5.2.2. ИЗМЕРЕНИЯ ЗАТУХАНИЯ И ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАМЕДЛЕНИЯ

Передаточные свойства системы или канала связи обычно характеризуются отношением выходной величины к входной. В случае величин одинаковой размерности это отношение называют (комплексным) коэффициентом передачи системы или линии

связи. Логарифм коэффициента передачи А носит название комплексной степени затухания, где а известна как степень затухания (или просто затухание), как фазовая характеристика (или просто фазовый сдвиг) системы (см. том 1, разд. 3.1.1.1).

Теоретически идеальным для передачи дискретных сигналов является такой канал связи, у которого в рассматриваемой полосе частот затухание а постоянно, а фазовый сдвиг линейно нарастает с увеличением частоты. таком условии все гармонические компоненты сигнала изменяются по амплитуде и задерживаются во времени одинаково. На практике в полосе пропускания канала затухание, как правило, непостоянно, а фазовая характеристика нелинейна, поэтому при передаче сигналы изменяются по форме. Изменения формы сигналов, обусловленные неидеальностью частотных характеристик линии связи, являются линейными искажениями и, следовательно, не зависят от модуляции.

Параметрами, характеризующими временные сдвиги гармонических компонент, служат групповое время замедления и его отклонение от среднего значения (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Характеристики линий связи в зависимости от частоты: а) затухание а; б) фазовый сдвиг и групповое время замедления

Для измерения группового времени замедления используется метод, предложенный Найквистом [5.13]. По исследуемой линии связи передается амплитудно-модулированный сигнал. Чтобы определить зависимости ГВЗ и затухания от частоты, несущую частоту этого сигнала варьируют в исследуемой полосе, в то время как частота модуляции имеющая в данном случае смысл сдвига частоты, остается постоянной. Предполагается, что меньше

При этом условии можно определить такие легко измеряемые величины, как фазовый сдвиг и изменение амплитуды огибающей AM колебания на разных частотах (рис. 5.5). Тогда групповое время замедления в функции от Частоты рассчитывается по формуле

Для того чтобы можно было измерять разности фаз и амплитуд, в месте приема необходимо иметь информацию об опорных значениях фазы и амплитуды.

Рис. 5.5. К определению группового времени замедления по методу Найквиста

Рис. 5.6. График, поясняющий измерение группового времени замедления то путем переключения сигналов с несущими частотами (частота измерения) и (опорная частота)

Для измерения разности фаз нужно либо генерировать на приеме сигнал с частотой модуляции который в течение всего процесса измерения должен сохранять постоянную фазу, точно соответствующую фазе модулирующего сигнала на передаче, либо передавать частоту модуляции по вспомогательному каналу. Оба способа, если указанные операции осуществлять непосредственно в низкочастотной области, в практическом отношении имеют большие недостатки, поэтому необходимо искать другой путь их реализации. Гораздо более удобным оказывается, например, такой способ, при котором на передаче производится периодическое переключение высокой частоты. Несущие колебания с частотой измерения и опорной частотой модулируются по амплитуде сигналом с частотой и полученные сигналы с частотами поочередно передаются по исследуемому каналу связи (рис. 5.6). Фаза сигнала модулирующей частоты, генерируемого на приемной стороне, после каждого

периода такой манипуляции корректируется. Поскольку длительность этого периода сравнительно невелика, к стабильности генераторов частоты в данном случае уже не предъявляются особо высокие требования. Кроме того, при таком способе из принимаемого сигнала можно выделить сигнал управления, позволяющий подстраивать частоту генератора на приемной стороне.

Рис. 5.7. Амплитудно-модулированное колебание с переключением (манипуляцией) несущей частоты: а) передаваемый сигнал с манипуляцией несущей частоты; б) принимаемый сигнал со скачком фазы От); в) принимаемый сигнал со скачком амплитуды

Описанный метод дает возможность измерять как неравномерность ГВЗ, так и неравномерность затухания. Если на частотах значения ГВЗ или затухания получаются различными, то на приеме в момент переключения несущей частоты в модулированном колебании появляется скачок (рис. 5.7). Скачок фазы характеризует неравномерность ГВЗ:

а по скачку амплитуды можно определить неравномерность затухания

исследуемого канала связи [5.14, 5.15].