Распространение сигналов в линиях связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Ознакомление с лабораторным стендом по исследованию распространения сигналов в линиях связи



Цель работы: ознакомление с лабораторным стендом по исследованию распространения сигналов в линиях связи, изучение его характеристик и получить видеоизображение на мониторе через волоконно-оптических, коаксиальных и симметричных кабелях «витая пара».

Теоретическая справка

Стенд предназначен для изучения распространения сигналов в волоконно-оптических, коаксиальных и симметричных кабелях «витая пара».

Стенд выполняется в виде настольного прибора;

кабель связь сигнал витой

Рис.1. Передняя панель стенда

Органы управления, основные блоки и разъемы расположены на лицевой панели и являются не разъемными в процессе работы со стендом;

Вспомогательные блоки (источник помех, блок питания, симметрирующие устройства) расположены внутри блока;

Мерные отрезки оптического, коаксиального и симметричного кабеля «витая пара» свернуты в бухту совместно с изучающей петлей источника помех. Все кабели расположены внутри корпуса стенда и оканчиваются стандартными разъемами, размещенными на передней панели.

Внешний вид передней панели приведен на рис.1.

Волоконно-оптическая линия связи (1), включающая:

Передающую телевизионную камеру (5), выходной сигнал из которой передается на разъем «Выход видео»;

Электронно-оптический преобразователь (6). Выходной электрический сигнал для этого преобразователя подается на один из разъемов «Вход», расположенных рядом с преобразователями. Выходной оптический разъем, расположенный на преобразователе;

Устройство для внесения неоднородностей в стык оптического кабеля (7);

Оптоэлектрический преобразователь (8), входной оптический и выходной электрические разъемы расположены на корпусе преобразователя;

Контрольный видео монитор (9), входной сигнал для видеомонитора должен подаваться на разъем «Вход монитора»;

Мерный отрезок оптического кабеля.

Все элементы и органы управления волоконно-оптической линией связи ограниченны контурной линией.

Линия связи на симметричной «витой паре» с волновым сопротивлением 100 Ом (3), состоящая из:

Входных разъемов «Вход»;

Переключателя согласующего выходное сопротивление генератора со входом линии «Нагрузка генератора»;

Мерных отрезков кабеля, оканчивающихся стандартными разъемами на передней панели;

Контрольных разъемов, которые с помощью соединителей можно подключать к любому участку линии;

Нагрузки линии, обеспечивающих фиксированное значение, равное волновому и плавное изменение в пределах от 0 до 2 Ом.

Все элементы и органы управления линией связи ограниченны контурной линией.

Линия связи на коаксиальном кабеле с волновым сопротивлением 75 Ом (4) по конструкции и идеологии близки к линии на «витой паре».

Встроенный генератор помехи, формирующий импульсы тока прямоугольной формы, питающие индукционную катушку (2). На переднею панель выведен тумблер включения генератора и разъем для синхронизации осциллографа импульсами генератора.

Все соединения и измерения производится с помощью прилагаемых соединителей, стыкуемых в стандартные разъемы.

Стенд позволяет:

Проведение качественной оценки TV сигнала при передаче его через оптическую, коаксиальную или симметричную линию связи;

Измерение допустимых неоднородностей в разъемах оптического кабеля;

Измерение полосы пропускания оптоэлектрических преобразователей;

Определение волнового сопротивления коаксиального и симметричного кабеля;

Определение затухания коаксиального и симметричного кабеля;

Произвести сравнительную оценку помехозащищенности линии в условиях воздействия внешних электромагнитных полей.

Технические данные стенда:

Волновое сопротивление коаксиального кабеля 75 Ом

Волновое сопротивление симметричного кабеля «Витая пара» 100 Ом

Максимальная длина модулированной линии связи на кабелях 100 м

Для выполнения лабораторных работ используется осциллограф модели GOS-620FG, его изображение показано на рис 2.



а) передняя панель осциллографа

б) задняя панель осциллографа

Рис.2 расположение органов управления осциллографа модели GOS-620FG.

Назначение и расположение органов управления (передняя панель):

(1) CAL выход калибратора 2В и частотой 1кГц

(2) INTEN (яркость) Регулирует яркость изображения

(3) FOCUS (фокус) Регулировка фокуса изображения

(4) TRACE ROTATION (поворот) Регулировка изображения параллельно линиям шкалы.

(5) Индикатор сетевого питания

(6) POWER (выключатель сетевого питания). Когда этот выключатель включен, загорается индикатор (5)

(7) VOLTS/DIV (вольт/дел) Устанавливает коэффициент отклонения 1-го канала от 5мВ/дел до 5В/дел в 10-ти диапазонах

(8) CH 1 (X) (Канал 1) вход канала 1. В режиме X-Y, входной канал X-оси.

