mx_metoda_laby

	ì									1
	ïZ		= (Z				+ Z		)
										n2
	ï	2	1					б
	ï				Zл × Zб
	íZ4		=
					Zл + Zб				(5.2)
	ï
	ï			W 1
	ïn =
				W2
	î

Как развязывающее устройство ДС можно включить по другому способу, показанному на рис. 5.4. В этом случае условие полного равновесия ДС определяет равенством:

		n2
	Zб =		Z	л ,	(5.3)
		4

а переходное затухание при полном равновесии:

a	п	= а	42	= а = 20lg		Zл + Zб			+ 6дБ	.	(5.4)
				24		Zл	- Zб

Затухание ДС как и при первом способе равно:

а12 = а21 = а14 = а41 = 6 дБ.

Значение согласованных сопротивлений в режиме близком к равновесию определяется формулой:

Z4 = Z2 =	1	n2 (Zл + Zб ) .	(5.5)

4

Затухание ДС на резисторах (рис. 5.3, б) равно:

а12 = а21 = а14 = а41 = 12 дБ.

Переходное затухание:

a

= а

= а

= 20lg

n2Z

л

+ 4Z

б

+12дБ

.

(5.6)

n2 Zл

- 4Zб

п

42

24

Эта ДС не обеспечивает гальванического разделения подключаемых линий и имеет повышенное затухание за счет потерь в резисторах R.

Для подключения симметричных линий (четырехполюсников) ДС выполняют симметричной относительно продольной оси (рис. 5.5), для чего обмотку W1 разбивают на две части и включают в каждый провод линии.

40

5.2. Порядок выполнения работы

5.2.1. Исследование ДС на трансформаторе

1.Ознакомиться с измерительными приборами и макетом ДС.

2.Собрать схему рис. 5.3 для измерения собственного затухания и переходного затухания ДС. Для этого принять Zб =600 Ом, вычислить значение согласованных сопротивлений Z2 и Z4 по формулам (5.2) и подключить к соответствующим зажимам ДС.

Подключив к зажимам1-1 генератор с сопротивлениемR = 600 Ом и уровнем Р1=0дБ, измерить на сопротивлениях Z2, Z4 уровни напряжения P’2,

P’4.

Вычислить затухание а12, а14 по формуле:

	æ		Z			ö
a = P	- ç P'-10 lg					÷	(5.7)
1	ç		600			÷ .
	è					ø

3. Подключить генератор к зажимам 4-4, зажимы 1-1 и 3-3 нагрузить на сопротивление Zл = 600 Ом, Zб = 600 Ом. Установить уровень напряжения в точках 4-4 равным P’4 = 0дБ и измерить уровень напряжения наZл, Z2. По результатам вычислить затухание а41, ап = а42 по формуле:

æ

Z

4

ö

æ

Z

ö

a = ç P'

4

-10lg

÷ - ç P'

2

-10lg

÷

(5.8)

ç

600

÷

ç

600

÷ .

è

ø

è

ø

Повторить измерения и вычислить затухание приZб = 550; 559; 600; 602; 650 и ∞ Ом. Результаты измерений по пунктам 2 и 3 оформить в виде таблицы.

4. Исследовать схему включения ДС, показанную на рис. 5.4. Для этого вычислить значение Zб для случая равновесия ДС по формуле (5.3), подключив его к зажимам 4-4.

Подключить генератор к зажимам 1-1. К зажимам 2-2 и 3-3 подключить сопротивления Z2 = Z3 = 600 Ом. Установить уровень напряжения в точках1-1 равным P’1 = 0дБ. Измерить уровни напряжения P’2, P’3 в точках 2-2, 4-4. Вычислить затухания а12, а13. Повторить пункт 4 при значениях Zб, отличающихся от вычисленного на 20 % в сторону завышения и занижения. Результаты записать в таблицу.

41

Таблица 5.1 Зависимость собственного и переходного затуханий

от соотношения Zб и Zл

	Zл, Ом	Zб, Ом	аn(4-2)	аc(2-1)	аc(2-1)
				Z22=600 Ом	Z22= Z2
		550
		559
	600
		600
		602
		650

5.2.2. Составление отчета

1. Отчет должен содержать схемы ДС, формулы для расчета затуханий по результатам измерений.

2.Результаты всех измерений представить таблицей.

3.Произвести сравнение значений затуханий, полученных на основе измерений, с теоретическими значениями.

5.3. Контрольные вопросы

1.Назначение дифференциальных систем.

2.Способы реализации дифференциальных систем.

3.Когда выполняется условие ап>>ас?

4.Преимущества дифференциальной системы, реализуемой на трансформаторе над дифференциальной системой, реализуемой на резисторах.

42

6. Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОСИНУСНОГО КОРРЕКТОРА

6.1.Теоретическая часть

6.1.1.Выравнивание амплитудно-частотной характеристики группового линейного тракта

Тракт, по которому передается групповой сигнал от одной оконечной аппаратуры до другой, называется групповым линейным трактом (ГЛТ).

