Аналіз стійкості підсилювачів лінійного тракту

Підсилювачі лінійного тракту призначені для компенсації загасання попередньої ділянки ланцюга. Лінійний тракт складається з двох напрямків передачі і відповідно має два підсилювачі на кожному підсилювальному пункті. Ці підсилювачі включаються в різні пари проводів лінійного тракту...

2015-01-14

167 KB

2 чел.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Державний комітет зв’язку та інформатизації УКРАЇНИ

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

КАФЕДРА ________телекомунікаційних__ систем_______________

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

_______________ Беркман Л.Н.___

       (підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2005  року

Л Е К Ц І Я    №  7

з навчальної дисципліни _____Системи передачі електрозв’язку___________

напряму підготовки _______телекомунікації__________________________

освітньо-кваліфікаційного рівня _____бакалавр______________________

спеціальності _____телекомунікаційні системи та мережі_______________

Тема  Аналіз стійкості підсилювачів лінійного тракту.

(повна назва лекції)

Лекція розроблена к.т.н., доцент Антонюк М.І. 

(вчена ступінь та звання,  прізвище та ініціали автора)

Обговорено на засіданні кафедри (ПМК)

Протокол № __________

“ ____ “ _____________ 2005 року

Київ


Навчальні цілі Вивчити методику оцінки стійкості підсилювачів двосторонньої дії і спотворення АЧХ від зворотного зв'язку.

Виховні цілі Формування у студентів інженерно-технічного кругозору, вміння ставити та вирішувати складні інженерні задачі, проводити аналіз, аргументовано робити висновки.       

Час  90 хв.

ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ

Вступ ______________________________________________      -_5 хвилин

Навчальні питання

1. Стійкість підсилювачів двосторонньої дії.                                -_40 хвилин

(найменування питання лекції)

2. Спотворення АЧХ від зворотного зв’язку._                             -_40 хвилин

(найменування питання лекції)

Заключення_____________________________________________-_5 хвилин

ЛІТЕРАТУРА:

(рекомендована для студентів)

1.   Н. Н. Баева. Многоканальная связь. – М.: Радио и связь, 1988г. 

НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

(наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше)

Діапроектор, дидактичні слайди


НАВЧАЛЬНІ МАТЕРІАЛИ

І. ТЕКСТ ЛЕКЦІЙ

Вступ

Підсилювачі лінійного тракту призначені для компенсації загасання попередньої ділянки ланцюга. Лінійний тракт складається з двох напрямків передачі і відповідно має два підсилювачі на кожному підсилювальному пункті. Ці підсилювачі включаються в різні пари проводів лінійного тракту: у пари проводів напрямку передачі й у пари проводів напрямку прийому. Підсилювачі напрямків передачі і прийому взаємно впливають один на одного.

 Оцінити вплив напрямків один на одного можна з аналізу схеми побудови підсилювачів лінійного тракту. Схема підсилювачів двосторонньої дії чотирьохпровідної однополосної системи зображена на рис 1.

  Рис.1       Рис.2

      У цій схемі підсилювачі напрямків передачі включаються в різні пари чотирьохпровідного ланцюга. Тракт одного напрямку впливає на тракт іншого напрямку через перехідне загасання А0. Поділ напрямків передачі в цій схемі здійснюється при використанні двох фізичних ланцюгів.

     У схемі двопровідної двополосної системи передачі поділ напрямків передачі здійснюється шляхом використання різних смуг частот для передачі і прийому. Поділ підсилювачів напрямків передачі в цій системі здійснюється за допомогою фільтрів, як показано на мал. 2. Тракт одного напрямку впливає на тракт іншого напрямку через фільтри.

      У схемі чотирьохпровідної двополосної системи передачі, зображеної на мал. 3, поділ напрямків передачі здійснюється шляхом використання різних смуг частот і різних фізичних ланцюгів для передачі і прийому.

             

       Рис.3      Рис.4

 Взаємний вплив підсилювачів у цій системі обмежується перехідним загасанням і фільтрами.

      У схемі чотирьохпровідної однополосної системи передачі для переходу на двопровідне закінчення використовується дифсистема, що показана на  мал. 4. У цій схемі взаємний вплив підсилювачів визначається властивостями дифсистеми, що забезпечує найгірший поділ підсилювачів.

      Загальною особливістю розглянутих схем є те, що усі вони являють собою замкнуті системи, тобто сигнал з виходу однієї з них надходить на вхід іншої, у схемах існує зворотний зв'язок. При визначених значеннях амплітуди та фази сигналу в ланцюзі зворотного зв'язку підсилювач може бути стійким, знаходиться на границі стійкості або бути нестійким (переходити в режим самозбудження). Режим роботи підсилювача впливає на форму переданих сигналів і може приводити до помітних спотворень.

