Как_определить_длительность_импульса

Как_определить_длительность_импульса

Импульсные процессы

Источниками колебаний в форме импульсов чаще всего являются импульсные генераторы — автономные преобразователи энергии источника питания, в энергию разрывных колебаний требуемой формы. Другим способом получения импульсов является их формирование путем изменения параметров колебаний иной формы, например синусоидальной.

Для этого используют формирующие устройства — ограничители амплитуды, схемы дифференцирования и другие устройства, которые изменяют параметры колебания — амплитуду, период следования, форму и т.п.

Электрическим импульсом называют напряжение или ток, отличающиеся от нуля или постоянного значения только в течение короткого промежутка времени, который меньше или сравним с длительностью установления процессов в электрической системе, в которой они действуют. Импульсы могут быть как периодическими, так и одиночными (рис. 1)

Рис. 1. Импульсы различной формы

В случае следующих друг за другом импульсов (т.е. периодических) обычно предполагается, что интервал между ними существенно превышает длительность процессов установления. В противном случае этот сигнал называют несинусоидальным напряжением или током. Такое определение не отличается строгостью, ибо переходные процессы протекают, как известно, бесконечно долго. Однако оно позволяет отличать импульсы в общепринятом смысле от напряжения сложной формы.

Параметры электрического импульса

Импульсы и импульсные последовательности характеризуются рядом параметров (длительность импульса, длительность паузы, время фронта, период следования и др). Методика измерения этих параметров представлена на рис 2.

Рис. 2. Основные параметры импульсов

Um – амплитуда импульса. Это наибольшее отклонение напряжения от исходного, установившегося значения Uo;

tфрдлительность фронта импульса (или время фронта). Это временной интервал, в течение которого напряжение возрастает от 0,1Um до 0,9Um. Иными словами, время фронта измеряется не по максимальному и минимальному значению напряжений, а по уровням 0.1-0.9 от максимального значения.

tcпдлительность спада импульса (или время спада). Это временной интервал, в течение которого напряжение спадает от 0,9Um до 0,1Um. Его иногда еще называют временем среза импульса.

tидлительность импульса. Это временной интервал между моментами на соседних интервалах tфр и tcп, для которых u = 0,5Um. Иными словами, длительность импульса измеряется на уровне половины амплитуды.

Читайте также:  Н_профиль_для_крепления_цсп_нчп_3322

tп – длительность паузы. Она измеряется по уровню 0.5 аналогично длительности импульса. При этом соблюдается соотношение tп = T- tи.

Т – период следования импульсов. Это временной интервал между моментами на соседних интервалах tфр или tcп, для которых u = 0,5Um. Иными словами, период измеряется по уровню половины амплитуды между двумя соседними фронтами или спадами.

f – частота следования импульсов. Это величина, обратная периоду f =1 / T.

Q — скважность импульсов. Это величина, равная отношению периода к длительности импульсов: Q = Т/tи

Kз – коэффициент заполнения импульсов. Это величина, равная отношению длительности импульса к периоду: Kз = tи/T. Коэффициент заполнения и скважность импульсов – взаимообратные величины.

Длительность импульса OTDR управляет количеством света, которое инжектируется в волокно. Чем она больше, тем выше инжектированная энергия и тем больше света отразится от неоднородностей кабеля назад к прибору.

Большая ширина импульса используется для увеличения дальности тестирования. Однако такой режим работы OTDR имеет существенный недостаток — большие мертвые зоны. Для более детального изучения трассы необходимо снижение длительности импульсов. В этом случае мертвые зоны уменьшаются, однако увеличивается влияние шумов на результаты тестирования и, как следствие, уменьшается максимальное расстояние, которое может быть исследовано.

Длительность импульса т обычно задается в наносекундах (нс), но может быть также оценена и в метрах (м) в соответствии с формулой

где С — скорость света в вакууме (310 8 м/с), т — длительность импульса в нс; N — коэффициент преломления.

Например, импульс длительностью 100 нс может быть истолкован, как импульс «10 м».

В зависимости от используемой длины волны свойства оптической системы могут сильно меняться. Разные длины волн определяют разные характеристики потерь и различное поведение сигнала в местах соединения волокон.

В общем случае волокно должно быть протестировано той длиной волны, которая будет использоваться при передаче информации. Однако если тестирование выполняется только на одной длине волны, то следует учитывать следующие важнейшие факторы:

  • • сигнал с длиной волны 1550 нм более чувствителен к изгибам волокна, чем с длиной волны 1310 нм, таким образом могут быть более детально исследованы все микроизгибы;
  • • используя источник сигнала с длиной волны 1550 нм, можно тестировать более длинные кабели, чем на длине волны 1310 нм, при том же уровне инжектируемой мощности;
  • • потери на сварках и соединениях на длине волны в 1310 нм выше, чем на длине волны в 1510 им, следовательно, могут быть более детально исследованы.
Читайте также:  Срабатывает_ли_пожарная_сигнализация_на_табачный_дым

Спектр одиночного импульса имеет следующий вид:

Из спектра одиночного импульса ясно, что чем меньше , тем шире спектр. При ® 0 – спектр равномерный; а при = – имеем на спектре одну постоянную составляющую.

