Физические процессы при пеpедаче импульсных сигналов.

Для выявления качественной картины распрострастранения им­пульсных сигналов в линии связи предположим, что коэффициент затухания цепи не зависит от частоты (а = const), a коэффициент фазы - линейная функция частоты ). Такими качествами обладают цепи, y которых первичные параметры удовлетворяют так называемому условию Хевисайда LC=CR (при этом

Если такая цепь нагружена согласованно, то комплексные ам­плитуды напряжений и токов в ней определяются уравнениями

При принятом условии сигналы по цепи будут передавать без искажения их формы, так как при все частотные составляющие сигнала распространяются вдоль цепи c одной и той же скоростью и в любой данной точке цепи ис­пытывают одинаковое затухание e^-αx.

B реальных цепях в общем случае коэффициент затухания яв­ляется частотно-зависимым (3.47), a коэффициент фазы имеет нелинейность в низкочастотном диапазоне. Поэтому при передачe импульсных сигналов по реальным цепям возникают не только изменения их амплитуды, но и искажение формы.

Для оценки качества передачи по целям импульсных сигналов пoльзуются ее временными характеристиками передачи (ВХП) переходной функцией h(t) или импульсной переходной функцией g(t)=dh(г)/d t.

С физической точки зрения h(t) -- напряжение на выходе цепи пpи воздействии на его вход единичного скачка напряжение U_вх(t) = 1(t); g(t) - напряжение на выводе цепи при воздействии на ее вход прямоугольного импульса в виде дельта-функции (δ(t)) При этом из теории электрических цепей известно, что частотны< и временные хаpактеристики цепи взаимно связаны и могут быте выражены друг через друга преобразованиями Лапласа или Фурье.

3.7. Переходные и импульсные характеристики
кабельных цепей.

Для оценки искажений импульсных сигналов при передаче их по кабельным цепям нeобходимо иметь импульсные и переход­ные характеристики цепей. При определении переходных и им­пульсных характеристик комплексный коэффициент передачи согласованно нагруженной цепи в операторной форме может быть представлен выражением

В диапазоне работы высокочастатных кабелей потери в ди­электрике пренебрежимо малы по сравнению c потерями в про­водниках цепей, поэтому согласно (3.47)

Тогда комплексные L-отображения реакции цепи на скачок напряжения и дельта-импульс будут сoответственно равны:

Найдем обратные преобразования Лапласа от функций F(p) и F^’(р). На основании свойств преобразований Лапласа первый множитeль е^-αl вносится за знак преобразования как не зависящий от р. Второй множитель на основании теоремы o сдвиге даeт сдвиг по оси t на величину t_з ,что соответствует запаздыванию сигнала. Третий множитель определяется по таблицам функций Лапласа. Для функции Ф(z), называемой интегралом вероятности, есть таблицы [9].

Таким образом, окончательное решение будет

Из (3.54) видно, что между величинами ln(а) и 1n(f) существует линейная зависимость, поэтому затухание может быть взято при любой частоте f_n.

Импульсная характеристика, являющаяся оригиналом выражения (3.52), имеет вид:

Для удобства пользования выражениями (3.53) и (3.55) в ин­женерных расчетах переходную и импульсную характеристики нормализуют. Для этого вводят безразмерную величину q=t₁/N .

Тогда выражения примут вид:

Графики этих функций приведены на рис. 3.10, a.

Для нахождения графика переходной функции h(t₁) конкрет­ной кабельной цепи сначала вычисляют величину N по (3.54), a затем значения по оси абсцисс (рис. 3.10) умножают на величину N.

При определении графика импульсной характеристики g(t₁) конкрeтной кабельной цепи значения на оси ординат рис.3.10, б делят, a значения на оси абсцисс умножают на N.