Принципы работы усилителя и генератора. Измерение и тестирование фазового дрожания

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

Задача 1.1

Необходимо выполнить следующее по задаче 1.1:

1. Составить общую схему измерений частотной характеристики усилителя, на которой изобразить элементы генератора в виде блоков, а возбудителя его - принципиальной (электрической) схемой.

В соответствии с условием задачи необходимо составить блок-схему измерений частотной характеристики усилителя, на которой показать измеряемый объект и измерительные приборы и их соединение.

Амплитудно - частотная характеристика (АЧХ) является нормируемой метрологической характеристикой измерительных преобразователей. Согласно ГОСТ 8.009-72 («Нормируемые метрологические характеристики средств измерений») она должна представляться в виде графика (таблицы) номинальной амплитудно-частотной характеристики и наибольших допускаемых отклонений от номинальной характеристики.

Большинство измерительных преобразователей являются четырехполюсниками. К четырехполюсникам относятся и усилители электрических сигналов.

Существуют различные способы измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников. При отсутствии специализированных измерителей эта характеристика снимается с помощью измерительного генератора и электронного вольтметра подключенных по схеме, представленной на рис 1.

усилитель генератор частотный преобразователь



Рис 1. Блок-схема измерений частотной характеристики.

Для этого устанавливают на входе четырехполюсника некоторое напряжение Uвх, которое при дальнейших измерениях поддерживают неизменным. Затем последовательно, через некоторый интервал, изменяют частоту этого напряжения и измеряют электронным вольтметром соответствующее напряжение на выходе четырехполюсника. Полученное значение Uвых,i наносят в виде точек на плоскости в прямоугольной системе координат Uвых, f и соединяют эти точки плавной кривой.

Измерительные генераторы - это электронные устройства, формирующие электрические колебания заданной формы, частоты, заданной глубины модуляции и являются источниками переменного напряжения небольшой мощности. Частоту, форму сигналов, степень модуляции, величину выходного сигнала можно изменять и регулировать в заданных пределах.

Измерительные генераторы низкой частоты, в общем случае, выполняются по следующей структурной схеме:

Рис 2. Блок -схема измерительного генератора низкой частоты.

Г - Задающий генератор низкочастотных синусоидальных колебаний.

УН - Промежуточный усилитель напряжения.

УМ - Усилитель мощности,

V - Вольтметр для контроля величины выходного сигнала.

U-U/n - Аттенюатор (делитель напряжения).

В зависимости от схемы задающего генератора измерительные генераторы делятся на: LC - генераторы(задающий генератор с колебательным контуром), RC -генераторы (задающий генератор представляет собой резистивный усилитель с положительной обратной связью) и генераторы на биениях в котором разница двух сигналов называется биением.

Широкое распространение получили генераторы низкой частоты типа RC. Задающее устройство представляет собой усилитель низкой частоты с положительной обратной связью. Структурная схема показана на рисунке (рис.3):

Рис 3. Структурная схема задающего генератора типа RC.

Частоту генерируемого сигнала ѓ можно оценить следующим выражением:

ѓ²=1/(4р²R1·R2·C1·C2);

2. Объяснить назначение элементов блок-схемы генератора RC и дать их характеристику. Объяснить назначение схемы фазирующей цепочки и отрицательной обратной связи в схеме возбудителя генератора RC.

RC-генераторы. Благодаря простоте схемы и хорошим метрологическим характеристикам RC-генераторы получили широкое распространение для получения гармонических колебаний звукового и ультразвукового диапазонов частот. Задающий RC-генератор (рис. 4) представляет собой широкополосный резистивный усилитель, охваченный положительной и отрицательной частотно-зависимыми обратными связями.

Рис 4. Схема задающего RC- генератора.

Усилитель У, охваченный положительной обратной связью (ПОС), возбуждается при балансе фаз и балансе амплитуд. Баланс амплитуд обеспечивают с помощью регулировки коэффициента передачи в цепи положительной обратной связи усилителя, а баланс фаз для заданной частоты -- с помощью фазирующей цепи R1C1--R2C2, собранной по схеме делителя напряжения. Элементы фазирующей цепи подбирают таким образом, чтобы Rl = R2 = R и С1 = = С2 = С. Частота колебаний определяется параметрами фазирующей цепи f=1/(2RC).

