Введение в цифровую электронику Магнитные цепи Полупроводниковые приборы Передача дискретных сигналов Выражение мощности в комплексной форме Резонанс напряжений Преобразователи напряжения Сглаживающие фильтры

Расчетные задания курсовой по электронике и электротехнике

Цифровые системы многоканальной передачи занимают господствующее положение на сетях местной связи и находятся в стадии внедрения на сетях зоновой и магистральной связи. Ряд, связанных с этим технических и организационных проблем до сих пор не решен. Продолжается поиск оптимальных решений. Разработка норм и рекомендаций по цифровым системам передачи, выполняемая международными специализированными организациями, продолжается.

 В этих условиях базирование курсового проектирования только на уже принятых рекомендациях представляется нецелесообразным. Оно привело бы к сужению задач курсового проектирования и повторной разработке систем ИКМ-30, ИКМ-120 и других цифровых систем передачи действующей иерархической структуры. Поэтому объектами курсового проектирования названы локальные цифровые системы, лишь частично связанные с разработанными рекомендациями. С их помощью предполагается организовывать каналы связи различных типов. Структура курсового проектирования отражает направленность на приобретение навыков разработки нетиповых цифровых систем передачи.

ПЕРЕДАЧА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Результатом проектирования подсистемы являются следующие ее параметры:

- частота дискретизации преобразуемых сигналов или час- тота повторения кодовых слов (кодовых групп);

m

- число битов в кодовом слове на выходе АЦП;

Uогр

- напряжение, соответствующее порогу ограничения квантующей характеристики;

аш(р)

- зависимость помехозащищенности передаваемых сигналов от их уровня в диапазоне от    дБ до    дБ;

Рш.н

- уровень шумов на выходе незанятого телефонного канала (или канала вещания) ТНОУ.

 

Расчет .

Частота дискретизации должна быть выбрана так, чтобы исходный сигнал мог быть выделен в неискаженном виде из спектра дискретизированного сигнала.

Для численного нахождения fд рекомендуется использовать выражение:

fд = 2fв(1+ξ), (1)

где ξ – коэффициент запаса. Его значения лежат в пределах от 0,1 до 0,13.

Спектр АИМ сигнала S(f) представлен на рисунке 1

Рисунок 1- Спектр сигнала АИМ.

Демодуляция АИМ сигнала, т.е. выделение модулирующего сигнала, осуществляется фильтром нижних частот (ФНЧ). Это обуслов­_анна наличием в спектре АИМ сигнала исходного сигнала с полосой час­тот fв  -  fн . Для реализации ФНЧ необходима полоса расфильтровки, которая равна:

Δ fф =   fд  -  fв – fв= fд  -  2fв; (2)

 Δ fф =236,94-2·107,7=21,54 кГц

1.2 Расчет m для широкополосных каналов

Особенности расчета широкополосных каналов:

наличие единственного ограничения в отношении качества передачи, а именно, при передаче сигналов в заданном динамическом диапазоне ожидаемая помехозащищенность должна быть больше номинальной или допустимой;

более узкий динамический диапазон, для которого нормируется помехозащищенность;

более высокие требования к значению номинальной помехозащищенности передаваемых сигналов.

1.3 Расчет Δ1 по допустимой защищенности сигналов от шумов на выходе канала.

Пиковые значения сигналов наиболее низкого уровня сравнимы обычно с U1. Можно считать, что передача таких сигналов осуществляется при их линейном квантовании и мощность шумов на выходе канала в ТНОУ равна:

 (3)

Защищенность сигнала от этих шумов:

 , (4)

не должна превышать значение номинальной защищенности (таблица 2). Это может иметь место только при:

. (5)

1.4 Расчет Uогр

Известно, что составляющими шума на выходе канала являются:

шумы, вызванные ошибками квантования при передаче отсчетов сигнала, попадающих в зоны сегментов 1, 2, … квантующей характеристики;

шумы, возникающие из-за наличия зон ограничения квантующей характеристики;

шумы, вызванные погрешностями изготовления цифровых узлов.

Минимальному значению числа битов в кодовом слове соответствует такое значение напряжения ограничения, при котором шумы второй группы примерно равны шумам первой, когда уровень сигнала наибольший, т.е. при Pc = P2 должно обеспечиваться:

, (6)

где  - мощность шумов из-за зон ограничения;

Pш2 = 100,1 . (р2 –ан) . 10-3 (Вт) – предельно допустимая мощность шумов на выходе канала в ТНОУ.

Ошибка ограничения в данном случае равна

. (7)

Подставляя это значение в вышеприведенную формулу, после некоторых преобразований получим:

. (8)

Формула пригодна для нахождения отношения напряжения ограничения и эффективного напряжения, соответствующего верхней границе динамического диапазона сигнала, методом итераций или методом последовательных приближений. В качестве начального значения рекомендуется принять:

 . (9)

Расчет проводился в приложении EXСEL. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6

(i)

р2

ан

Рш.и.

Uогр / Uэфф2

Uогр / Uэфф2

1

5

45

10-9

4,27

4,342

2

5

45

10-9

4,28

4,341

3

5

45

10-9

4,29

4,341

4

5

45

10-9

4,30

4,340

5

5

45

10-9

4,31

4,340

6

5

45

10-9

4,32

4,339

7

5

45

10-9

4,33

4,339

Из полученных результатов выберем величину, отличающуюся во второй цифре после запятой.

Найденное отношение позволяет определить величину напряжения ограничения

 , (10)

1.5 Расчет m.

Согласно данным 3 шкалы квантования характеристика трехсегментная (в положительной ветви – двухсегментные) с параметрами:

 Входные напряжения, соответствующие верхним границам сегментов, обозначены соответственно через U1, U2.

Напряжение ограничения, соответствующее началу зоны ограничения квантующей характеристики, в данном случае равно Uогр = U2.

 В общем случае для сегментных шкал справедливо:

, (11)

.

, (12)

.

, (13)

 где N – число сегментов в положительной ветви квантующей характеристики 2 ≤ l ≤N :

.

Из пояснений к таблице 3 следует:

,

 Uогр = λ . 2m-1 . Δ1  тогда количество битов в кодовом слове может быть рассчитано по формуле

, (14)

Значение количества битов в кодовом слове .

Рассчитаем новое значение шага квантования в первом сегменте, значения шагов квантования в других сегментах и значения напряжений, соответствующих верхним границам сегментов.

Uогр = 2,96 В,  a m = 8, то λ =3,625;