Вопросы, задачи и упражнения

1. Дать определение понятий «информация», «сообщение», «сигнал», «система связи». В чём различие между каналом связи, каналом передачи и трактом? Как оценивается эффективность систем связи?

2. Цифровой источник сообщения выдаёт в двоичном коде кодовые комбинации, содержащиесимволов. Сколько таких сообщений может выдать источник? Напишите две реализации такого источника, принимая алфавит источника сообщения.

3.Перечислите основные модели представления детерминированных и случайных электрических сигналов. Какими параметрами характеризуются сигналы электросвязи? Переведите в физические единицы измерения уровней сигналов, если их абсолютные уровни измеряются соответственно в единицах [дБм], [дБн], [дБт].

4. Разложить в ряд Фурье сигналы, показанные на рисунке 9.1. Построить их спектральные диаграммы. Считать, что параметры известны.

Рис. 9.1. Временные диаграммы периодических сигналов

5. Составить выражения дифференциального и интегрального законов распределения фазы φ вектора, который с равной вероятностью может иметь любую фазу в интервале (0, 2π). Полученные законы изобразить в виде графиков.

6. Задан интегральный закон распределения

Найти значение параметра а, плотность вероятности W(x), a затем вероятность того, что случайная переменная х будет лежать в интервале от х₁ до х₂, причем: 1) x₁=0; x₂=0,5 2) x₁=0,2; х₂=0,4; 3) x₁=0,2; x₂=0,8.

7. Что такое среднее значение случайного процесса? Дать его аналитическое выражение.

8. Что такое средняя мощность случайного процесса? Привести ее аналитическое выражение.

9. Что такое дисперсия случайного процесса? Привести ее аналитическое выражение.

10. Энергетический спектр случайного процесса, его аналитическое выражение и физическая сущность.

11. Динамический диапазон первичного сигнала, физический смысл величин, входящих в формулу для определения динамического диапазона.

12. Пик-фактор первичного сигнала, физический смысл величин, входящих в формулу для определения пик-фактора.

13. Оценить количества (объем) информации, переносимого первичным сигналом ТЧ.

14. Что такое уровень передачи по мощности (напряжению и току)?

12. Как связаны между собой уровень передачи по мощности с уровнем передачи по напряжению, уровень передачи пo мощности с уровнем передачи по току, уровень передачи по напряжению с уровнем передачи по току?

13. Что такое относительный уровень передачи (абсолютный уровень передачи, измерительный уровень передачи)?

14. Как связаны между собой относительные и абсолютные уровни передачи?

15. Какой мощности, напряжению и току соответствует абсолютный уровень равный 0 дБ?

16. Определить величины мощности и напряжения гармонического сигнала на сопротивлении R_н = 150 Ом, если известно, что уровень мощности сигнала на этом сопротивлении Р_м = - 7 дБм. Отв: W_c = 0.2 мВт; U_c = 173 мB.

17. Что такое каналы электросвязи? Перечислите основные модели каналов электросвязи.

18. Что такое передаточная функция? Укажите временные характеристики передаточных функций. В чём состоит назначение интеграла Дюамеля.

19. Что такое частотная характеристика каналов? Как она определяется. Укажите на способы ее оценки и её влияние на качество передачи сигналов электросвязи.

20. Рассмотрите канал передачи, как четырехполюсник. Перечислите основные параметры канала и поясните их физическую сущность

21. Что такое остаточное затухание канала передачи? Как остаточное затухание влияет на качество передачи.

22. Эффективно-передаваемая полоса частот и ее влияние на качество передачи первичных сигналов.

23. Фазочастотная характеристика канала передачи и групповое время прохождения (замедления), их взаимосвязь, влияние на качество передачи первичных сигналов.

24. Линейные искажения, причины их возникновения и способы оценки. Классификация линейных искажений. Их влияние на качество передачи первичных сигналов.

25. Амплитудно-частотная характеристика канала передачи, формы ее представления и оценка.