На нужную частоту генератор настраивают, изменяя сопротивления сдвоенных резисторов R или емкости конденсаторов С. В практических схемах генераторов фиксированным (скачкообразным) изменением сопротивлений сдвоенных резисторов R1 и R2 устанавливают нужный поддиапазон частот, внутри которого частота изменяется плавно с помощью сдвоенного блока переменных конденсаторов С1 и С2. Имеются генераторы, у которых частоту плавно устанавливают с помощью сдвоенных переменных резисторов, а поддиапазоны переключают с помощью конденсаторов постоянной емкости.

Отрицательная обратная связь (ООС) обеспечивает стабилизацию режима работы задающего генератора. Реализуют ООС с помощью нелинейного делителя напряжения, состоящего из резистора R3 и нелинейного терморезистора R_t.

Применение нелинейного делителя напряжения обеспечивает зависимость коэффициента усиления усилителя У от выходного напряжения. Случайное повышение выходного напряжения вызовет дополнительный нагрев терморезистора и уменьшение его сопротивления R_t. Это повлечет за собой увеличение Uоос, уменьшение коэффициента усиления усилителя, а следовательно, и уменьшение выходного напряжения генератора. Задающие RC-генераторы применяют в генераторах звуковых частот ГЗ-102, ГЗ-109 и др. (частотный диапазон 20--20 000 Гц).

3. Определить напряжение на входе усилителя (на выходе генератора), если его входное сопротивление R_н =200 Ом, а показание вольтметра генератора U=10 B, суммарное затухание аттенюаторов генератора А =25 дБ.

Индикатор вольтметра генератора проградуирован в действующих напряжениях синусоидального напряжения при нагрузке 600 Ом. При заданной нагрузке R_н =200 Ом показания вольтметра должны быть соответственно умножены на коэффициент п=0,576 и составлять U=10*0,567=5,67В.

В задаче следует определить величину выходной мощности генератора по формуле:

.

Входное напряжение генератора зависит так же от суммарного затухания аттенюаторов. С учетом аттенюатора

,

где Р_ген - выходная мощность генератора без аттенюатора.

Тогда: > >

.

Задача 1.2

Построить графически интерференционные фигуры (фигуры Лиссажу), которые могут получиться на экране электронного осциллографа, если частоты синусоидальных напряжений, подведенных к пластинам электонно-лучевой трубки, находятся в отношении f_x: f_y=2:3, a значения начальных фаз равны а_х,=180^о а_у.=30^о. f_x, f_y - частоты напряжений, поданных соответственно на горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины; а_х< а_у - начальные фазы напряжений, поданных соответственно на горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины, град.;

Осциллограф имеет широкое применение в измерительной технике. Осциллограф по назначению радиоизмерительных приборов относится к группе С - приборам для наблюдения и исследования формы сигналов и спектров. В ряде случаев электронно-лучевой осциллограф используется не только как самостоятельный прибор, но и включается как составная часть в более сложную измерительную аппаратуру. Примерами этого могут служить измеритель частотных характеристик, измерители неоднородностей проводных линий связи и т.п.

Построение фигур Лиссажу выполняется в следующей последовательности: - построить с учетом исходных данных зависимости

U_x(f) = U sin(2nf_x + а_х) и U_y(f) = U sm(2nf_y + а_у).

Оси времени для U_x(t) и U_y(t) должны быть ориентированы вдоль координат X и У соответственно. Амплитуды напряжений U в каналах X и У принять равными между собой;

- задавая различные моменты времени равные по осям X и У найти отклонение электронного пятна на экране осциллографа и вычертить след движения пятна по экрану, т.е. получить фигуру Лиссажу.

При построении фигуры Лиссажу необходимо использовать число периодов напряжений, как задано в отношении f_x:f_y.

Рис 6. Построенная фигура Лиссажу.

Задача 1.3

Выполнить соединение приборов таким образом, чтобы на экране двухлучевого осциллографа наблюдались осциллограммы сигналов, подаваемые на входы YI и YII осциллографа в соответствии с вариантом приведенным на рис. 7. Начало развертки луча осциллографа должно начинаться в момент времени t=0. На схеме соединений указать параметры сигналов, способы запуска генераторов и синхронизации осциллографа. Привести осциллограммы всех используемых сигналов и сигналов синхронизации на выходах СИ задействованных генераторов.

