Asimetrik çizgi. Asimetri omik ve kapasitif

Dengesiz şerit hattı iletim hattı

Asimetrik şerit iletim hattı veya mikro şerit hattı (Şekil 12.3, 12.4, a), iletkenin (1) genel metalizasyondan (3) bir dielektrik katman (2) ile ayrıldığı bir şerit hattıdır. Böyle bir hat, modern teknolojik süreçler kullanılarak kolayca üretilebilir, küçük boyutlara, seri üretimde düşük maliyete ve yüksek güvenilirliğe sahiptir. Elektrik ve manyetik alanların kuvvet çizgilerinin dağılımı Şek. 12.4 , B. Tasarımın bariz basitliğine rağmen, homojen olmayan bir dielektrik ortama sahip bir mikroşerit hattının özelliklerinin doğru bir analizi oldukça zordur. Çizgi karakteristikleri, kural olarak, yarı T dalgasının yayılımı varsayılarak hesaplanır. Açıkça söylemek gerekirse, çizgide belirgin dağılıma sahip karışık bir dalga yayılır ve bu da parametrelerinde frekansla bir değişikliğe neden olur. Bir bilgisayarda sayısal yöntemlerle bir sınır değer problemi çözülürken frekansa bağlı parametrelerin doğru belirlenmesi mümkündür.

Pirinç. 12.3. Dengesiz şerit iletim hattı tasarımı

Pirinç. 12.4. Asimetrik şerit iletim hattının tasarımı (a) ve elektrik ve manyetik alan şiddeti hatlarının dağılımı (b).

NPL için dalga empedansının ve diğer parametrelerin hesaplanması SPL'den daha zor bir iştir. Temel fark, NPL'nin açık bir yapı olması ve titiz teorisinin yapısının, matematiksel kırınım teorisi ve hesaplamalı elektrodinamikteki bir dizi karmaşık problemin çözümü ile ilişkili olduğu ortaya çıktı. Aynı zamanda, çeşitli yaklaşık sonuçların bir dizi uygulama için çok yararlı olduğu kanıtlanmıştır. Böyle bir yaklaşım, Oliner modelinin kullanımını içerir. Bu model, substrat malzemesinin nispi bir dielektrik sabitine sahip olan gerçek bir hattın karakteristik empedanslarını karşılaştırmaya dayanmaktadır. ε r ve manyetik yan duvarları olan eşit şekilde doldurulmuş bir dalga kılavuzu. Ayrıca, bu dalga kılavuzunun doldurulması şu değere sahiptir: ε eff- etkin bağıl dielektrik sabiti farklı ε r .Miktar ε eff her iki hattaki faz hızlarının eşitliğini belirler. Etkili genişlik W eff Oliner modeli için NPL, orijinal hat ve modelin dalga empedanslarının eşitliğinden belirlenir.

Dalga empedansını belirlemek için bir dizi yaklaşık ilişki elde edilir. Z İÇİNDE ve etkin bağıl geçirgenlik ε eff yarı statik yaklaşımda. Yani dalga direnci Z İÇİNDE 1 için düşük hata (± %1) ile hesaplanabilir ε r16 ve alandaki geometrik boyutlar.

Geniş iletkenler için ()

ve dar iletkenler için ()

, (12.8)

nerede parametre ε eff eşittir:

MSL'deki kayıplar genellikle substrat yalıtkanındaki, metalik çizgi elemanlarındaki ve yüzey ve uzaysal dalga türleri nedeniyle çevreleyen alana radyasyondaki kayıplara bölünür. Alt tabakanın metalindeki ve dielektrikindeki kayıpları hesaplamak için oldukça basit hesaplanmış ilişkiler bilinmektedir. Radyasyon kayıpları genellikle PLP'de çeşitli türde homojensizliklerin varlığı ile ilişkilidir. Bu nedenle, bir satır sonu veya bükümü olabilir; merkez iletkendeki delik; başka bir satırın yanında bulunur (bu durumda, bağlı PLP'lerden bahsederler).

