Динамическое распределение памяти (стр. 2 из 4)
Известно, что ордината функции
интерпретируется как плотность бесконечно малых по уровню и сколь угодно близких по частоте гармоник. Поэтому применительно к различным участкам спектральной плотности принято оперировать понятием не фазовой, а так называемой групповой скорости.Групповая скорость определяется следующим образом:
. (8)Узкому участку спектральной плотности сигнала сопоставляется спектральная плотность
некоторого «квазигармонического колебания», изменение мгновенных значений которого так медленно, что 
(см. рис. 2в).В теории волновых процессов такое колебание принято называть квазигармонической группой. Групповая скорость, понимаемая как выражение (8), не должна интерпретироваться как скорость перемещения в пространстве какого-либо материального объекта. Это не скорость распространения энергии или скорость распространения импульса сигнала в линии.
Любое колебание конечной длительности, например, ограниченный по времени импульс, имеет неограниченный спектр и поэтому групповая скорость не равна скорости перемещения импульса.
Фазовая и групповая скорости связаны следующим образом:
. (9)Так как фазовая скорость с уменьшением частоты (с возрастанием длины волны) уменьшается, то производная
отрицательна. Из этого следует вывод о том, что групповая скорость всегда должна быть больше или равна фазовой.Вернемся к рис. 2. и подчеркнем следующее:
Пусть вычислены Vгр, н для окрестности точки wн и для окрестности точки wв. Тогда абсолютная величина разности времен прихода двух крайних групп к концу линии длиной ℓ составит:
(10)Ясно, что искажения импульсного сигнала будут очень велики, если интервал Dt сопоставим по величине с длительностью импульса tи. Если Dt<<tи, то дисперсионные искажения малы и, скорее всего, ими можно пренебречь. Видно, что если линия достаточно длинная, то существенные дисперсионные искажения можно получить даже при малой разности групповых скоростей (малой скорости передачи, большой длительности tи).
Результатом проявления дисперсии является «расплывание» импульса во времени. Если в линию отправлены два близко расположенных импульса (на соседних тактовых интервалах), то «отклики» от них на выходе линии могут «накладываться» друг на друга, («интерферировать» в силу принципа суперпозиции) и тем самым дополнительно затруднять процедуру опознавания сигналов на приемной стороне.
3. Моделирующая программа LINE2
Моделирующая программа LINE2 предназначена для наблюдения на экране монитора «отклика» (выходного сигнала UN(t)) проводной линии связи в ответ на входное воздействие в форме одиночных импульсных сигналов, а также их последовательностей с целью изучения влияния на выходные сигналы параметров линии. Предусматривается возможность исследования воздушных и кабельных линий.
3.1 Программные модули пакета LINE2
В состав пакет LINE2 входят cледующие программные модули, которые должны быть расположены в одной папке на жестком или гибком диске:
Вариант 1 (версия LINE 2.1.):
– line.eхе
– mainpic.bmp (файл экранной заставки);
– test.txt(технологический файл)
Вариант 2 (версия LINE 2.2.):
– line.eхе
– mainpic.bmp (файл экранной заставки);
– test.txt(технологический файл)
– сry_drv.com(криптодрайвер)
– gk.db3 (открытый ключ к криптодрайверу)
3.2 Общая методология формирования «отклика» линии
Пользователь должен указать интересующие его параметры проводной линии и параметры сигнала, «специфицировать» их. На основе этой спецификации моделью вычисляется практически необходимая полоса спектра сигнала, на ней некоторым образом выбирается значение частоты, в приведении к которой вычисляются первичные параметры линии R, L, C, G, отнесенные к единице длины. Рассчитываются вторичные параметры:
– коэффициент распространения:
– волновое сопротивление линии Zв.
Вычисленные значения параметров доступны для наблюдения пользователю.
Проводная линия с распределенными параметрами заменяется цепочечной расчетной эквивалентной схемой, представляющей собой N последовательно соединенных звеньев. Каждое звено рассматривается как пассивный четырехполюсник с сосредоточенными параметрами R(w), L(w), C, G(w). Расчет этих параметров для каждого четырехполюсника производится с использованием спектрального представления сигнала. Модель прохождения сигнала по линии (формирование «отклика») представляет собой систему дифференциальных уравнений, для которых условия на переходе между звеньями расчетной схемы есть граничные условия. Выходной сигнал последнего звена UN(t) – это и есть наблюдаемый на экране монитора «отклик линии».