(9) VARIABLE (плавно) Плавное изменение коэффициента отклонения 1-го канала с перекрытием не менее чем в 2.5 раза в каждом положении переключателей в/дел. Когда ручка вытянута (режим 5 раз) происходит увеличение амплитуды в 5 раз.

(10) AC-DC-GND Переключатель режимов входа усилителя. AC:закрытый вход, DC:открытый вход, GND:вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется.

(11) POSITION (положение) Регулировка положения луча 1-го канала по вертикали.

(12) ALT/CHOP Когда кнопка отжата в 2-х канальном режиме, режим работы коммутатора выбирается автоматически исходя из положения ручки время/дел. При нажатии на кнопку коммутатор принудительно переключается в режим попеременный.

(13) CH1 DC BAL балансировка канала 1

(14) VERT MODE (режимы) Переключатель режима работы усилителя в положениях: CH 1:на экране наблюдается сигнал канала 1; CH 2:на экране наблюдается сигнал канала 2; ALT:на экране наблюдаются изображения сигналов обоих каналов; ADD:на экране наблюдается алгебраическая сумма или разность (при нажатии кнопки CH 2 INV) сигналов каналов 1 и 2.

(15) GND гнездо подключения заземления

(16) CH 2 INV (инвертирование в канале 2) Инвертирование сигнала в канале 2

(17) CH2 DC BAL балансировка канала 2

(18) AC-DC-GND Переключатель режимов входа усилителя. AC:закрытый вход, DC:открытый вход, GND:вход усилителя отключается от источника сигнала и заземляется.

(19) POSITION (положение) Регулировка положения луча 2-го канала по вертикали.

(20) CH 2 (Y) (Канал 2) вход канала 2. В режиме X-Y, входной канал Y-оси.

(21) VARIABLE (плавно) Плавное изменение коэффициента отклонения 2-го канала с перекрытием не менее чем в 2.5 раза в каждом положении переключателей в/дел. Когда ручка вытянута (режим 5 раз) происходит увеличение амплитуды в 5 раз.

(22) VOLTS/DIV (вольт/дел) Устанавливает коэффициент отклонения 2-го канала от 5мВ/дел до 5В/дел в 10-ти диапазонах.

(23) SOURCE (источник) Выбирает режим внутренней синхронизации и внешней. CH 1 (канал 1) (X-Y): Развертка синхронизируется сигналом с 1-го канала. CH 2 (канал 2): Развертка синхронизируется сигналом со 2-го канала.

(24) EXT TRIG IN вход сигнала внешней синхронизации

(25) TRIGER MODE выбор режима работы запуска развертки

AUTO если нет сигнала синхронизации или он меньше 25 Гц, развертка переходит в автоколебательный режим

NORM развертка запускается только при наличии входного сигнала

TV-V синхронизация по вертикали (по кадрам)

TV-H синхронизация по горизонтали (по строкам)

В обоих режимах полярность сигнала должна быть отрицательной

(26) SLOPE (полярность). Переключатель полярности синхронизирующего сигнала.

“+”: Развертка синхронизируется положительным перепадом исследуемого сигнала.

“--”: Развертка синхронизируется отрицательным перепадом исследуемого сигнала.

(27) TRIG.ALT: Развертка поочередно синхронизируется сигналом с 1-го и 2-го каналов.

LINE (сеть): Развертка синхронизируется от сети

EXT (внешний): Развертка синхронизируется внешним сигналом

(28) LEVEL (уровень). Выбирает уровень исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развертки.

(29) TIME/DIV (время/дел). Устанавливает коэффициент развертки от 0.2 мкс/дел до 0.5 с/дел 20-ти ступенями. При переводе в положение X-Y обеспечивает наблюдение фигур Лисажжу.

(30) SWP.VAR (развертка плавно). Обеспечивает плавную регулировку коэффициента развертки с перекрытием 2.5 раза в каждом положении переключателя время/дел.

(31) 10 MAG (увеличение в 10). Скорость развертки увеличивается в 10 раз.

(32) POSITION (положение). Перемещает изображение по горизонтали.

(33) FILTER (фильтр)

(34) Z ВХОД. Вход для подачи сигнала модулирующего яркость луча.

(35) CH 1 (Канал 1) Signal Output. Выход сигнала 1, с напряжением приблизительно 20 мВ/дел при нагрузке 50 Ом, для подключения частотомера или другого измерительного прибора.

(36) Вход сетевого напряжения

(37) Предохранители.

(38) Ножки осциллографа

(39) GENERATOR OUTPUT. Выход генератора 50 Ом.