Dielektrik kayıplardan kaynaklanan sönümleme faktörü aşağıdaki formüllerle belirlenir:

; [dB/m] (12.11)

nerede , frekans nerede [GHz].

Oran yerine iletkenin sonlu kalınlığı düşünüldüğünde W/ NS değeri değiştirmek gerekir W * / NS:

, (12.12)

. (12.13)

Bağımlılık Z İÇİNDE farklı değerler için oran üzerinde ε r(eğri 1 şuna karşılık gelir: ε r = 2.2; eğri 2 - ε r = 4.0; eğri 3 - ε r = 6.0; eğri 4 - ε r = 9.6) Şekil 2'de gösterilen eğriler ile gösterilebilir. 12.5. Bu eğrilerin analizi, miktarın Z İÇİNDE MPL'de artan ile azalır W, ε r ve alt tabaka kalınlığının azalmasıyla NS.

Hesaplamalar, MPL parametrelerinin değerleri için W= 1 mm, NS= 1 mm, polikor bazında yapılmıştır ε r = 9.6, karakteristik empedansı yaklaşık 50 ohm'dur.

Daha titiz bir analiz, MSL'de saf bir T dalgasının yayılmadığını, bu nedenle karakteristik empedans ve etkin dielektrik sabitinin çalışma frekansına bağlı olduğunu gösterir. Bu ilişkiye varyans denir. Yukarıda sunulan hesaplanan oranlarda, varyans dikkate alındığında ile değiştirilmesi gerekir.

Pirinç. 12.5. Dalga direncinin büyüklüğünün tasarım parametreleri ve boyutlarına bağımlılığı.

Çok sayıda deneysel verinin genelleştirilmesine dayanarak, frekansa bağımlılığı hesaba katmayı mümkün kılan aşağıdaki ampirik formül elde edildi:

, (12.14)

, (12.15)

nerede F- çalışma frekansı [GHz cinsinden boyut], boyut W ve NS orantılı miktarlarda.

(12.14) ve (12.15) formüllerine göre hesaplamaların doğruluğu ve mm'de %2'den daha kötü değildir.

zayıflama katsayısı  m metalde aşağıdaki yaklaşık formüllerle belirlenir:

(12.17)

burada a, mikroşerit hat iletkenlerinin üretiminde kullanılan malzemenin iletkenliği, bakırın iletkenliğidir.

(12.18)

nerede ; ; ; ; .

İncirde. 12.6, mikroşerit iletim hattının zayıflama katsayısının, parametre değerleri için frekansa bağımlılığını gösterir.  r = 9,6, NS = l mm, = 75 Ohm (eğri 1) ve = 50 Ohm (eğri 2.) Artan frekans ile zayıflama katsayısının kanuna göre arttığı görülebilir   F. Dalga empedansının artması ile kayıplar da diğer tüm parametrelerin eşitliği ile artar. Gerçek mikroşerit devreler bir ekranlama kasasına yerleştirilmiştir. Bu durumda, şeritten sonsuz bir mesafede bulunan idealleştirilmiş iletken sınırlar kavramı, birçok durumda yanlış olduğu ortaya çıkıyor. Bununla birlikte, koruyucu gövdenin aşağıdakilerden daha büyük bir mesafeye yerleştirildiği kabul edilir. 10  W, daha sonra böyle bir iletim hattının parametreleri, ekranlamasız hatlar için yukarıda sunulan formüller kullanılarak belirlenebilir.

Gerçek mikroşerit hatlarda, alt tabakanın pürüzlülüğüne, iletken ile alt tabaka arasındaki yapışkan alt tabakanın sonlu kalınlığına ve ayrıca yukarıda ele alınmayan bir dizi başka faktöre bağlı olarak zayıflama artar.

Pirinç. 12.6. Mikroşerit iletim hattının zayıflamasının frekansa bağımlılığı.

değer nerede F cr GHz olarak ifade edilir ve NS - mm cinsinden.

