МСС телеконспект лекций ТКС
.pdf
Раздел 1 Метрология Лекция 7 ЭЛО (технологии измерений)
Измерение частоты
● при линейной развертке
f 1 . x K p
● при синусоидальной развертке
на вход Y ► напряжение измеряемой частоты fy,
на вход X ► напряжение известной частоты f0, развертку отключить. Изменять f0 до получения неподвижного эллипса, при этом 
fy = f0 .
При более сложной фигуре ► по точкам касания:
● при круговой развертке
если fизм ≥ f0:
развертка ► напряжением f0, напряжение fизм ► на вход Z:
fизм = n f0 , (n – число штрихов);
если fизм < f0:
развертка ► напряжением fизм, напряжение f0 ► на вход Z:
fизм = f0 / n .
Раздел 1 Метрология Лекция 7 ЭЛО (технологии измерений)
Измерение фазового сдвига
● при линейной развертке (в двухканальном осциллографе)
|
х 360 . |
|
хТ |
|
● при синусоидальной развертке
на вход Y ► падение напряжения на шунте U0, пропорциональное току Iн , на вход X ► напряжение Uн, развертку отключить.
|
X |
Y |
y |
|
x |
arc sin |
y |
arc sin |
x |
. |
|
|
|||
|
Y |
X |
||
Раздел 1 Метрология Лекция 7 ЭЛО (технологии измерений)
7.3 Измерение коротких импульсов
Для исследования коротких импульсов ► стробоскопические осциллографы.
Принцип работы: стробирование ЭЛТ через пропорционально увеличивающиеся промежутки времени:
Метрология, стандартизация и сертификация в телекоммуникационных системах и сетях
Лекция 8. Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей.
1.Спектральный анализ и синтез.
2.Классификация спектров.
3.Гетеродинные и векторные анализаторы спектров.
4.Измерения параметров телекоммуникационных сетей.
Раздел 1 Метрология Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
8.1. Спектральный анализ и синтез.
Спектральный анализ – разложение периодической функции на гармонические составляющие, т.е. определение коэффициентов ряда Фурье.
Определение коэффициентов ряда Фурье:
|
|
A0 |
|
|
|
|
a0 |
N |
||||
F(t) |
|
Ak sin(kt) Bk cos(kt) ; |
|
F(t) |
Mk cos(2 kf1t k); |
|||||||
|
2 |
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
k 1 |
|
|
k 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
Mk |
|
ak2 bk2; |
||||||
Ak |
F(t)cos(kt); |
|
|
|||||||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
k arctan(bk /ak). |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
f1 - частота первой (основной) |
|||||||
Bk |
F(t)sin(kt). |
|
||||||||||
|
гармоники; |
|||||||||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
Mk – амплитуда k-й гармоники; |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
φk – фаза k-й гармоники.
Таким образом, периодическая функция может быть представлена постоянной составляющей а0/2 и суммой бесконечного числа гармоник с частотами, кратными частоте основной гармоники.
Спектральный синтез – восстановление функции, представленной рядом Фурье.
Раздел 1 Метрология Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
8.2. Классификация спектров.
Преобразование Фурье позволяет определять частотные спектры сигналов, которые, однако, не дают представления о времени тех или иных процессов, что важно в системах телекоммуникаций и связи, поскольку спектры сложных сигналов изменяются во времени.
Поэтому в современных измерениях применяются более совершенные технологии представления сложных сигналов – оконные и wavelet спектрограммы.
амплитуда |
время |
амплитуда |
частота |
частота |
время |
№ коэфф. |
время/отсчеты |
Оконные спектрограммы (Габора) - строятся для блока отсчетов в виде прямоугольников с цветом, обозначающим амплитуду гармоник.
Wavelet спектрограммы – получаются на новом математическом аппарате, более приспособленном для спектрального преобразования нестационарных процессов, представляются номерами и уровнями wavelet-коэффициентов в функции времени или номеров дискретных отсчетов.
Раздел 1 Метрология |
|
|
|
Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей |
|||
8.3. Гетеродинные и векторные анализаторы спектров. |
|||
Анализатор спектра – измерительный прибор для визуального наблюдения и |
|||
определения параметров спектров электрических сигналов. |
|||
Гетеродинный анализатор спектра – самый простой анализатор спектра на |
|||
основе ЭЛТ и супергетеродинного радиоприемника. |
|||
Преобразователь |
Усилитель |
Детектор |
|
частоты |
ПЧ |
||
|
|||
|
|
ЭЛТ |
|
ЧМ-генератор |
Управляющий |
Генератор |
|
элемент |
развертки |
||
|
|||
Гетеродин – генератор, перестраиваемый в широком диапазоне частоты под |
|||
управлением генератора развертки. |
|
||
Преобразователь частоты – преобразует частоту входного сигнала в |
|||
промежуточную частоту (ПЧ), которая является const: |
|||
|
fПЧ fг fс const. |
||
Раздел 1 Метрология Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
Векторные анализаторы спектра – в дополнение к построению амплитудного спектра позволяют получать фазовые спектры сигналов, имеют аналоговую часть преобразования частоты и цифровое измерение уровня гармоник с помощью АЦП.
Анализаторы спектра реального времени – позволяют запоминать выборки (низшая иерархия), объединять их в кадры (средняя иерархия) и группировать кадры в блоки (высшая иерархия).
В них осуществляется цифровая обработка сигналов с помощью быстрого преобразования Фурье.
Производители: АКТАКОМ (РФ), TEKTRONICS (США) и др.
Раздел 1 Метрология Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
8.4. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
В условиях современного развития телекоммуникаций и сетей требуют усовершенствования не только средства измерительной техники, но и сами методы измерений, что приводит к переходу от простых измерений к использованию измерительных технологий.
Измерительная технология – совокупность методов, подходов к организации измерений и интерпретации результатов, конкретных методик, а также измерительных средств, необходимых для качественного обслуживания средств телекоммуникаций и связи.
Особенность измерений в сфере телекоммуникаций связана с различными способами передачи информации в зависимости от среды распространения сигнала (через радиоэфир, электрический кабель или оптоволокно), наличием первичной и вторичной сети, существованием различных протоколов передачи данных, способов модуляции и т.д..
В связи с этим выделяют уровни измерений:
•измерения сред распространения сигнала (кабельные, радиочастотные);
•измерения цифровых трактов первичной сети;
•измерения во вторичных сетях (канального уровня, протокол-анализ, анализ траффика и качества предоставления услуг).
Раздел 1 Метрология Лекция 8 Анализаторы спектра. Измерения параметров телекоммуникационных сетей
Измерения в оптических системах передачи:
•промышленный анализ кабелей при производстве (измерения погонного затухания, полосы пропускания и дисперсии, профиля показателя преломления, геометрических и механических характеристик, уровня оптической мощности);
•эксплуатационный анализ при монтаже и эксплуатации (пошаговые измерения участков кабелей, характеристик сварок и сопряжений, окончательные измерения затухания и уровня оптической мощности);
•эксплуатационные измерения (профилактические, аварийные и контрольные).
Измерительная техника:
•оптические измерители мощности;
•стабилизированные источники оптического сигнала;
•анализаторы затухания в оптическом кабеле;
•оптические рефлектометры и др.