Рис 7. Осциллограммы сигналов на входе двулучевого осциллографа.

В генераторе импульсов имеются выход (выходы) основных импульсов (ОИ), выход синхроимпульсов (СИ), вход синхроимпульсов (СИ). Генератор импульсов может вырабатывать на каждом выходе ОИ последовательности одиночных или парных импульсов с одинаковым периодом следования. На выходе СИ формируется последовательность коротких импульсов с тем же периодом, что и ОИ. Последовательность синхроимпульсов может использоваться для запуска других приборов, например, осциллографов, генераторов. Таким образом, обеспечивается синхронная работа ГИ и других устройств. Вход СИ используется для внешнего запуска ГИ.

Генератор импульсов может работать в режиме внутреннего запуска или в режиме внешнего запуска. При внутреннем запуске вход СИ отключен от ГИ, работает внутренний задающий генератор. Период сигнала на выходе задающего генератора определяет период следования импульсов на выходах ГИ. При внешнем запуске внутренний задающий генератор отключается. Период следования импульсов на выходах ГИ определяется периодом сигнала, подаваемого от внешнего генератора на вход СИ генератора импульсов. В качестве внешнего генератора может использоваться генератор синусоидальных сигналов или генератор импульсов, например, аналогичный рассматриваемому ГИ.

При формировании последовательности одиночных импульсов основные импульсы появляются на выходе ОИ с задержкой на т_вс относительно синхроимпульса на выходе СИ (рис. 8);

Рис 8. Режим внутреннего запуска

Выполним соединение приборов для получения осциллограммы, приведенной на рис. 7, строка Uyi с использованием двуканального генератора импульсов. Схема соединений приведена на рис. 9.

Решение задачи разобьем на два этапа. На первом этапе, используя генератор ГИ2, получим последовательность импульсов ОИ1 с параметрами в соответствии с заданием (строка Uyi), которые подадим на вход YI осциллографа и последовательность импульсов ОИ2 с параметрами в соответствии с заданием (строка Uyii), которые подадим на вход YII осциллографа.

Синхроимпульс на СИ2 появится одновременно с первым импульсом пары, (строка Усиг). Этими импульсами запускать осциллограф нельзя, так как по заданию развертка осциллографа должна начаться на 1 мс раньше в момент времени t=0.

Рис. 9. Схема соединений элементов для получения осциллограммы

Решим эту проблему на втором этапе с использованием генератора ГИ1 путем формирования двух сигналов. Одним запустим развертку осциллографа, другим, спустя 1 мс, - генератор ГИ2. Запуск развертки осциллографа выполним синхроимпульсом СИ1, генератора ГИ2 -- сигналом ОИ1. Задержка сигнала ОИ1 относительно СИ1 в 1 мс установлена в устройстве временного сдвига генератора ГИ1. Длительность и амплитуда импульса сигнала ОИ1 выбраны произвольно, так как принципиальной роли не играют.

Генератор ГИ1 включим в режим внутреннего запуска с периодом 6 мс, генератор ГИ2 - внешнего запуска, осциллограф - в режим внешней синхронизации.

Отметим, что существуют и другие варианты решения задачи с использованием одноканапьных генераторов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

На железнодорожном транспорте приняты следующие виды цифровых сетей:

- сеть первичная магистральная (МЦСС - магистральная цифровая сеть связи). Максимальная протяженность канала или тракта МЦСС составляет 10000 км;

- сеть первичная дорожная (ДЦСС - дорожная цифровая сеть связи). Максимальная протяженность канала или тракта ДЦСС составляет 1500 км;

- сеть первичная местная (СМП - сеть первичная местная). Максимальная протяженность канала или тракта СМП составляет 50 км.

Задача 2.1

Канал связи ПЦСТ организован по ВОЛС и походит по трем участкам: ДЦСС2 длинной 1315 км, СМП1 длинной 41 км, и СМП2 длинной 37 км. Определить долговременные нормы на показатели ошибок ESR и SESR, BBER для каждого участка и составного канала.