Sürekli salınımlar modunda, mikroşerit hattındaki kayıplar ve ayrıca alt tabakadan ısı uzaklaştırma yoğunluğu dielektrik dayanımını belirler. Safir alt tabakaya sahip bir hat için sınırlayıcı ortalama gücün yaklaşık değerleri 80 - 100W'dır. , ve sınırlayıcı darbe gücü (50'den fazla bir sinyal görev döngüsü ile) birkaç kilovattır.

Yukarıdan, mikroşerit hattının elektriksel özelliklerinin geometrik boyutları tarafından belirlendiği açıktır. Alt tabakanın kalınlığında bir azalma şunları sağlar: düşük radyasyon kayıpları, yüzey dalgalarının uyarılma olasılığında bir azalma, montaj yoğunluğunda bir artış. Bununla birlikte, sabit bir dalga empedansını korumak için diğer şeyler eşit olduğunda, azaltmak gerekir. W, bu da iletken kayıplarında bir artışa yol açar. Ayrıca parametrelerin küçük değerleri için NS ve W tatmin edici elektrik performansı elde etmek için gerekli proses toleranslarına ulaşmak zor olabilir. Seçim yaparken bir uzlaşma kararı NS mikroşerit çizgiler için kabul edilen standart alt tabaka kalınlığı değerleri sayısıdır: NS = 0.25; 0,5; 1 mm.

Mikroşerit hattının bir geometrik boyutunun daha belirlenmesi üzerinde duralım - iletken kalınlığı. Mikroşerit hattın iletkenindeki akım, esas olarak iletkenin alt tabakaya bakan tarafı boyunca akar ve kalınlığı yaklaşık olarak deri tabakasının kalınlığına eşit olan bir tabakada yoğunlaşır. İletkende kayıpların az olması için iletkenin ve topraklı levhanın kalınlığının yaklaşık 3-5 cidar kalınlığında olması gerekir.

En güvenilir dengesiz bağlantılar koaksiyel kablo kullanılarak yapılır, ancak pahalıdırlar. Tek uçlu hatların diğer bir dezavantajı, ortak iletkende yüksek seviyede gürültü bulunmasıdır. Bu dezavantajlar, simetrik iletişim hatlarında pratik olarak yoktur.

Dengeli hatlar, ortak bir iletkenden izole edilmiş iki iletkendir. Hem girişte hem de çıkışta simetrik hat karakteristik direnç üzerine yüklenir ve yük ortak iletkene göre simetrik olarak bağlanır.

Genellikle dengeli çizgiler, karakteristik (karakteristik) empedansı genellikle yaklaşık 130 ohm olan bükümlü bir çift şeklinde yapılır (bkz. Şekil 114).

114. Simetrik iletişim hattı.

Dengeli bir hat, her iki hat iletkeninin de devrenin ortak iletkenine aynı direnç üzerinden bağlanması nedeniyle gürültü bağışıklığını artırmıştır. Hattın normal çalışmasını organize etmek için, sinyali hattın her iki iletkeninde de antifazda iletmek gerekir, yani sinyal hattın bir iletkeninin girişinde yüksek seviyede ise, o zaman girişte diğer iletkenin sinyal seviyesi düşük olmalıdır.

Bu, iletim sırasında iki invertör ve buna bağlı olarak alma sırasında bir RS flip-flop kullanılarak yapılabilir (Şekil 115).

115. TTL elemanları ile simetrik iletişim hattı.

Vericiler olarak kullanılan mantık elemanları, örneğin 155LA6 veya 155LP7 mikro devresine dayalı transistör aşamaları gibi artan bir yük kapasitesine sahip olmalıdır (Şekil 116).

116. 155LP7 mikro devresindeki verici.

Şekilde aşağıdaki tanımlamalar benimsenmiştir: D - veri girişi, C - senkronizasyon girişi, A - iletişim hattı girişi. Simetrik bir iletişim hattının normal çalışması için, bir parafaz kodunda hat iletkenlerine sinyaller verilmesi gerektiğinden, sol devrede transistörler emitör takipçileri tarafından bağlanır ve inversiyon alt eleman 2I-NOT tarafından gerçekleştirilir. Sağ devrede bir transistör emiter takipçi devresine göre devreye alınır (inversiyon yoktur), diğeri bir anahtar ile devreye alınır (inversiyon mevcuttur). Eşleştirme için, her iki devrede de yük olarak karakteristik empedansın yarısına eşit dirençler kullanılır.