  1.  Умови стійкості підсилювачів двосторонньої дії. Запас стійкості.

 Для аналізу стійкості представимо схему підсилювача двосторонньої дії  у виді, зображеному на мал. 5.

                              Рис. 5

      У цій схемі  – комплексні посилення підсилювачів ,  - перехідні загасання пристроїв зв'язку з виходу одного підсилювального елементу на вхід іншого,  - посилення напрямків передачі,  - загасання пристроїв розв'язки напрямків передачі на вході і виході схеми.

      Стійкість підсилювачів залежить від величини залишкового загасання по замкнутому ланцюгу зворотного зв'язку, обумовленого співвідношенням:

      (1)

і коефіцієнта фази ланцюга зворотного зв'язку:

          (2)

де:     - коефіцієнти фази перехідних загасань ,

          - коефіцієнти фази посилень .

      Для виникнення нестійких коливань у схемі мал. 5, тобто для самозбудження необхідно, щоб зворотний зв'язок був позитивним. Тобто сигнал, що надходить на вхід підсилювача  по ланцюгу зворотного зв'язку з підсилювача , повинний бути у фазі ( ) з інформаційним сигналом, що забезпечується при виконанні умови , крім того, необхідно, щоб залишкове загасання  було менше нуля . Умова  забезпечується завжди хоча б для якої-небудь частоти переданого спектру коливань, тому що він досить широкий. Виконання умови  забезпечується вибором посилень , тобто при

 .        (3)

Умова   досягається при

         (4)

і відповідає границі стійкості. Режим стійких коливань можливий при   і відповідає умові:

        (5)

Таким чином, підсилювач характеризується трьома режимами коливань.

Введемо в розгляд величину, рівну половині залишкового загасання по ланцюгу зворотного зв'язку:

         (6)

яка характеризує  залишкове загасання одного напрямку передачі. Величина  показує, на скількох дБ можна збільшити посилення підсилювача в одному напрямку передачі до порогу порушення. Якщо , запасу стійкості немає, підсилювач знаходиться на границі стійкості. При < 0 у підсилювачі будуть існувати нестійкі коливання. При  в підсилювачі спостерігаються стійкі коливання. Стійкому режиму коливань відповідає робочий стан підсилювача реальної схеми. Запас стійкості по амплітуді повинен дорівнювати 10-15%.

      Використовуємо отримані співвідношення для аналізу стійкості підсилювачів у різних схемах лінійного тракту. З цією метою введемо в розгляд загасання пристроїв розв'язки напрямків передачі на вході і виході тракту передачі  і  тракту прийому . Виразимо посилення  напрямку передачі  в схемі на мал. 5

                (7) посилення  напрямку прийому:

               (8)

Тоді посилення підсилювачів визначиться співвідношеннями:

  ,            (9)

На підставі співвідношення (6) з врахуванням (9) запас стійкості для різних схем лінійного тракту визначиться в такий спосіб:

       (10)

    Відповідно до отриманого співвідношення запас стійкості підсилювача в чотирьохпровідній однополосній системі передачі мал. 1 визначається з умови . Крім того, у цій схемі . Тоді на підставі (10) маємо:

                       (11)

    Таким чином, для забезпечення стійкості підсилювачів  необхідно, щоб виконувалася умова:

 ,                   (12)

тобто стійкість визначається загасанням на ближньому кінці.

    Для двопровідної двополосної системи передачі, мал. 2, перехідне загасання пристроїв розв'язки  цілком визначається сумарним загасанням направляючих фільтрів у смузі затримування  одного фільтра й у смузі пропускання  іншого фільтра. Вважаючи фільтри однаковими, одержимо:

                        (13)

    Загасання пристроїв розв'язки напрямків передачі на вході і виході тракту передачі і тракту прийому визначається загасанням направляючих фільтрів у смузі пропускання. Вважаючи їх рівними, одержимо:

                                                  (14)

    Посилення напрямків передачі  й  у розглянутому випадку виразяться співвідношеннями:

                                                      (15)

Тоді на підставі (10) запас стійкості визначиться величиною:

             (16)

    Таким чином, для забезпечення стійкості підсилювачів двопровідної двополосної системи необхідно, щоб перепад загасань фільтрів  задовольняв умові:

                             (17)

тобто стійкість визначається перепадом загасань фільтрів.