Долговременные нормы для канала или тракта определяются на основе общих расчетных (эталонных) норм для полного соединения на показатели ошибок международного соединения протяженностью 27500 км (МСЭ-Т, рекомендация G.821). Эти нормы обозначаются символом А и приведены в таблице 6 для соответствующего показателя ошибок и соответствующего цифрового канала или тракта.



Доля эксплуатационных норм на показатели ошибок для канала (тракта) длиной L км на магистральном, дорожном и местном уровнях первичной сети связи ОАО «РЖД» для определения долговременных норм приведена в таблице 7.

Порядок расчета долговременной нормы на показатель ошибок. Исходными данными для определения нормы на показатели ошибок, которым должен удовлетворять цифровой канал или тракт, являются:

- протяженность канала или тракта;

- вид участка первичной сети связи ОАО «РЖД», к которому относится тракт или канал;

- скорость передачи канала или тракта.

Определение норм на какой-либо показатель ошибок для канала (тракта) длиной L проводится по формулам:

ESR_d = А * С,

SESR_d =A/2*C,

BBER_d = А * С.

Значение А выбирается из таблицы 6 в зависимости от вила канала или тракта. Величина С выбирается в зависимости от протяженности и сложности заданного участка.

Канал (тракт) является простым. Длина заданного участка L, округляется в большую сторону для получения значения U по следующим правилам:

- для каналов магистрального уровня при L<1000 км до ближайшего числа, кратного 250 км, при 1000<L<2500 км до ближайшего числа, кратного 500 км.

- для каналов дорожного уровня при L<200 км до ближайшего числа, кратного 50 км, при L>200 км до ближайшего числа, кратного 100 км.

- для канала местной сети до ближайшего числа, кратного 5 км.

Для полученных значений длин каналов L¹ по таблице 7 определяются доли норм С, приходящиеся на этот канал в зависимости от того, какому участку первичной сети он принадлежит.

Для первого участка канала связи ПЦСТ ДЦСС2 длинной 1315 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,04*0,07=28*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,07=14*10^-5

BBER_d = А * С=0,0002*0,07=14*10^-6

Для второго участка канала связи ПЦСТ СМП1 длинной 41 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,04*0,0675=27*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,0675=13,5*10^-5

BBER_d = А * С=0,0002*0,0675=13,5*10^-6

Для второго участка канала связи ПЦСТ СМП1 длинной 37 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,04*0,06=24*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,06=12*10^-5

BBER_d = А * С=0,0002*0,06=12*10^-6

Задача 2.2

Определить пороговое значение S, при превышении которого первичный сетевой тракт STM-4 не вводится в эксплуатацию. Тракт проходит по ВОЛП и состоит из трех участков МЦСС2 длинной 5250 км, ДЦСС1 длинной 351 км, и ДЦСС2 длинной 1015 км.

Основой определения оперативных норм для канала или тракта являются общие расчетные нормы для полного соединения на показатели ошибок для международного соединения протяженностью 27500 км, приведенные в таблице в столбцах В для соответствующего показателя ошибок и соответствующего цифрового канала или тракта.

Общие расчетные нормы на показатели ошибок для международного соединения протяженностью 27500 км

Вид тракта (канала)	Скорость кбит/с	Оперативные нормы (В)
		ESR	SESR
СТМ-4	622 000	-	0,001

Доля расчетных эксплуатационных норм показателей ошибок тракта (канала) ПЦИ длиной L км на магистральной, дорожной и местной сетях связи для определения оперативных норм:

МЦСС L=5250 <7500 D1=0,11

ДЦСС1 L=351 <400 D2=0,02

ДЦСС2 L=1015 <1100 D2=0,055

Для анализа результатов контроля определяется пороговое значение S числа ES и SES за период наблюдения Т. Нормы на качественные показатели при вводе в эксплуатацию BISPO и допустимые пределы S для каждого события (ES и SES) рассчитываются на основе нормы BIS, которая устанавливается в два раза жестче, чем BISO.

Расчет пороговых значений проводится отдельно для каждого показателя. В формулах указывать для какого показателя проводится расчет в виде индекса при величинах. Например, RPO_ES, RPO_SES, B_ES, B_SЈS и т.п. Расчет выполняется в следующем порядке.

1. Определяется среднее допустимое число ES или SES за период наблюдения:

RPO=B*T*D,

где: В - общая норма на соответствующий показатель

Т=1с - период измерения (в секундах),

D - суммарное значение доли общей нормы.