3.3 Интерфейс взаимодействия с пользователем модели
После загрузки пакета LINE2 по умолчанию устанавливается заставка с изображением эквивалентной цепной схемы замещения длинной линии последовательностью из N звеньев (четырехполюсников). Щелкнув мышью, можно посмотреть расчетную схему четырехполюсника.
Главное меню имеет три рабочих позиции:
– Файл;
– Параметризация (линии и входного сигнала);
– Просмотр результатов.
3.3.1 Начало работы. Спецификация входных данных
Прежде всего необходимо произвести специфицирование исследуемой линии и сигнала (или открыть какой-либо из файлов *.in, если они были созданы ранее). Необходимо войти в позицию Параметризация главного меню и выполнять требования выпадающих подменю (см. рис. 3).
Спецификация параметров линии:
Предусмотрены две формы задания параметров линии (определяется конкретным вариантом задания):
1). Путем конкретизации в диалоговом окне материала проводников, материала изоляции, геометрических параметров поперечного сечения линии, диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь, описания размерности длины линии, указания самой длины. Это своего рода конструирование линии, «заказ» на её параметры;
2). Путем ссылки на конкретный тип кабеля. Это освобождает от ручного набора параметров линии и позволяет работать с одной из стандартных кабельных линий, которые имеются в небольшой библиотечке.
Модель автоматически осуществляет расчет необходимого для данной линии числа N звеньев эквивалентной расчетной схемы, аппроксимирующей линию с распределенными параметрами. Это имеет отношение к точности моделирования, а не к самой линии.
Спецификация параметров входного сигнала
Предусмотрена возможность моделирования прохождения по линии как одиночного элементарного сигнала в форме видеоимпульса или в форме радиоимпульса с прямоугольной огибающей, так и последовательностей униполярных или биполярных видеоимпульсов.
Выбор типа сигнала для работы с моделью определяется вариантом задания. Для параметризации сигнала необходимо указать ряд параметров:
1). Для видеосигнала – амплитуду сигнала и длительность импульса[2];
2). Для радиосигнала – амплитуду сигнала, длительность импульса и длительность периода гармоники (её частоту);
3). Для последовательности униполярных или биполярных сигналов – амплитуду и длительность импульса, длительность тактового интервала, а также последовательность логических значений сигнала (сигналы типа NRZ, у которых tи=t0 (здесь t0 – длительность тактового интервала) не исключается).
Помимо этого в любом случае необходимо указать время наблюдения Тнаб выходного сигнала, т.е. длительность интервала времени, на котором должны решаться уравнения модели. Как правило, устанавливают Тнаб=(1.5¸3)tи, чтобы с «запасом» просмотреть одиночный импульс или (6¸9)t0, если работают с серией импульсов. Это не значит, что нельзя потребовать Тнаб<tи. Значение Тнаб можно скорректировать после первого же «прогона» модели по виду выходного сигнала в сопоставлении с желаемым.
Созданные спецификации могут быть использованы двояко. Можно немедленно переходить к прогону модели. При этом в нижней части экрана монитора возникают два ярлычка файлов, щелчок по которым возвращает нас в режим редактирования спецификаций. По кругу: «спецификации →моделирование →просмотр результатов →ярлычки и новое редактирование спецификаций» можно ходить неограниченно долго, например, добиваясь заданного вида выходной кривой. При этом промежуточные результаты автоматически сохраняются в «технологическом файле» test.txt. Такой режим позволяет осуществлять многократно коррекцию параметров линии и сигнала без обращения к диску. На любом этапе спецификации могут быть сохранены на диске (клавишами «Сохранить» или «Сохранить как»).
Созданные спецификации могут быть сохранены немедленно после создания, еще до прогона модели. Программа оформит их в единый файл входных данных с расширением *.in. На диске может быть сформирован каталог таких файлов.