Эта связь вытекает непосредственно из общего свойства преобразования Фурье.

Пусть ƒ(t) соответствует спектр F(ω).

Изменим масштаб функции ƒ(t) по оси времени в a раз и рассмотрим спектр функции aƒ(at):

заменим переменные at = z; adt = dz; t = z/a, то есть длительность функции ƒ(t) уменьшится в a раз, во столько же раз возрастет ширина ее спектра.

Вопрос о соотношении между длительностью импульса и шириной его спектра имеет громадное практическое значение. В вычислительной технике необходимы короткие и мощные импульсы и в тоже время требуется, чтобы спектр импульса был как можно уже, так как широкие спектры вызывают трудности при создании аппаратуры.

Эти требования противоречивы.

Возникает вопрос: нельзя ли найти такие сигналы, которые обладали бы ограниченным спектром и одновременно ограниченной длительностью? Формализм преобразования Фурье этого не позволяет, однако для реальных сигналов могут быть введены разумные ограничения, которые позволяют ограничить либо Δt, либо Δƒ, либо и то и другое.

Наиболее удобным в этом смысле, как мы уже говорили ранее, является энергетический критерий. При этом можно представить себе следующие модели сигналов:

1. Сигналы ограничены во времени. Спектр – неограничен теоретически; физически он всегда ограничен и учитывается только та часть спектра, где сосредоточена подавляющая часть энергии сигнала.

2. Сигналы имеют ограниченный спектр, то есть математически это периодические, неограниченные во времени сигналы. Фактически, реальный процесс всегда ограничен во времени, поэтому учитывается только интервал времени, в котором сосредоточена подавляющая часть всей энергии сигнала.

Читайте также:  Как_хранить_салат_в_горшочке

где t – часто задается естественно: для симметричного импульса t = 0; для одиночного так же t = 0 и формула имеет вид:

3. Сигналы, у которых и длительность (Δt) и ширина спектра (Δƒ) ограничены как интервалы, в которых сосредоточена подавляющая часть энергии сигнала. Математический аппарат преобразования Фурье дает в этом случае приближенные разультаты.

При ограничениях по Δt и Δƒ можно поставить следующую задачу – отыскать такую форму сигнала, для которой произведение Δt · Δƒ достигает min.

Такому условию соответствует импульс, имеющий колоколообразную форму, которая описывается кривой Гаусса (кривой нормального распределения).

Произведение Δt · Δƒ может быть уменьшено только до определенного предела:

Δt · Δƒ ≈ const > 0,

где const зависит от выбора определения Δƒ и Δt.

Приведем значения Δt · Δƒ для различных видов сигналов в предположении, что

Δt · Δƒ – max для импульсов с разрывом (экспонента, прямоугольник); меньше для импульсов с разрывом в первой производной (треугольник и косинусоидальный) и наименьшее значение у колоколообразного импульса, у которого функция непрерывна со всеми своими производными. http://peredacha-informacii.ru/

Наиболее плодотворной и близкой к реальной действительности является модель с ограниченным спектром.

Этому способствует тот факт, что спектр мощности реального сигнала достаточно быстро спадает вне интервала частот, на который приходится основная часть мощности.

В инженерной практике принимают (в первом приближении независимо от формы сигнала):

Практически, независимо от формы сигнала содержится > 90% энергии.

1. Если Tимп = 3млсек, то какая требуется полоса частот, чтобы пропустить основную долю энергии?

2. Какова длительность телевизионных импульсов, если FTVmax = 6мггц?

3. Какова min длительность импульсов, проходящих по телефонному каналу?

4. При передаче трансцоидального импульса происходит его искажение. Чаще всего это сглаживание (показано пунктиром). На рис. 10.18. показаны длительность импульса и длительности фронтов (переднего и заднего). Из приведенных соотношений видно, что для сохранения фронтов требуется значительно более широкий спектр, чем для передачи основной энергии импульса.

Ссылка на основную публикацию
Как_обрезать_большую_тую
Популярное вечнозеленое хвойное растение из семейства Кипарисовых – туя, быстро вырастает, не требуя прихотливого ухода. Будучи декоративным из-за своей своеобразной...
Как_начертить_стрелку_в_компасе
Здесь легко и интересно общаться. Присоединяйся! Определение направления на предмет (ориентир) по данному азимуту: освободить магнитную стрелку, вытащив стопорную пластину...
Как_обозначается_насос_на_схеме
Настоящий стандарт устанавливает условные графические обозначения элементов вакуумных систем всех отраслей промышленности. В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:...
Как_обшить_кунг_снаружи
Что может быть лучше отдыха с друзьями на рыбалке и баня прямо на берегу реки? Недавно такое казалось еще совсем...
Adblock detector