-для канала МЦСС L=5250 <7500 D1=0,11

- для канала ДЦСС1 L=351 <400 D2=0,02

- для канала ДЦСС2 L=1015 <1100 D2=0,055

Полученные значения D суммируются: D=0,11+0,02+0,055= 0,185.

Полученное суммарное значение D не должно превышать для МЦСС 20%, для ДЦСС - 7,5%. Для канала или тракта, проходящего по МЦСС и двум ДЦСС, - 35%, для канала или тракта, содержащего канал (тракт) МЦСС, два канала (тракта) ДЦСС, два канала (тракта) СМП - 50%.

Тогда RPO=B*T*D,=0,001*1*0,185=

2. Определяется пороговое значение BISO для тракта:

BISO = k* RPO,

щек- коэффициент, определяемый назначением эксплуатационного контроля. Значения коэффициента к для различных условий испытаний системы передачи, сетевого тракта или ОЦК приведены в таблице 11.



3. Определяется норма на качественные показатели при вводе в эксплуатацию BISPO:

4. Определяются отклонения от нормы по формуле:

5. Определяются пороговые значения S по формуле:

S=BISPO-D

6. Округляются все значения S до ближайшего целого числа 5 0.

В данной контрольной работе расчет пороговых значений показателей ошибок в трактах синхронной цифровой иерархии (СЦИ) с использованием

STM проводить в том же порядке, как для плезиохронной (ПЦИ) цифровой иерархии, рассмотренной выше, несмотря на то, что параметр к для некоторых случаев еще изучается.

Задача 2.3

1. Определить сетевую предельную норму на дрожание фазы на иерархическом стыке.

2. Определить сетевую предельную норму на дрейф фазы на иерархических стыках за период наблюдения S.

3. Определить допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах для заданного стыка и частоты f дрожания и дрейфа фазы,

4. Ответить на вопрос:

4.1 Как измерить фазовое дрожание осциллографическим методом?

4.2 Как измерить фазовое дрожание методом фазового детектора?

4.3 Как измерить фазовое дрожание по критерию увеличения коэффициента ошибок?

4.4 Как измерить фазовое дрожание по критерию появления ошибок?

4.5 Понятие и оценка дрожания и дрейфа фазы в цифровых системах связи.

Методические указания к выполнению задачи 2.3, Задача включает 4 задания. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 12.

Исходные данные к задаче 2.3

Таблица 12

№ задания		Последняя цифра шифра
		1	2	3	4	5	б	7	8	В	0
1.	Тракт	ОЦК	ПЦСТ	ВЦСТ	ТЦСТ	ЧЦСТ	STM-1	STM-4	STM-16	ОЦК	ПЦСТ
2.	S, час	3	5	7	10	12	15	17	4	6	6
3.	Тракт	ВЦСТ	ТЦСТ	ЧЦСТ	STM-1	STM-4	ТЦСТ	ОЦК	ПЦСТ STM-1	STM-16
	F. кГц	0,8	10,8	1000	0,5	0,05	0,4	0,115	0,003	2500	10
4.		4.2	41	4.5	4.3	4.4	4.1	4.2	4.4	4.3	4.5

При выполнении заданий рекомендуется обратиться к источникам [7,8]. Ответы должны быть развернутые.

12. НОРМЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ДРОЖАНИЯ И ДРЕЙФА ФАЗЫ

12.1. Виды норм

Нормы на показатели дрожания и дрейфа фазы включают в себя сив дующие виды [7]:

- сетевые предельные нормы на иерархических стыках:

* для дрожания фазы;

* дрейфа фазы;

- предельные нормы на фазовое дрожание цифрового оборудовании

* допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах;

* максимальное выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания;

* характеристики передачи дрожания и дрейфа фазы;

- нормы для фазового дрожания цифровых участков:

* нижний предел допустимого входного фазового дрожания;

* характеристика передачи фазового дрожания;

* выходное фазовое дрожание в отсутствие фазового дрожании мл входе.

Эти показатели не относятся к статистическим параметрам, и дни их проверки не требуется длительных испытаний.

