22

Сети эвм и телекоммуникации

Лабораторная работа по теме:

Аналитическое моделирование передачи сигналов

по коаксиальному и симметричному кабелю.

Цель работы…………………………………………………………………...….2

1. Теоретические основы…………………………………………………………….2

1.1.Характеристики кабельных линий связи………………………….…………...2

1.1.1.Частотные характеристики линий связи……………………….……………2

1.1.2.Характеристики затухания ФЛС…………………………………..………….3

1.1.3.Эквивалентная схема ФЛС………………………………………..…………...5

1.2. Расчеты параметров ФЛС…………………………………………..……………7

1. Пример расчета коаксиального кабеля…………………………………….7

2. Пример расчета симметричного кабеля………………………….….......…9

2. Интерфейс пользователя и работа с программой…………………….…………12

3. Порядок выполнения лабораторной работы………………………….…………22

4. Содержание отчета……………………………………………………….……….23

5. Контрольные вопросы……………………………………………………………...23

Цель работы.

Изучить вопросы обеспечения качественной передачи сигналов по ФЛС, основы расчета параметров коаксиальных и симметричных кабельных линий связи с помощью аналитического и имитационного моделирования процессов передачи сигналов данных.

1. Теоретические основы.

1. Характеристики кабельных линий связи.

1.1.1.Частотные характеристики линий связи.

Кабельные линии связи. Основой сетей дальней связи являются кабели на витых парах и коаксиалы. Симметричные кабели на витых парах представляют собой экранированную оболочку, внутри которой содержится несколько пар проводников. Каждая пара свита на подобие спирали (порядка 70 скруток на 1 метр длины), что обеспечивает меньшее затухание сигналов в паре.

Кабели бывают экранированные (скорость <16 Мбод, полоса рабочих частот до 16 МГц)

и неэкранированные (экран отсутствует) (скорость <1 Мбод, полоса рабочих частот до 1 МГц).

Коаксиальный кабель(широко используется в телевидении)

Характеризуется волновым сопротивлением, которое зависит от соотношения диаметров внутреннего проводника и диаметра оплетки. Распространены кабели с волновым сопротивлением 50 Ом (Ethernet), 75 Ом (TV), 93 Ом (Arnet). Различают тонкий коаксиал (тонкийEthernet) скорость до 50 Мбод и толстый до 200 Мбод. Полосы соответственно 50 и 200 МГц. Коэффициент уплотнения при передаче ТЛФ разговоров чаще 30 000 (возможно до 100 000 раз).

В заключение приведём рабочие частотные диапазоны различных ФЛС.

Воздушные линии связи - 10⁵Гц

Много жилы, кабель пачки - 10⁶Гц

Симметричный кабель (витая пара) - 10⁷Гц

Коаксиальный кабель - 10⁸Гц

Радиорелейные линии связи - 10⁹Гц

Спутниковые линии связи - 10¹⁰Гц

Волновод - 10¹¹Гц

Оптоволоконные линии связи - 10¹⁴Гц

1.1.2.Характеристики затухания флс

Одной из основных характеристик линии связи является комплексная частотная характеристика -(КЧХ) ФЛС - WAC(jw))...

WAC(jw) =exp(-k(jw)*x) =Ux/Uисх,

где k(jw) - комплексный коэфициент затухания;

х - длина передающей линии;

.

Uисх - комплексная амплитуда напряжения на входе ЛС;

.

Uх - комплексная амплитуда напряжения в сечении х.

K(jw) =(w)+(w),

где (w) - коэфициент затухания (передачи);

(w) - коэфициент фазы.

Важной характеристикой линии связи является относительный уровень сигнала. Относительные уровни сигналапо мощности, напряжению и току измеряются в децибелах -дб (иногда в неперах -нп) и определяются следующими формулами.

М = 10 log(Px/Pисх) [дб] - по мощности;

Н = 20 log(Ux/Uисх) [дб]- по напряжению,

T = 20 log(Ix/Iисх) [дб]-по току.

В случае, если выбирается в качестве основания логарифма натуральное число e, то относительные уровни измеряются в неперах. Существуют соотношения: 1дб = 0,115нп, 1нп = 8,686 дб.

Если в качестве исходных данных приняты Pисх =1МВт,

Uисх =,Iисх =, то в этом случае такие уровни называютабсолютными. При стандартной нагрузке в телефонной ЛСRн =600 Ом, тогдаUисх ==0,775 В, аIисх =1,29 мА.

Измерительным уровнемназывают такой абсолютный уровень в данной точке, когда уровень на входе канала равен 0 дб. От относительных уровней можно легко перейти к соответствующим значениямPх,Ux,Ixпо формулам:

Pх =Pисх*10^0,1м,Ux=Uисx*10^0,05н.

Величина аост = 10 log(Pисх /Px) называется остаточным затуханием участка линии связи.

аост = ВХ -ВЫХ = 10log(Pвх /Pвых),

аост = 20 log(Uвх /Uвых), [дб],

аост = ln(Uвх /Uвых), [нп].

Комплексная частотная характеристика ФЛС:

W(jw) =exp[ - ((w) +j(w))*x] =exp( -(w)*x) *exp( -j(w)*x).

WAC

W

Итак Uвых =Uвх *exp( -(w)*x) *exp( -j(w)*x).

Uвых =Uвх *exp( -(w)*x)Uвых /Uвх =exp((w)*x)a=(w)*x;

Итак Uвых =Uвх *exp( -(w)*x) *exp( -j(w)*x).

Uвых =Uвх *exp( -(w)*x)Uвых /Uвх =exp((w)*x)a=(w)*x;

a- общее затухание линии связи длиной х.