Simetrik iletişim hatlarının alıcıları olarak, bilginin faz ötesi sunumu için tasarlanmış ve girişte histerezis olan cihazların kullanılması gereklidir.

Ders 35.

1. Dijitalden analoğa ve analogdan dijitale dönüştürücüler.

Değişken değerlerin temsil biçimini değiştirmek için tasarlanmış elektronik cihazlar. Analog ve dijital bilgi sunum biçimleri vardır. Analog bir gösterim biçimi, herhangi bir değişkenin sürekli değişen bir miktarla temsil edilmesidir. Bir örnek, herhangi bir elektrik devresindeki elektrik voltajı veya akımı olabilir. Gerçekten de bir elektrik devresindeki akım, devrenin parametreleri tarafından belirlenen bir değer alabilir, ancak bu değerlerin sayısı sonsuz derecede büyüktür. Sayısal gösterim biçimi, bir değişkenin değerinin, konumsal sayı sisteminin çok basamaklı bir sayısıyla temsil edilmesi gerçeğinden oluşur. Bu durumda değişkenin değerlerinin sayısı, değişkenin temsilindeki hata ile belirlenir. Yani bir değişken dört basamaklı bir ondalık tamsayı ile temsil ediliyorsa, temsil hatası düşük dereceli bir birimdir ve değişken değerlerinin sayısı 10.000'dir.

İletim parametrelerine ek olarak, etki parametreleri de dengeli kabloların elektriksel özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

ETKİ PARAMETRELERİ

Bu tür etkileri azaltmanın ana yöntemi, bakır çiftinin çekirdeklerinin bükülmesidir. Bu konudaki en katı gereklilikler, çok çeşitli çalışma frekanslarına sahip yapılandırılmış kablo sistemlerinde (SCS) uygulanır: iki kablonun bağlantı noktasından en fazla 1/2 inç mesafede iletkenlerin bükülmemesine izin verilir. segmentler.

Çapraz konuşma değerlendirmesinin bir ölçüsü, Near End Crosstalk (NEXT) ve Far End Crosstalk'tır (FEXT). Bu parametreler, yüksek hızlı veri iletimi için dengeli kablo çiftlerinin uygunluğunu değerlendirmenize olanak tanır. Geçici zayıflama NEXT ve FEXT, etki devresini besleyen P1 jeneratörünün gücünün etkilenen devredeki P2 enterferans gücüne oranının logaritması cinsinden ifade edilebilir, yani 10lg (P 1 / P 2) dB veya belirtilen noktalardaki seviyelerdeki fark olarak p 1 - p 2.

Haberleşme hattının keyfi bir X noktasındaki sinyal seviyesinin veya girişimin px = 10lg (P x / 1mW) dB olarak tahmin edildiğini hatırlamakta fayda var. Burada P x, X noktasındaki sinyal gücüdür. Bazen, 1 mW sinyal gücünün referans güç olarak seçildiğini vurgulamak için dB yerine dBm gösterimi kullanılır. Aşağıda dB kısaltması kullanılacaktır.

SONRAKİ değeri, bir çiftin vericisinin çıkışındaki sinyal seviyeleri ile aynı noktada ölçülen, bir diğerinin alıcısının girişinde yarattığı parazit arasındaki farkla tahmin edilir, yani SONRAKİ = p 10 - s.20.

NEXT parametresi, iletişim hattının tek kablo modunda, zıt iletim yönlerine sahip sinyaller bir çift kablo üzerinden taşındığında belirleyicidir. Aynı çift üzerinden iletilen zıt yönlerden gelen sinyalleri ayırmak için yankı iptalinin kullanıldığı durumlarda da önemli bir rol oynar. Bildiğiniz gibi, zıt iletim yönlerine sahip sinyallerin spektrumları tamamen (örneğin, HDSL için) veya kısmen (ADSL için) çakışır. Yerli teknik literatürde daha önce, NEXT parametresi için A 0 ataması kullanılmıştır.