26. Нелинейные искажения, причины их возникновения и оценка: коэффициент нелинейных искажений, коэффициент гармоник, затухание нелинейности по гармоникам.

27. Динамический диапазон канала передачи, физический смысл величин, входящих в формулу для определения динамического диапазона канала.

28. Перечислите основные принципы классификации каналов передачи. Типовые каналы передачи (канал тональной частоты, основной цифровой канал, предгрупповой широкополосный канал, первичный широкополосный канал, вторичный широкополосный канал, третичный широкополосный канал) и их основные параметры и характеристики

29. Случайный сигнал в виде источника ЭДС с нулевым математическим ожиданием проходит через линейный фильтр, структура которого изображена на рисунке 9,5, исходные данные приведены там же. С выхода фильтра снимается напряжение.

Рис 9.5. К задаче по расчёту динамических характеристик

линейного фильтра

Необходимо определить:

1. Передаточную W(s) функцию линейного фильтра;

2. Импульсную (весовую) характеристику фильтра w(t);

3. Определить частотные характеристики линейного фильтра;

4. Определить модель линейного фильтра в виде дифференциального уравнения.

30. Определить мощность, напряжение и абсолютный уровень напряжения и мощность измерительного сигнала на входе первого промежуточного усилителя У_с1, если его входное сопротивление равно R_вх. Определить, во сколько раз мощность сигнала на входе первого промежуточного усилителя У_с1 меньше мощности сигнала на выходе оконечного оборудования передачи. С учётом затуханий в линиях передачи и усилителяхканал передачи на рисунке 9.6 рассчитать остаточное затухание канала, если измерительный уровень на его выходе составляетР_{к вых}, сравните вычисленное значение с номинальным. Исходные данные: S₁=37[дБ], S₂=30 [дБ], S₃=38 [дБ], A₁ =-34 [дБ], A₂ =-35[дБ], A₃=-31[дБ], A ₄=-30[дБ], Р_{к вых передачи}= -6 [дБ], R_вх=120 [Oм], Р_{к вых}=-7 [дБм].

Рис.9.6. К расчету и построению внешней диаграммы уровней

31. Что такое амплитудная модуляция, ее осуществление, спектральный состав, достоинства, недостатки и область применения?

32. Что такое фазовая модуляция, ее осуществление спектральный состав, достоинства, недостатки и область применения?

33. Что такое частотная модуляция, ее осуществление, спектральный состав, достоинства, недостатки и область применения?

34. Построить спектральные диаграммы АМ, ФМ, ЧМ сигнала, если спектр периодического первичного сигнала с известными параметрами имеет вид, как на рисунке 9.2 и малом значении индекса модуляции.

Рис. 9.2. Спектр первичного сигнала (целое число)

35. Построить спектральные диаграммы АМ, ФМ, ЧМ сигнала также как в задаче 21, но для исходных данных (спектров первичного сигнала), полученных в четвёртой задаче.

36. Найти огибающую, мгновенную фазу и мгновенную частоту для БАМ сигнала

.

Составить выражение для комплексного сигнала.

37. В чём заключается принципы многократного и группового преобразовании частоты. Опишите методы формирования ОБП.

38. Изобразить структурную схему способа передачи амплитудно-модулированного сигнала состоящего из двух боковых и несущей (без несущей), одной боковой и несущей (без несущей). Указать спектральный состав сигналов в различных точках схемы, если модулирующий сигнал имеет частоту f_c = 1 кГц и амплитуду U_с = 0,l B, а частота несущего колебания равна f_н = 12 кГц и амплнтуда U_н =1 В.

39. Сущность фильтрового способа формирования AM сигнала с одной боковой полосой частот (ОБП). Для условий задачи (2.9) определить относительную полосу расфильтровки канального полосового фильтра при передаче ДМ сигнала с одной боковой полосой частот.

40. Сущность фазоразностного способа формирования ОБИ. Требования к основным элементам схемы фазоразностного способа формирования ОБП.

