Искажения прямоугольного импульса при передаче по кабельным цепям

Определим форму импульса на выходе согласованно нагруженной цепи, если на его вход подан импульс прямоугольной формы длительностью t_и, и амплитудой, равной единице. Напряжение входного импульса можно записать в виде:

Реакцией цепи в нормализованном виде на воздействие единичной функции без учета времени задержки и е^αl на основании (3.56) является

Введем безразмерную нормализованную длительность импульса τ=t_и/N. Пользуясь выражением для h_н(q) и методом наложения, запишем реакцию цепи на воздействие импульса прямоугольной формы

Пользуясь выражением (З.60) и таблицами интеграла вероятности (1-Ф(1/q)), можно построить графики функции u_вых(t_1/t_и) для различных цепей (с различными значениями N) (рис. 3.1 1). Из графиков легко видеть характер искажения прямоугольного импульса длительностью t_И в цепях c различных затуханием или различной длиной. В результате искажений фронт импульса становится пологим, вершина импульса запаздывает.

Рисунок 3.11 − Искажения прямоугольного импульса на выходе цепи

Для значений t_и>4N максимальное значение импульса соответствует моменту, когда вступает в силу второй член выражения (3.60), поэтому при t_и>4N

(3.61)

где u₀ – амплитуда импульса на входецепи.

Длительность фронта выходного импульса, отсчитываемую уровне 0,1 и 0,9 максимального значения импульса, можно определить для различных t_и /N из (3.60, 3.61). График зависимое относительной длительности фронта импульса от нормированной длительности импульса приведен на рисунке 3.12.

Рисунок 3.12 − График зависимости относительной длительности фронта прямоугольного импульса от нормированной длительности импульса

Зная затухание и длину цепи, можно найти величину. По известной длительности входного импульса находим отношение t_и/N и по графику определяем т, т.е.. находим относительную длительность фронта импульса на выходе цепи.

РАЗДЕЛ 4. ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ ПО ОПТИЧЕСКИМ КАБЕЛЯМ

Основные сведения o ВОЛС

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) − это вид систем передачи, при котором информация передаётся по оптически диэлектрическим волноводам, называемым «оптическое волокно».

Волоконно-оптическая сеть − это информационная сеть, связующими элементами между узлами которой являются волоконно-оптические линии связи.

Передача информации по ВОЛС имеет целый ряд достоинств перед передачей по медному кабелю.

Достоинства ВОЛC:

1. Широкая полоса пропускания обусловлена высокой частой несущей 10¹⁴ Гц. Это даёт потенциальную возможность передачи по одному оптическому волокну потока информации в несколько терабит в секунду;

2. Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле позволяет увеличить полосу пропускания путем передачи различно модуляции сигналов c малой избыточностью кода;

3. Высокая помехозащищенность объясняется тем, что волокно изготовлено из диэлектрического материала, оно невосприимчиво к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем и электрического оборудования, многоволоконных кабелях также не возникает проблемы перекрестного влияния электромагнитного излучения;

4. Малое затухание светового сигнала в волокне позволяет строить участки линий без ретрансляции протяженностью до 100 километров и более;

5. Малый вес и объем; внешний диаметр оптического кабеля, (1,5 см) в несколько раз меньше медного телефонного кабеля такой же пропускной способностью;

6. Высокая защищенность от несанкционированного доступа обусловлена тем, что ВОК практически не излучает в радиодиапазоне, передаваемую по нему информацию трудно подслушать, не нарушая приемо-передачи. Системы мониторинга (непрерывного контроля) целостности ВОЛС могут мгновенно отключить «взламываемый» канал связи и подать сигнал тревоги;

7. Гальваническая развязка элементов сети − данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно позволяет избежать электрических «земельных» петель;

8. Взрыво- и пожаробезопасность − из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях;

9. Экономичность − волокно изготавливают из кварца, более распространённого, в отличие от меди, материала. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции (уменьшается количество повторителей на протяженных линиях);

10. Длительный срок эксплуатации − срок службы ВОК составляет 25 лет, за это время может смениться несколько поколений стандартов приемо-передающей аппаратуры.

11. Наряду c преимуществами, волоконно-оптические системы имеют ряд недостатков, обусловленных главным образом дороговизной прецизионного монтажного оборудования и надежностью лазерных источников излучения.

Высока стоимость интерфейсного оборудования (оптические приемники и передатчики, пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители и разветвители). Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке ВОЛС также остаётся высокой.

Несмотря на перечисленные недостатки, преимущества от применения ВОЛС значительны, поэтому дальнейшее развитие технологии ВОЛС в информационных сетях является перспективным.