FEXT değeri, bir çiftin vericisinin çıkışındaki sinyal seviyeleri ile diğerinin alıcısının girişinde oluşturduğu parazit arasındaki fark ile tahmin edilir. Ancak NEXT'den farklı olarak, FEXT ölçümü yapılırken, etkilenen çiftin vericisi ve etkilenen çiftin alıcısı, iletim hattında zıt noktalarda bulunur.

FEXT, zıt iletim yönlerinden gelen sinyaller farklı kablo çiftleri aracılığıyla taşındığında, bir iletişim hattının iki kablolu çalışma modunda tanımlayıcı bir parametredir. Aynı çift üzerinden taşınan zıt yönlerden gelen sinyalleri ayırmak için FDM kullanıldığında (örneğin, ADSL veya VDSL sistemlerinde) kilit önem taşır. O zaman zıt iletim yönlerindeki sinyallerin spektrumları örtüşmez ve yakın uçta geçici bir etki olmaz. Önceden, FEXT parametresi genellikle A L olarak anılırdı.

Diğer her şey eşit olduğunda, FEXT değeri NEXT'den önemli ölçüde yüksektir, çünkü ilk durumda, etkileyen sinyal iletişim hattında zayıflamaya uğrar ve ikincisinde doğrudan etkilenen çifti etkiler.

Artan hat uzunluğu L ile birlikte İLERİ parametresi önce azalır ve sonra sabitlenir: belirli bir uzunluktan başlayarak, uzak alanlardan gelen girişim akımları o kadar zayıflar ki, SONRAKİ değerini pratikte etkilemezler. Uzak uçta karşılıklı etki akımlarının eklenmesi durumunda durum farklıdır - hattın uzunluğundaki bir artışla, tüm bölümleri aynı gürültü değerlerini getirir. NEXT on yılda 15 dB oranında ve FEXT on yılda 20 dB oranında azalırken, karışma sıklığı artan frekansla azalır. FEXT'nin frekans bağımlılığının daha düşük dikliği, artan frekansla, hattın uzak bölümlerinden yakın uca gelen geçici enterferans akımlarının zayıflamasının artmasıyla açıklanır.

Dikkate alınan NEXT ve FEXT parametrelerine ek olarak, yapılandırılmış kablolama sistemlerini değerlendirme pratiğinde, üzerinde daha ayrıntılı olarak duracağımız ACR ve ELFEXT olmak üzere iki yenisi yaygın olarak kullanılmaktadır.

Zayıflama-Karışma Oranı (ACR), yakın uç karışma NEXT için sinyal-gürültü oranına eşdeğerdir, yani zayıflatılmış sinyal hattı ve yakın uç karışma girişimi için alıcı girişinde bir tahmin olarak hizmet eder. ACR, NEXT farkının ve kablo zayıflamasının logaritmik bir ölçüsü olarak ölçülür. Örneğin, ACR değeri 10 dB ise, bu, alıcı girişindeki NEXT girişim gücünün, istenen sinyal gücünden 10 kat daha az olacağı anlamına gelir, yani sinyal-gürültü oranı 10 olacaktır.

İletişim sisteminin tek kablo modunda çalışmasına izin verin ve A ve B noktalarındaki vericilerin çıkışlarındaki sinyal seviyeleri aynı ve 0 dB'ye eşittir. F frekansındaki hat zayıflaması bir k ile gösterilirse, aynı frekansta SONRAKİ karışma ile, alıcı A'nın girişindeki sinyal p c ve karışma p p seviyeleri sırasıyla a k ve SONRAKİ olacaktır.

Sonra ACR = p с - p p = SONRAKİ - a k.

Dengeli çift (a), karışma (SONRAKİ) ve parametrenin (ACR) zayıflamasının frekans özellikleri tek bir grafikte sunulursa, ACR parametresinin pratik anlamı daha açık hale gelir. Zayıflama ve SONRAKİ değerlerinin aynı olduğu frekans (bu durumda 100 MHz'e eşittir), çalışma frekansı aralığının üst sınırını belirler. Kesimin üzerindeki frekanslarda, SONRAKİ girişim gücü, sinyal gücünü aşar.