12.1.1. Сетевые предельные нормы на фазовое дрожание на выходе тракта (на иерархическом стыке)

Измерительное оборудование подключается на выходе трактов передачи в местах иерархических стыков. Нормы должны соблюдаться независимо О[ количества оборудования, включенного в тракт перед стыком. Пример точек подключения измерителей фазового дрожания показаны на рис. 10

Рис. 10

12.1.2. Сетевые предельные нормы на дрейф фазы

В настоящее время эти нормы не установлены. Определены предельные значения для стыков сетевых узлов.

Максимальная ошибка временного интервала на стыках любых сетевых узлов за период наблюдения в S секунд не должна превышать: * S<10⁴ - эта область требует дальнейшего изучения;. S>10⁴ -МОВИ = (10² S +10000) не.

12.1.3. Предельные нормы на фазовое дрожание цифрового оборудования

Допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах (устойчивость к фазовому дрожанию). Данный показатель определяет, насколько приемник способен восстанавливать исходный сигнал при наличии дрожания фазы и определяется амплитудой поданного на вход оборудования синусоидально-модулированного ФМ сигнала, который вызывает соответствующее увеличение ошибок. С этой целью необходимо выполнить измерения коэффициента ошибок при наличии сигнала с дрожанием фазы. При этом устойчивость к дрожанию фазы определяется с использованием полей допуска, каждый из которых, в свою очередь, зависит от области функционирования оборудования.

Как правило, для каждой скорости передачи задается соответствующее поле допуска устойчивости к входному дрожанию фазы, а в некоторых случаях - и два поля с тем, чтобы была возможность оценивать влияние различных типов регенераторов. При этом разница между полем допуска и действительной кривой устойчивости оборудования представляет собой запас по дрожанию фазы.

Устойчивость цифрового оборудования к фазовому дрожанию определяется следующим образом.

Любое цифровое оборудование различных иерархических уровней должно без существенного ухудшения в работе оборудования выдерживать на его входе цифровой псевдослучайный испытательный сигнал, модулированный синусоидальным дрейфом и дрожанием фазы с амплитудно-частотной зависимостью (рис. 31), предельными нормами (табл. 12).

Состав характеристики устойчивости к фазовому дрожанию определяется многими факторами [2], отмеченными цифрами на рис. 11.

Точки подключения генераторного и измерительного оборудования показаны на рис. 12.

Рис. 11. Нижний предел максимально допустимого входного дрожания и дрейфа фазы: 1 - ширина полосы ФАПЧ демультиплексора; 2 - влияние эластичного буфера демультиплексора; 3 - полоса подстройки мультиплексра; 4 - влияние буфера мультиплексора; 5 - ширина полосы цепи восстановления синхронизации демультиплексора; 6 - влияние входной цепи мультиплексора

Рис. 12.

Максимальное выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания определяется требованиями на конкретные виды оборудования. Нормы не должны превышать максимально-допустимые сетевые нормы.

Характеристики передачи дрожания и дрейфа фазы (преобразование фазового дрожания). Преобразование дрожания фазы представляет собой изменение его уровня при передаче со входа на выход тестируемого устройства и определяется отношением амплитуд синусоидального дрожания фазы на выходе и входе оборудования. Характеристики преобразования дрожания фазы помогают удостовериться в том, что оборудование в системе не приведет к увеличению уровня дрожания фазы п любой части спектра. Так как ряд последовательных устройств, каждое из которых увеличивает дрожание фазы, может привести к образованию неуправляемого уровня дрожания фазы, определяют поле допуска дрожания фазы после последнего преобразования для различных скоростей пере дачи и типов регенераторов. Требования к преобразованию дрожания фа зы в схеме восстановления тактовой частоты обычно допускают его небольшое увеличение до предельной частоты, за которой дрожание фазы необходимо ослаблять. Как правило, сбои в оборудовании имеют место вблизи граничной частоты схемы восстановления тактовой частоты. Измерение вносимого дрожания фазы осуществляется посредством одновременного определения его уровней на входе и выходе тестируемого устройства.

Типичная характеристика передачи фазового дрожания приведена на рис. 13. Значения уровней х и у и частоты U, Ч, %, Ь определяются в требованиях на конкретные виды оборудования. В любом случае норма на уровень усиления передачи (увеличение дрожания) не должна превышать 1 дБ. Для линейных участков со скоростью передачи 2048 кбит/с на внутризоновой сети допускается большее значение усиления фазового дрожания - в 3 дБ [7].