Структурная схема ГТЛ изображена на рис. 6.1. В ГТЛ входят n участков линии, каждый из которых вносит затухание алт. Для компенсации этого затухания в ГТЛ включены (n-1) промежуточных усилителей (ПУс). ПУс вносит в ГТЛ усиление Sт. Затухание ГТЛ определяется по формуле

n

n -1

aЛΤ = åaЛΤ - åST

(6.1)

m =1

m =1

aЛΤ

Рис. 6.1. Групповой линейный тракт

Зависимость затухания ГТЛ от частоты (f) называется амплитудно-

гтл

частотной характеристикой ГТЛ(АЧХ ГТЛ). Для неискаженной передачи группового сигнала необходимо постоянство АЧХ ГТЛ

агтл(f) = const,

(6.2)

если это условие не выполняется, то говорят о наличии в ГТЛ амплитудночастотных искажений (АЧИ).

АЧИ в ГТЛ могут привести к перегрузке некоторых усилителей, что приводит к нелинейным искажениям, а следовательно, к взаимным влияниям между каналами. Они же могут привести к занижению уровня передачи на некоторых частотах, что приводит к снижению защищенности каналов за счет уменьшения уровня сигнала по отношению к уровню шумов.

Причинами неравномерности АЧХ ГТЛ являются неравномерности АЧХ линии, линейное оборудование, усилителей.

43

Затухание линии зависит от частоты (постоянная во времени составляющая затухания) и метеорологических условий (переменная во времени составляющая затухания).

Постоянная составляющая затухания компенсируется линейным усилителем (ЛУС) совместно с линейными (ЛВ) и магистральными (МВ) выравнивателями, входящими в состав ПУс.

ЛВ компенсирует большую часть постоянной составляющей АЧИ, они ставятся на каждом ПУс.

Из-за неточности компенсации искажений в ГТЛ остаются регулярные искажения, которые компенсируются МВ. МВ ставятся через 2-3 ПУс.

Переменная во времени составляющая затухания компенсируется системой автоматической регулировки уровня (АРУ), включающей в себя плоские(РП), наклонные (РН), и в случае необходимости, криволинейные регуляторы.

Компенсация АЧИ с помощью ЛВ, МВ и АРУ не всегда позволяет достичь постоянства АЧХ ТЛ. Искажения сложной произвольной формы небольших амплитуд могут быть скомпенсированы косинусными корректорами, которые включаются на оконечной аппаратуре и некоторых ПУс.

Другим условием неискаженной передачи сигналов сложной формы является линейность фазовой характеристики ГТЛ. Фазовой характеристикой ГТЛ называется зависимость фазового сдвига ГТЛ от частоты. Если условие линейности фазовой характеристики ГТЛ не выполняется, то говорят о наличии в ГТЛ фазовых искажений. Коррекция фазовой характеристики в этой работе не рассматривается.

6.1.2. Косинусный корректор

На рис. 6.2 изображена схема гармонического корректора (ГК). ГК состоит из 2-х каскадно-соединенных контуров φ1 , которые являются звеньями линии задержки ЗЛ 3 ± m.

Коэффициент передачи фазового контура определяется выражением:

		&			jφ1
&		U2
Kφ1	=		&	=1e	,	(6.3)
			U1

	&
где U1 -напряжение на входе фазового контура;
&	- напряжение на выходе фазового контура;
U1
j = -		π	f	- фазовый сдвиг, вносимый контуром, линейно меняющийся от 0
1		fв
на частоте			f = 0 до - π на верхней граничной частоте f = fв

44

Рис. 6.2. Схема гармонического корректора

45

К отводам звеньев подключено(2n + 1) регулирующих устройств с коэффициентами передачи К0 , К+m , К-m .

Выходы регулирующих устройств подключены к суммирующему устрой-

n

n-1

ству. К (jf) определяется выражением aЛΤ = åaЛТ - åST

m=1

m =1

&

n

π

K ( jf ) =

Uвых ( f )

=K 0+å(K+m + K-m ) cos m

+

&

( f )

m =1

fв

Uвх

n

π

+ jå

(K+m + K-m ) sin m

= A( f ) + jB( f ),

(6.4)

m=1

fв

n

π

где A( f ) =K 0+å(K+m + K-m ) cos m

- действительная часть коэффициента

fв

m =1

передачи;

π

n

jB( f ) = jå(K+m + K-m )sin m

- мнимая часть коэффициента передачи ГК.

fв

m=1

Возможны три режима работы гармонического корректора.

1. Гармонический режим имеет место при K+m ≠ K-m.В этом случае К(jf)

=А + jВ.

Все	частотные		составляющие сигнала			будут изменены по амплитуде	в
				arctg	B( f )
A2 ( f ) + B2 ( f ) раз и сдвинуты на						радиан по фазе.
					A( f )
Этот	режим		применяется	для одновременной амплитудной и-			фазо

частотной коррекций.

2. Синусный режим имеет место при K+m = -K-m. В этом случае

K ( jf ) = jB( f ) = B( f )e j 90° .

Проходя через корректор, все частотные составляющие изменяются по амплитуде в B(f) раз.