Equal Level Far End Crosstalk (ELFEXT), ACR ile aynı fiziksel anlama sahiptir. Aralarındaki tek fark, ACR'nin NEXT ile, ELFXT'nin FEXT ile ilişkilendirilmesidir. ELFEXT parametresi, aynı sistemdeki birkaç vericinin tek bir kabloda bulunan çiftler üzerinden bir yönde iletim yaptığı durumlarda kritik hale gelir.

Bu durumda ELFEXT = FEXT - a k.

Uzak uçta geçici etkilerden koruma olarak adlandırılan ELFEXT parametresi için yerel teknik literatürde daha önce A z tanımının kullanıldığını belirtmekte fayda var.

ACR ve FEXT parametrelerine ek olarak, diğer tüm kablo çiftlerinin bu çift üzerindeki toplam etkisi dikkate alınarak iki ek parametre kullanılır - PS-ACR (Power Sum ACR) ve PS-ELFEXT (Power Sum ELFEXT).

DOĞRU ASİMETRİ

Asimetri, hem bir çiftin parametreleri tarafından belirlendiği ve verimini etkilediği için bir aktarım parametresidir, hem de diğer çiftler arasındaki geçişleri etkilediği için bir etki parametresidir.

Dengeli her çizgi zemine göre belli bir şekilde dengelenmelidir. Akım - doğrudan veya alternatif - bağlı olarak iki tür asimetri ayırt edilir.

DC asimetrisi, simetrik çizginin çekirdeklerinin dirençlerindeki farkın nispi değeri ile tahmin edilir ve %1'i geçmemelidir. Alternatif akımda ölçülen çekirdeklerinin dirençlerindeki farka eşit olan hattaki dirençli bir dengesizliğin varlığı, uzunlamasına kol dR'nin direncine sahip ek bir alçak geçiren filtrenin dahil edilmesi olarak yorumlanabilir. Direnç bileşenine ek olarak, hattın uzunlamasına dengesizliği genellikle bir kapasitif bileşen içerir; örneğin, kabloların bağlantı noktalarında farklı çiftlerin iletkenlerinin kazara kesişmesi nedeniyle ortaya çıkabilir. Bu bileşen, yukarıda bahsedilen ek alçak geçiren filtrenin enine kapasitansı olarak yorumlanabilir.

AC boyuna dengesizlik derecesi Boyuna Dönüşüm Kaybı (LCL) ile ölçülür. Bükümlü çift iletkenlerin boyuna dengesizliğinin nedenleri, kablo iletkenlerinin (büküm veya lehim noktaları, dağıtım kabinleri vb.) birleşim yerlerindeki gevşek temas olabilir. Söz konusu çiftin boyuna asimetrisi normalleştirilse bile, boyuna dengesizlik sorunu çözülmüş sayılamaz. Bu gerçek, belirli bir kabloda uzunlamasına asimetri problemini çözmek için gerekli, ancak henüz yeterli olmayan bir koşuldur. Yeterlilik koşulu, uzunlamasına asimetri normlarına uygunluk için tüm demet veya büküm çiftlerinin zorunlu kontrolünü gerektirir. Gerçek şu ki, çalışmayan bir çiftte bile herhangi bir dengesizlik, tüm çalışan çiftler için bir girişim kaynağıdır ve verimlerinde bir azalmaya neden olur.

İletişim hatları üzerinden sinyal iletimi.

Özellikle önemli olan, sinyallerin hem baskılı devre kartı üzerindeki mikro devrelerin giriş ve çıkışları arasında hem de farklı kartlarda ve farklı durumlarda bulunan çeşitli bilgisayar cihazları arasında iletildiği elektrik devreleridir.

Bu tür elektrik devrelerine iletişim hatları denir. Çoğu iletişim hattı dengesizdir.

