникает, введенные дополнительные логические элементы не нарушают процесса функционирования.

Совершенно безразлично, с какого выхода снимается псевдостатическая последовательность, поскольку та же самая последовательность поступает с временным сдвигом с каждого выхода.

Таблица состояний 4-разрядного генератора последовательностей

Чтобы действительно достичь максимальной длины периода N=2ⁿ-1, необходимо подключить логические схемы цепей обратной связи к строго определенным выходам, во всяком случае к выходу последнего разряда. Какие еще выходы должны быть использованы в линиях обратной связи, зависит от разрядности регистра сдвига.

Для многих применений необходимо преобразовать цифровой шум в аналоговый. Для этого достаточно подключить к выходу фильтр нижних частот, частота среза которого мала по сравнению с тактовой частотой. Напряжение при этом становится тем больше, чем чаще появляются единицы. Значительно большая полоса частот шумов достигается в случае, когда все число, которое находится в регистре сдвига, вводится в цифро-аналоговый преобразователь.

Характеристики

Список файлов реферата