Порядок проведения работы. 1. Собрать на стенде схему экспериментальной установки для определения полосы пропускания системы электросвязи с волоконно-оптической линией

1. Собрать на стенде схему экспериментальной установки для определения полосы пропускания системы электросвязи с волоконно-оптической линией. Для этого необходимо на вход электронно-оптического преобразователя подать тестовый сигнал от высокочастотного генератора синусоидальных колебаний, а его оптический выход соединить отрезком оптического кабеля с входом оптоэлектрического преобразователя. Изменяя частоту тестового сигнала и измеряя электрический сигнал на выходе, снять амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики (АЧХ, ФЧХ) и определить полосу пропускания установки по уровню 3 дБ. Для контроля входного и выходного сигналов и измерения амплитуд и фазовых сдвигов сигналов использовать двухлучевой осциллограф.

2. Исследовать влияние неоднородностей в стыках оптоволоконных кабелей на затухание сигнала и определить технические требования к точности изготовления оптических соединителей. Для этого следует с помощью двух отрезков оптического кабеля соединить оптический выход электронно-оптического преобразователя с устройством для внесения неоднородностей, а устройство с оптическим входом опто-электрического преобразователя. Затем подав тестовый сигнал на вход электронно-оптического преобразователя от генератора импульсов, и изменяя микрометрическими винтами устройства осевое смещение и воздушный зазор в соединении, а вращением платформы угловое смещение и контролируя осциллографом уровни выходного сигнала опто-электрического преобразователя, снять графики зависимости коэффициента передачи системы от величины осевого смещения воздушного зазора. На основании графиков сделать вывод о допустимых погрешностях в соединителях отрезков оптических кабелей.

3. Собрать на стенде схему экспериментальной установки для изучения характера распространения электромагнитных волн в коаксиальных и/или симметричных линиях связи в зависимости от сопротивления нагрузки при импульсном сигнале. Для этого с помощью штатных соединительных кабелей набирается линия определенной длины. На вход линии подаются от генератора прямоугольные импульсы длительностью 0,1-0,2 мкс, контрольные гнезда подключаются примерно к середине линии, а выход к нагрузке. Затем, синхронизируя осциллограф от генератора, контролируют сигнал на контрольных гнездах в зависимости от величины сопротивления и наблюдают изменение отраженного сигнала при изменении сопротивления нагрузки в диапазоне от 0 до 2r.

4. Собрать схему по п.3 для изучения режимов бегущих и стоячих волн в линиях связи. Для этого на вход линии следует подать от генератора гармонический сигнал частотой 10-20 мГц и снять семейство зависимостей сигнала на контрольных гнездах от частоты при сопротивлениях нагрузки линии в диапазоне от 0 до 2r. Изменяя частоту генератора наблюдать режимы бегущих и стоячих волн, зависящие от степени согласования линии с нагрузкой.

5. Определить волновое сопротивление кабеля, установив изменением сопротивления нагрузки режим бегущей волны в схеме п. 3 или 4.

6. Измерить затухание кабеля в диапазоне частот. Для этого с помощью штатных соединительных кабелей набрать линию определенной длины. На вход линии подать тестовый сигнал от генератора гармонических колебаний, установить нагрузку, равную волновому сопротивлению линии, и снять по методике п.1 зависимость отношения амплитуд выходного и входного напряжений линии от частоты.

7. Определить характер распространения сигналов в линиях связи при внесении неоднородностей в коаксиальный и/или симметричный кабель. Для этого набрать линию определенной длины на витой паре или коаксиальном кабеле. В один из стыков примерно на 1/3 длины линии внести неоднородность в виде последовательно или параллельно включенного резистора или параллельно включенного конденсатора. Контрольные гнезда подключить к одному из стыков примерно на 2/3 длины линии. На вход подать тестовый сигнал от генератора гармонических или импульсных сигналов, установить нагрузку, равную волновому сопротивлению линии, и по описанным методикам исследовать характер распространения сигналов в зависимости от величины и типа внесенных неоднородностей.

8. Произвести оценку помехозащищенности линий при внешнем воздействии электромагнитных полей. Для этого с помощью штатных соединителей набрать линию на витой паре и коаксиальном кабеле одинаковой длины и установить их нагрузки, равные волновым сопротивлениям линий. Включить генератор помехи и с помощью синхронизированного от него осциллографа измерить напряжения помехи на выходе линии на витой паре и коаксиальном кабеле и сравнить результаты.

9. С помощью установки по п.2 произвести качественную оценку передачи видеосигнала по волоконно-оптической линии при внесении неоднородности встык оптического кабеля. Для этого подать на вход электронно-оптического преобразователя сигнал от встроенной видеокамеры, а выход опто-электрического преобразователя соединить с встроенным монитором. Внося посредством устройства сочленения двух отрезков оптических кабелей неоднородности в их стык и наблюдая искажения видеоизображения, определить допустимые неоднородности.

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен включать:

1) краткое описание исследуемых схем и их обоснование;

2) схемы лабораторных установок и экспериментальные данные (осциллограммы, временные диаграммы и графики, результаты измерений) соответствующих схем;

3) оценку результатов и выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Приведите и обоснуйте эквивалентную схему устройства передачи сигнала с помощью двухпроводной линии связи.

2. Приведите схему замещения отрезка линии малой длины в виде Г-образного звена и составьте систему дифференциальных уравнений схемы.

3. Какие параметры линии являются первичными, а какие – вторичными?

4. Приведите и проанализируйте решение уравнений и объясните необходимость для их решения двух начальных условий и двух граничных условий.

5. Объясните физический смысл наличия в линии падающих и отраженных волн.

6. Чем отличается линия без потерь от линии с малыми потерями?

7. Что называется волновым сопротивлением линии и в суть согласования линии с источником и нагрузкой?

8. В чем будет проявляться несогласованность линии с источником, а в чем какие – несогласованность с нагрузкой?

9. Как определяются коэффициенты отражения волн на входе и на выходе линии?

10. Назовите условия, при которых будут отсутствовать отраженные волны и в линии установится режим бегущей волны?

11. Назовите условия возникновения в линии стоячих волн?

12. Что называется коэффициентом распространения линии и как он связан с затуханием сигнала в линии и скоростью распространения электромагнитной волны?

13. Объясните устройство оптического, коаксиального и симметричного кабеля типа «витая пара».