(40) WAVERFORM SELECTOR. Форма сигнала может быть изменена нажатием на кнопку, в последовательности синус-треугольник-прямоугольник-синус.

(41) OUTPUT WAVERFORM DISPLAY. Индикатор формы сигнала.

(42) FREQ RANGE. Установка диапазона частоты выходного сигнала. При нажатии на кнопку выбирается диапазон 1МГц, 100кГц, 1кГц, 100Гц и 1Гц.

(43) FREQUENCY RANGE DISPLAY. Индикатор диапазона.

(44) FREQUENCY. При вращении ручки происходит плавная перестройка частоты.

(45) AMPLITUDE/DC LEVEL. Вращение ручки изменяет амплитуду выходного сигнала. Если вытянуть ручку на себя и вращать, к выходному сигналу добавляется постоянная составляющая.

Недостатки витой пары:

Относительно высокие частотные потери и фазовые искажения в спектре передаваемого видеосигнала. Например, при передаче на расстояние 1000м сигнал частотой 4 МГц ослабляется на 40-50 дБ в зависимости от используемой марки витой пары. Относительно высокое омическое сопротивление витой пары. Передача электропитания для видеокамеры возможна на дистанции до 600м.Вне помещения и на промышленных объектах необходимо использовать только экранированную витую пару с обязательным заземлением экрана. Неэкранированные витые пары допускается использовать в качестве линий связи только в помещении при отсутствии сильных внешних электрических полей и на короткие дистанции. Подробнее смотрите статью «Основные причины выхода из строя систем видеонаблюдения». Для уменьшения затухания видеосигнала проводники витой пары должны быть из меди диаметром 0,4ч0,5 мм. Кабели витой пары с омедненными стальными проводниками (например, «полевой кабель» П-274М) лучше не применять из-за потерь более 80 дБ/км в верхней области спектра видеосигнала.

Волоконно-оптические системы связи имеют ряд достоинств:

Высокая скорость (от 10 Гбит/сек)

Надежность (оптоволокно не портится от действия внешней среды, исключены помехи, к тому же они имеет слабое электромагнитное воздействие)

Высокая пропускная способность, за счет чего большие объемы информации передаются за весьма короткое время.

Расстояния, на которые можно передавать данные посредством оптоволокна могут быть большими

Безопасность информации (данные напрямую передаются с одной точки в другую, врезаться в кабель с оптоволокна практически невозможно, соответственно данные не передаются третьим лицам)

Масса и форма кабеля небольшие

Стойкость к химическому влиянию и пожаробезопасность

Важнейшее свойство оптического волокна - устойчивость к ворам металла, оптоволоконный кабель в отличие от медных кабелей нельзя сдать в пункт приема металлолома

Недостатки:

Волокно является довольно хрупким материалом (устанавливая кабель необходимо быть осторожным, так как при изгибе оно может сломаться)

Для преобразования сигнала нужно иметь специальное оборудование

При разрыве, волокно практически не подлежит ремонту (как правило, менять приходится целый участок кабеля)

Старое волокно со временем мутнеет.

Преимущества коаксиального ка6еля:

* Широкополосный кабель может использоваться для передачи речи, данных, радио, телевидения и видео.

* Кабель относительно просто устанавливать.

* Коаксиальные кабели имеют доступную цену по сравнению с другими типами кабелей.

* Высокочастотные приложения (до 4 ГГц на расстояниях до нескольких сотен метров).

* Широкая полоса пропускания.

* Стабильные характеристики для широких рабочих областей частот.

* Сравнительно малое затухание.

Недостатки:

* Он легко повреждается и иногда с ним трудно работать, особенно в случае толстого коаксиального кабеля.

* С коаксиальным кабелем труднее работать, чем с кабелем на витой паре.

* Некоторые толстые коаксиальные кабели дороже устанавливать, особенно если их нужно проложить через существующие проводки для кабелей.

* Коннекторы могут быть дорогими.

* Коннекторы трудно устанавливать.

* Коаксиальный кабель предоставляет ограниченную по сравнению с оптоволокном полосу пропускания.



Вывод

Среди трех кабелей первым по качеству изображения был оптоволоконный (изображение более чётко и контрастнее), вторым по качеству изображения был коаксиальный ка6ель (без помех), третьим по качеству изображения была витая пара (с помехами). Оптоволоконный кабель имеет чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности, и отсутствуют излучения, имеет высокую пропускную способность. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение, имеет широкую полосу пропускания. У витой пары UTP провода скручиваются между собой с целью уменьшения наводок, и он неэкранированный.

Размещено на Allbest.ru

...