41. Достоинства в недостатки фазоразностного способа формирования ОБП и область его применения.

42. Мощность несущей частоты на выходе амплитудного модулятора равна W₀, мВт, глубина модуляции равна m. Определить мощность боковой полосы частот и показать во сколько раз мощность боковой полосы частот меньше мощности несущей частоты.

43. Рассчитать и изобразить на оси частот спектральную диаграмму сигналов на каждом выходе схем, приведенных на рис. 9.3. На схемах приняты следующие обозначения: АМ амплитудные модуляторы; ПФ полосовые фильтры, выделяющие соответствующие боковые полосы частот, F₁ и F₂ граничные частоты первичного модулирующего сигнала.

Исходные данные для выполнения задания: мощность несущей на выходе амплитудного модулятора W₀=30 мВт , глубина модуляции m= 0.20, боковая полоса выделенная полосовым фильтром ПФ1, ПФ2: Н – нижняя, В – верхняя, несущая частота первого преобразования f₀₁ кГц =92, несущая частота второго преобразования f₀₂ = 516 кГц.

44. На вход демодулятора поступает амплитудно-модулированный сигнал с одной боковой полосой (AM ОБП), частотный спектр которого сосредоточен в полосе частот от f₁ до f₂ (см. рисунок 9.4, где ДМ- демодулятор, ПФ - полосовой фильтр). Определить номинал несущей частоты f_u, которая должна быть подана на демодулятор (ДМ) для того чтобы на его выходе получился сигнал, занимающий тональный диапазон частот 0,3...3,4 кГц. Исходные данные: границы полосы частот однополосного сигнала f_{1 ,} f₂ соответственно 32.4, 35.5 кГц.

Рис.9.3. К построению спектральной диаграммы амплитудно-модулированного сигнала

Рис. 9.4. К определению номинала несущих частот

45. Нормированная корреляционная функция стационарного случайного процесса (). Найти шаг дискретизации этого процесса, при котором относительная погрешность воспроизведения не превысит 1% .

46. Выбрать частоту дискретизации F_д первичного сигнала, спектр которого ограничен частотами f_н = 2кГц и f_в =5кГц. Для выбранной частоты дискретизации рассчитать и построить спектральную диаграмму амплитудно-импульсно-модулированного (АИМ) сигнала. С помощью спектральной диаграммы докажите, что искажения дискретизации при демодуляции АИМ сигнала могут быть сделаны сколь угодно малыми.

47. Выполнить операции равномерного квантования с шагом δ и кодирования в восьмиразрядном симметричном коде двух отсчетов аналогового сигнала с амплитудами U₁ = -3В и U₂.=3В. Определить величину ошибок (шумов) квантования. Изобразить полученные в результате кодирования кодовые слова (кодовые комбинации) в виде последовательности токовых и бестоковых посылок, считая, что двоичной единице соответствует токовая посылка, а нулю – бестоковая.

48. Определить минимальное количество разрядов в кодовом слове m , при котором обеспечивается заданная защищенность от шумов квантования А_кэ гармонического сигнала максимально допустимой амплитуды при равномерном квантовании. На сколько децибел изменится величина защищенности при уменьшении вдвое амплитуды кодируемого сигнала?

49. Что такое многоканальная электрическая связь многоканальные телекоммуникационные системы? Дайте свое обоснование технико-экономической целесообразности применения многоканальных систем передачи.

50. Изобразите структурную схему многоканальной системы передачи. С помощью соответствующих операторов поясните принципы формирования канальных, группового многоканального сигналов и разделение канальных сигналов.

51. Приведите классификацию многоканальных систем передачи по методам разделения каналов или сигналов.

52. Укажите причины возникновения взаимных переходов между каналами в многоканальных системах передачи, условия линейной независимости сигналов и условие их ортогональности.

53. Приведите примеры ортогональных сигналов. Обоснуйте их ортогональность.

54. Постройте систему ЧРК с семью каналами ТЧ с наименьшей шириной эффективно передаваемой полосы группового сигнала. Разнос частот между каналами считать равным 0,9 кГц.