Фаза каждой частотной составляющей сдвигается на90°. Последнее обстоятельство не позволяет применять это режим для амплитудно-частотной коррекции.

3. Косинусный режим имеет место при K+m = K-m В этом случае

K ( jf ) = A( f ).

Проходя через корректор, все частотные составляющие изменяются по амплитуде в А(f) раз, не изменяются по фазе. В этом режиме можно осуществить амплитудно-частотную коррекцию ГТЛ, не меняя его фазовой характеристики.

Этот режим используется в косинусном корректоре (КК).

46

Рассмотрим работу КК. Будем считать, что напряжение на входе регулирующего устройства К0 имеет начальную фазу φ0 = 0. Напряжение на входе регулирующего устройства К+1 опережает напряжение на входе регулирующего

устройства К0 на	j =	π	f	рад, а на входе регулирующего устройства К-1	– от-
	1	fв

π

стает на j1 = fв f .

Если коэффициенты передачи регулирующих устройств К±m=0, а К0≠0, то напряжение на выходе КК будет равно Uвых= U0, не будет зависеть от частоты.

Если К0≠0, К±m=0, К±1≠0, то напряжение на выходе КК равно:

+ j

π

f

- j

π

f

&

&

&

= U

0 + U1 = U

= U0

+ U+1e

f в

+ U-1e

f в

Uвых

0 +U+1 + U-1

=U 0

+U1 cos

π

f ,

fв

=

(6.5)

где U1 = U+1 +U-1 = 2U+1 = 2U-1 , e jx = cos x + j sin x.

Если К±m≠0, К0≠0, а коэффициент передачи всех остальных регулирующих звеньев равны 0, то напряжение на выходе КК рав-

+ j

mp

f

- j

mp

f

&

&

&

=U0

=U0 +U+me

fв

+U-me

f в

=

но:Uвых =U0 +Um

+U+m

+U-m

= U0

+ Um cos

mπ

f ,

(6.6)

fв

где U1 = U+m +U-m = 2U+m = 2U-m .

Из (6.6) видно, что напряжение U1 = U+m +U-m изменяется с изменением частоты по косинусоидальному закону; при этом в диапазоне частот(0 + fв) укладывается m полуволн косинусоиды.

Коэффициент передачи косинусоидального корректора К определяется

выражением Kk = U вых .

U вх

Если начальную фазу коэффициента передачи K = U0 принять за нуле-

Uвх

вую и разделить (6.6) на U&вх , получим выражение для коэффициента передачи косинусного корректора при К±m≠0, К0≠0.

K&km = K0 + Km cos mπ f , fв

где: Km = 2K+m = 2K-m .

47

Векторные

диаграммы

коэффициентов

передачи:

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

графики

зависи-

K

= K0

+ K+1

+ K-1

, K

= K0

- K+2 - K-2

, K = K0

+ K+3 + K-3

мостей

- j =

π f

,

- j

2

= 2π f

,

- j

3

=

3π f

и частотные характеристики ко-

1

fв

f

в

fв

эффициентов

передачи

КК

&

&

Kk 2 ( f ) =

&

&

Kk1 ( f ) = (K0

+ K1 ) ,

(K0

- K2 ) ,

&

&

Kk 3 ( f ) = (K0 + K3 ) изображены на рис. 6.3.

Суммарный коэффициент передачи КК

n

K ( f ) = K0 + åKm cos mπ f

m =1

fв

является суммарной постоянной составляющей K0

и косинусоид. Частотная ха-

рактеристика

коэффициента

передачи

&

&

&

&

изо-

ККK ( f ) = (K0

+ K1

- K2

+ K3 )

бражена на рис. 6.2.

Являясь косинусным рядом Фурье, коэффициент передачи КК может

принимать вид любой чётной функции с погрешностью, обусловленной конеч-

ным числом членов ряда.

Практически гармонический корректор может не содержать левой поло-

вины схемы ïК+m = 0ï.

На рис. 6.3 изображена частотная зависимость

&

&

- j 2π f

K

f в

коэффициента передачи КК, который не

( f ) = K0 + K2 = K0 + K-2e

является косинусоидальным колебанием в зависимости от частоты.

Рис. 6.3. График частотной зависимости коэффициента передачи

48

Суммарный коэффициент передачи КК, в этом случае не является суммой гармонических составляющих, поэтому аппроксимация функции будет не точной. Реально у КК К0>>Кm, а при этих условиях искажения коэффициента передачи ï К0 + Кm ï по сравнению с косинусоидальной не значительны, т. е. в этих условиях может применяться данный корректор, называемый неполным.

6.1.3. Коррекция амплитудно-частотной характеристики группового линейного тракта

На рис. 6.4 изображена схема коррекции АЧХ ГЛТ с помощью косинусного корректора и прибора для настройки косинусных корректоров (ПНКК).

Рис. 6.4. Коррекция АЧХ группового тракта

Ко входу корректируемого участка подключается генератор колебаний постоянной амплитуды (ГКЧ) с частотой, изменяющейся во времени по линейному закону (генератор качающейся частоты рис. 6.5, а).

49