    Для чотирьохпровідної двополосної системи передачі, мал. 3, перехідні загасання  з виходу одного підсилювального елементу на вхід іншого визначаються перехідним загасанням на ближньому кінці  і сумарним загасанням направляючих фільтрів  у смузі затримування одного фільтра  й у смузі пропускання іншого фільтра , тобто:

    Загасання пристроїв розв'язки напрямків передачі визначиться загасанням направляючих фільтрів у смузі пропускання:

Тоді, на підставі (10), запас стійкості для чотирьохпровідної двополосної системи визначиться співвідношенням:

   (18)

Таким чином, для забезпечення стійкості необхідно, щоб сума загасання на ближньому кінці  і перепаду загасання  задовольняла умові:

2.  Залежність спотворень від зворотного зв'язку.

   Умовою безпомилкової передачі сигналів підсилювачем є стала величина модуля комплексної передавальної функції (АЧХ) і лінійність її аргументу (ФЧХ). Тому для оцінки впливу зворотного зв'язку на величину спотворень знайдемо КПФ  підсилювача з замкнутим зворотним зв'язком.

   Схему підсилювача двосторонньої дії з урахуванням дії зворотного зв'язку можна представити у виді,  зображеному на мал. 6. У цій схемі  і   комплексні передавальні функції ланцюгів прямої і зворотної передачі відповідно:

              

                   Рис. 6

 Комплексна передатна функція підсилювача з урахуванням зворотного зв'язку визначається співвідношенням:

             (20)

де знак „+” відповідає негативному, а знак „–” позитивному зворотному зв'язку.

   Для подальшого аналізу використовуємо не поняття КПФ, а величини, зв'язаної з нею співвідношенням:

Величина  визначає посилення чотириполюсника. Для переходу до поняття посилення прологарифмуємо співвідношення (20), тоді одержимо:

,

Введемо позначення:

       ,          (21)

де   посилення  підсилювача з урахуванням зворотного зв'язку,

       посилення підсилювача без зворотного зв'язку,

        величина, що визначає комплексну передавальну                                                функцію ланцюга з розімкнутим зворотним зв'язком.

   На підставі відомого співвідношення, що зв'язує комплексну передавальну функцію і робочу постійну передачі , де , виразимо комплексну передавальну функцію , тоді одержимо:

де загасання по ланцюгу зворотного зв'язку,

     фазова характеристика ланцюга зворотного зв'язку.

Тоді посилення  підсилювача зі зворотним зв'язком у співвідношенні (21) представимо у виді:

     (22)

чи з врахуванням того, що  на підставі (6) одержимо:

   Таким чином, посилення підсилювача зі зворотним зв'язком  залежить від величини запасу стійкості  і фазової характеристики по ланцюгу зворотного зв'язку .

   При частотах, коли  зворотний зв'язок позитивний, а посилення дорівнює:

      (23)

При інших частотах  зворотний зв'язок буде негативним, а посилення дорівнює:

      (24)

   Чергування позитивного і негативного зворотного зв'язку в робочому спектрі частот підсилювача двосторонньої дії приводить до хвилеподібної залежності посилення підсилювача, що обумовлює спотворення від зворотного зв'язку. Характер цих спотворень показаний на мал. 7.

  Рис.7

Величину спотворень  і  визначимо з мал. 7.

       (25)

       (26)

    Отримані рівності дозволяють визначити загасання  по ланцюгу зворотного зв'язку, яке необхідно забезпечити для одержання допустимої величини спотворень .

Наприклад, з (25) випливає:

чи , відкіля ;

отже

, тобто ; (27)

аналогічно з (26) одержимо:

   Знаючи необхідне залишкове загасання  по ланцюгу зворотного зв'язку, використовуючи співвідношення (11), можна визначити граничне посилення підсилювачів лінійного тракту, при якому система передачі стійка і забезпечує допустимий рівень спотворень.


II. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

Дисципліна “Системи передачі електрозв’язку ”- це теоретичні основи принципів побудови апаратури комплексів СП.

Дисципліна вивчається на протязі 6-го та 7-го семестрів. У лекційному процесі широко використовуються  діафільми, учбові плакати і компютерні моделі обладнання.

Основні форми поточного контролю – спостереження за діями студентів, проведення модульного контролю.

Самостійна робота студента по підготовці до поточних занять, модульного контролю в межах відведеного часу планується особисто кожним студентом.

III. ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Н. Н. Баева. Многоканальная связь. – М.: Радио и связь, 1988г. 

(автор, назва, видавництво, рік видання)

Розробник лекції                                   доцент кафедри ТС

___                          Антонюк М.І. 

(підпис, прізвище)

“ ____ “  _____________  2005  року



 

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.
6514. Формування лінійного сигналу в кінцевому обладнанні кабельного лінійного тракту систем передачі з ЧРК 120.49 KB
  Сигнали контрольних частот для роботи системи АРУ вводяться в груповий сигнал на вході підсилювача відповідної групи. Для введення контрольних частот використовується диференціальна система.
6515. Структура і параметри кабельного лінійного тракту 103.85 KB
  Лінійний тракт є складовою частиною будь-якої багатоканальної системи передачі. Лінійний тракт може бути провідним, радіорелейним, тропосферним, супутниковим. Проводовий лінійний тракт може бути побудований на основі повітряних чи кабельних ліній звязку. Кабельні лінії звязку можуть будуватися з використанням симетричних, коаксіальних і волоконно-оптичних кабелів.
6511. Принципи побудови систем АРП кабельного лінійного тракту систем передачі з ЧРК 123.51 KB
  Пристрої автоматичного регулювання посилення призначені для регулювання рівнів передачі підсилювачів магістралі в заданих межах і для стабілізації залишкового загасання каналів звязку.
9829. Аналіз водорозчинниих вітамінів 154.14 KB
  Загальнобіологічні властивості вітамінів: в організмі людини вітаміни не синтезуються або синтезуються недостатньо, тому вони є незамінними факторами харчування; вітаміни не можуть бути для організму ні пластичним матеріалом, ні джерелом енергії; вітаміни проявляють свою біологічну активність в дуже малих дозах (мкг, мг)
3890. Аналіз фінансових звітів 69.63 KB
  Аналіз ліквідності та фінансової стійкості підприємства. Аналіз прибутковості підприємства. При вивченні теми про аналіз фінансових звітів необхідно приділити увагу сутності цілям та задачам аналізу фінансового стану підприємства. Для забезпечення якісного та детального аналізу фінансових звітів необхідно оволодіти загальними концептуальнометодичними принципами підходів і трактовок фінансового стану підприємства.
2052. КІНЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ МЕХАНІЗМІВ 315.3 KB
  Основною задачею кінематики механізмів є вивчення руху ланок механізмів без врахування сил що викликали цей рух. Кінематичне дослідження механізму складається в основному у вирішенні трьох задач: а визначення переміщень ланок і траєкторій описуваних точками ланок; б визначення швидкостей окремих точок ланок і кутових швидкостей ланок; в визначення прискорень окремих точок ланок і кутових прискорень ланок. Якщо механізм має один ступінь вільності то...
6989. Аналіз причин виробничого травматизму 9.69 KB
  Это позволяет изучить динамику травматизма на предприятии выявить наиболее опасные места и зоны причины травматизма. Установить обстоятельства и причины профзаболевания 3. Причины производственного травматизма и заболеваний Успешная профилактика производственного травматизма и профессиональных заболеваний возможна только при условии изучения причин их возникновения. Для обеспечения этой задачи причины производственного травматизма и профзаболеваний подразделяются на следующие группы: Организационные причины это некачественное обучение...
5029. Аналіз фінансового стану підприємства 265.23 KB
  Фінансовий стан підприємства залежить від виробничих або комерційних результатів діяльності, ефективності організації і використання фінансових ресурсів. Чим вище показники виробництва і реалізації продукції, нижче собівартість, тим вище рентабельність і прибуток, тим краще фінансовий стан підприємства.
4804. Економічний аналіз діяльності банку 63.6 KB
  Аналіз активів пасивів та ліквідності банку. Аналіз кредитного портфелю банку. Діяльність комерційних банків піддається аналізу з боку Центрального банку податкових органів і органів статистики аудиторських фірм партнерів і контрагентів.
2063. АНАЛІЗ І ПРОЕКТУВАННЯ КУЛАЧКОВИХ МЕХАНІЗМІВ 136.1 KB
  Часто для заміни у вищій парі тертя ковзання тертям кочення і зменшення зносу як кулачка так і штовхача в схему механізму включають додаткову ланку ролик і обертальну кінематичну пару. Призначення і сфера застосування: Кулачкові механізми призначені для перетворення обертального або поступального руху кулачка в поворотнообертальний або поворотнопоступальний рух штовхача. При силовому замиканні видалення віддалення штовхача здійснюється дією контактної поверхні кулачка на штовхач провідна ланка кулачок ведене відоме штовхач....
© "REFLEADER" http://refleader.ru/
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.