Норма для дрейфа фазы подлежит разработке [7].

Рис. 13

12.1.4 Нормы для фазового дрожания цифровых участков

Нормы для фазового дрожания относятся к условным эталонным участкам протяженностью 280 км для магистральных сетей, 50 км для внутридневных сетей. Только несколько участков могут быть соединены последовательно. Схема измерения фазового дрожания цифрового участка приведена на рис. 14.

Рис. 14

Для цифровых участков нормируются:

1) нижний предел допустимого входного фазового дрожания определяется как для цифрового оборудования, в соответствии с табл.12 и рис. 31;

2) характеристика передачи фазового дрожания. Максимальное усиление функции передачи фазового дрожания не должно превышать 1 дБ;

3) выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания. Норма определяется по табл. 13.

Хотя измерения дрожания фазы проводятся на цифровых сигналах, природа самих измерений тяготеет к аналоговым методам измерений. Так, самые распространенные методы измерения дрожания фазы обычно предусматривают пользование осциллографа, фазового детектора или оборудования, способного восстанавливать фазомодулированный сигнал.

Осциллографический метод

В результате наличия искажений и действия помех в каналах связи (рис.15) форма передаваемого сигнала не соответствует принимаемому.

Фронт принимаемого сигнала показан пунктиром (два варианта). Пороговое устройство на выходе канала восстанавливает форму (фронт) сигнала. Изменение знака сигнала при восстановлении определяется при пересечении принятым сигналом порогового уровня. Этот момент пересечения называется значащим моментом восстановления (ЗМВ). В идеале он должен соответствовать моменту восстановления (MB) - идеальному моменту времени, где должно произойти изменение знака восстанавливаемого сигнала. Несоответствие ЗМВ и MB служит оценкой величины фазового дрожания, что положено в основу осциллографического метода измерения.

Рис. 15

Схема измерения приведена на рис. 16. Независимый от дрожания фазы сигнал запуска развертки осциллографа формируется источником тактовой частоты ТЧ, частота которого равна частоте тестируемой последовательное.

Рис. 16. Измерение дрожания фазы осциллографа наблюдается при помощи осциллографа

В результате на экране гак называемая глазковая диаграмма [3, 9], принцип построения которой приведен на рис. 17.



Рис.17

Информационная последовательность разбита по три бита и представлена слева. В центре расположены идеальные сигналы на выходе передатчика в соответствии с цифровым кодом. Принятые из линии сигналы показаны справа. Синхронизация осциллографа осуществляется с частотой в три раза меньше тактовой. Таким образом, на экране наблюдаются сигналы по три бита. В строке «суперпозиция» показаны сигналы, наложенные друг на друга. Это можно обеспечить в запоминающих осциллографах. В укрупненном масштабе глазковая диаграмма приведена на рис. 18. Величина фазового дрожания определяется «размытостью» значащих моментов восстановления. Пороговый уровень совпадает с осью t.

Рис.18

Метод измерения с использованием осциллографа имеет несколько ограничений. Во-первых, максимальная амплитуда дрожания фазы, которая может быть измерена, ограничена 1 ЕЙ. Во-вторых, из-за высокого уровня собственных шумов осциллографа этот метод обладает низкой чувствительностью. Кроме этого, данный метод не дает никакой информации относительно спектральных характеристик или характера изменения дрожания фазы.

Метод фазового детектора

Многие ограничения схемы измерения дрожания фазы с помощью осциллографа могут быть преодолены в схеме с использованием фазового детектора (рис. 19), который сравнивает фазу восстановленного тактового сигнала тестируемого устройства или оборудования со свободным от дрожания фазы источником тактового сигнала. В этом случае напряжение на выходе фазового детектора пропорционально дрожанию фазы сигнала с восстановленной тактовой частотой, причем диапазон метода фазового детектора может быть расширен за пределы 1 ЕЙ с использованием делителя частоты.

Собственное дрожание фазы в этом случае измеряется путем подключения к выходу фазового детектора вольтметра с соответствующими ПФ или анализатора спектра. Для измерения преобразования дрожания фазы к выходу фазового детектора может быть подключен также сетевой анализатор.