55. Постройте систему ВРК-ИКМ с семью каналами ТЧ. Определить частоту дискретизации, скорость передачи (если разрядная сетка каждого канала равна 12).

56. Рассчитать и построить спектральную диаграмму группового сигнала N-канальной (N=4) СП с ЧРК и AM ОБП при полосе эффективно-передаваемых частот в каждом канале 0,3…3,4 кГц. Для передачи используется нижняя боковая полоса частот.

57. Рассчитать тактовую частоту f_τ двоичного группового ИКМ сигнала и ширину его частотного спектра ΔF_икм . Сравнить ширину спектра частот группового сигнала в ДСП на основе ИКМ с ВРК и СП с ЧРК на основе AM ОБП. Учесть, что обе системы передачи предназначены для организации одного и того же количества каналов N с полосой эффективно-передаваемых частот 0,3…3,4 кГц.

58. Для чего необходима синхронизация в системах ИКМ-ВРК. Перечислите основные способы синхронизации в системах ИКМ-ВРК,

59. Построить графики первых шести функций Радемахера, используемых в многоканальных цифровых системах связи с разделением по форме. Определить полосу частот требуемую для передачи сообщений в этой системе, если Т=20 мс.

60. Постройте трансверсальный фильтр системы с кодовым разделением каналов для канальных переносчиков в виде функций Уолша.

61. В чём заключается необходимость организации двусторонней связи и возникающие при этом проблемы пути их разрешения?

62. Основные требования к развязывающим устройствам при организации двусторонних каналов.

63. Причины возникновения неустойчивости в развязывающих устройствах, оценка их устойчивости.

64. Причины возникновения искажений от обратной связи, их проявление. Причины возникновения электрического эха и его проявление.

65. Заданы два генератора с внутренним сопротивлением R_Г1 = 300 Ом и R_Г2 = 600 Ом. Необходимо обеспечить их независимую работу на общую нагрузку R_н = 150 Ом с помощью трансформаторной дифференциальной системы (ТДС). Рассчитать коэффициенты трансформации и неравноплечности дифференциального трансформатора. Отв: Для одного из возможных применений, ТДС обеспечивающего согласованное подключение генераторов к нагрузке, коэффициент неравноплечности п = - 2, а коэффициент трансформации п = 1,225

66. Для выбранной ТДС предыдущей задачи и соответствующих нагрузок, определить входные сопротивления и затухания в направлениях пропускания.

67. Мощность от генератора с внутренним сопротивлением R_Г=200 Ом и э.д.с. E = 18 B, необходимо распределить между сопротивлениями нагрузок R_н1 = 600 Ом и R_н1 = 400 Ом, обеспечив их развязку с помощью ТДС. Определить мощность, выделяемую на сопротивлениях нагрузок, и величины коэффициентов неравноплечности и трансформации дифференциального трансформатора. Отв: Для одного из возможных включений нагрузок и генератора к ТДС коэффициент неравноплечности т = 0,67, а коэффициент, трансформации п = 2,24, мощность на нагрузке R_н1 будет равна W_н =0,43 мВт и на нагрузке R_н2 Wк2=0,662 мВт.

68. Что такое иерархия цифровых систем передачи с ИКМ? В чём состоит суть плезиохронной и синхронной цифровой иерархии?

69. Что относится к типовому каналообразующему оборудованию систем передач?

70. На каких принципах основано модуляционное преобразование частоты? Опишите принцип действия БАМ-, ФМ- и ЧМ- модуляторов.

71. Дайте определение первичных и вторичных сетей электросвязи и их классификацию.

72. Опишите методы и способы коммутации в системах и сетях электросвязи.

73. Что такое архитектура сетей связи и протоколы взаимодействия?

74. В чём состоит принцип передачи сообщений в телефонных сетях связи?

75. Опишите принципы построения беспроводных систем связи.

76. Опишите принципы организации систем теле- и радиовещания.