Рис. 19

Метод фазового детектора создает основу для множества устройств измерения дрожания фазы, отличается простотой использования и обеспечивает быстрое измерение собственного фазового дрожания. Однако существует несколько ограничений в использовании данного метода. Система измерения дрожания фазы, использующая фазовый детектор, обычно состоит из специализированного устройства, работающего только на определенных скоростях передачи данных. Кроме этого, точность измерения преобразования дрожания фазы при помощи сетевого анализатора может быть недостаточна для того, чтобы гарантировать точность, соответствует требованиям используемого стандарта. Наконец, этот метод требует использования дополнительного источника тактового сигнала в качестве образцового сигнала для фазового детектора.

Тестирование фазового дрожания по критерию увеличения коэффициента ошибок

Допустимое значение фазового дрожания на заданной частоте определяется как амплитуда фазового дрожания, удваивающего коэффициент ошибок Кош, что обусловлено определенным уменьшением отношения сигнал/шум. Схема измерения приведена на рис. 20.

Аппаратура, обозначенная пунктирными линиями, используется по желанию. Дополнительный частотный синтезатор обеспечивает более точное определение частот, используемых для измерения. Дополнительный приемник фазового дрожания может применяться для контроля амплитуды вырабатываемого фазового дрожания.

Измерения проводятся в два этапа. При этом определяются два значения Кош в зависимости от отношения сигнал/шум в эталонных точках измеряемого объекта.

Первый этап. При нулевом фазовом дрожании (переключатель S2 установлен в нижнем положении, сигнал на выходе генератора Sin сигнала отсутствует) к сигналу (псевдослучайная последовательность) добавляется шум или сигнал ослабляется до получения нужного первоначального Кош (не менее 100 ошибок в секунду). Коэффициент ошибок измеряется приемником цифровых сигналов. Затем шум или затухание сигнала снижается до момента, когда Кош уменьшится в 2 раза.

Второй этап. В испытательный сигнал вводится фазовое дрожание. Для этого на определенной частоте увеличивается амплитуда сигнала на выходе генератора синусоидального сигнала, которая преобразуется модулирует по фазе псевдослучайную последовательность, до момента получения первоначально выбранного значения Кош.

Рис.20

Введенное эквивалентное фазовое дрожание и есть допустимое значение фазового дрожания.

При измерении по шлейфу тактовая частота (хронирующий сигнал) подается на генератор фазового дрожания, который управляет генератором цифровых сигналов (переключатели S1 и S2 установлены в верхнем положении).

Тестирование фазового дрожания по критерию появления ошибок

Допустимое значение фазового дрожания определяется на заданной частоте как наибольшая амплитуда фазового дрожания, при увеличении которой в последовательных 30-секундных интервалах измерений имеют место не более двух секунд с ошибками.

Метод заключается в регулировке частоты фазового дрожания испытательного сигнала, обеспечивающий тот или иной критерий появления ошибок, и включает следующие этапы.

1. Исключение амплитуды фазового дрожания, при котором прекращается безошибочная работа измеряемого объекта.

2. Измерение отдельных секунд с ошибками в течение 30 секунд при каждом увеличении амплитуды фазового дрожания, начиная с области, установленной в п. 1.

3. Определение наибольшей амплитуды фазового дрожания, при которой общее число секунд с ошибками не превышает двух.

4. Повторение п. 2 и 3 для необходимого количества частот фазового дрожания, требуемых для определения характеристики фазового дрожания. Схема измерения приведена на рис. 21.

Рис.21

Тестирование на соответствие допустимого фазового дрожания установленным нормам

Тестирование осуществляется путем установления частоты и амплитуды фазового дрожания по шаблону с последующим контролем отсутствия нормированного снижения показателя ошибок. Последовательность процедур следующая.

1. Проверьте, что измеряемый объект работает без ошибок.

2. Установите амплитуду и частоту фазового дрожания согласно одной из точек шаблона.

3. Подтвердите отсутствие секунд с ошибками при измерении по критерию появления ошибок или подтвердить, что нормированное снижение показателя ошибок не достигнуто при измерении по критерию ухудшения коэффициента ошибок.

4. Повторите операции 2 и 3 по достаточному числу точек шаблона для того, чтобы удостовериться в соответствии шаблону допуска на фазовое дрожание.

Размещено на Allbest.ru

...