Şekil 105, asimetrik iletişim hatlarının türlerini gösterir: a - tek iletken, b - bükümlü çift, c - koaksiyel kablo

105. Dengesiz iletişim hatları.

Tek iletken, baskılı devre kartlarında yaygın olarak kullanılan ortak bir iletişim hattıdır, vericinin çıkışı ve alıcının girişi tek bir iletken ile bağlanır ve devre, baskılı devre kartının ortak iletkeni üzerinden elektriksel olarak kapatılır. Tek telli iletişim hattının avantajı basitliktir ve dezavantajı, baskılı devre kartının ortak iletkeninde ortaya çıkan ve iletilen sinyali etkileyen büyük miktarda parazittir.

Bükümlü çift - birlikte bükülmüş iki yalıtılmış iletken, bunlardan biri sinyallerin vericisini ve alıcısını birbirine bağlar ve ikincisi elektrik devresini kapatmak için kullanılır. Bir baskılı devre kartı içinde bükümlü bir çift kullanıldığında, bilgi iletiminin gürültü bağışıklığı önemli ölçüde artar, ancak bu tasarımın maliyeti tek bir iletkenden daha yüksektir.

Koaksiyel kablo, üstünde silindirik bir blendaj iletkeni olan bir yalıtkan kılıf içinde bir merkez iletkenden oluşan özel bir tasarımdır.

İletişim hattı uzun bir hat olarak çalışıyorsa, sinyal yansımasının etkisini dikkate almak mantıklıdır ve bu, koşulun yerine getirilmesiyle belirlenir.

Sinyalin iletişim hattı boyunca yayılma süresi nerede, darbe sinyalinin süresidir.

Bu eşitsizlik sağlandığında, hattın uçlarından yansıyan sinyaller darbe şeklini etkilemez, yani. böyle bir satırı uzun bir satır olarak değerlendirmek mantıklı değil. Bağlantı hatlarındaki sinyallerin yayılma hızının yaklaşık 25 cm/ns olduğu ve TTL elemanlarının çıkışlarında oluşan serinin kenarlarının süresinin 2 ila 20 ns arasında olduğu dikkate alınarak, uzunluğu belirlemek mümkündür. Belirtilen eşitsizliğin sağlandığı bağlantı iletkenlerinin sayısı. TTL serilerine ilişkin veriler Tablo 16'da verilmiştir.

Tablo 16

Bunun sinyal kaynağının çıkış direnci, iletişim hattının karakteristik empedansı, hat çıkışına bağlı yük direnci olduğunu varsayarsak, hat girişindeki (A noktasındaki) gerilim formülle belirlenebilir. , verici elemanın çıkış voltajı nerede. Uzun bir hat boyunca sinyallerin iletilmesi sürecinde, iletişim hattının uçlarından gelen sinyallerin ve uzunluğu boyunca homojen olmayanların bir yansıması vardır. Hat girişindeki (A noktasındaki) yansıma katsayısı, ilişki ile tahmin edilebilir.

ve hattın çıkışında (B noktasında) -

Yansıyan dalganın büyüklüğü, gelen dalganın büyüklüğü ile yansıma katsayısının çarpımı olarak tanımlanır.

Örneğin, aşağıdaki parametrelere sahip iki mantık elemanı arasındaki bir iletişim hattı üzerinden sinyal iletiminin kalitesi üzerindeki yansımanın etkisini ele alalım:,,, mantık elemanı - verici çıkış durumunu bir voltaj seviyesi ile sıfırdan bire değiştirir 4V. Yansıma katsayıları ve değerlerini alacaktır.

Hat girişinde (A noktasında) bir elemanı değiştirirken,

Bu sinyal hattın sonunda gelir ve yansıyan, hattın sonunda (B noktasında) sahip olacağımız ürün, hattın başına gelen ve tekrar yansıyan yansıyan bir dalgadır. Bu durumda, satırın girişinde şunu elde ederiz:

Grafik şeklinde hesaplama sonuçları Şekil 106'da gösterilmiştir.

Grafikten de görülebileceği gibi, hattın giriş ve çıkışındaki sinyal, biçimi yalnızca zaman içinde bir sinyal gecikmesine yol açan, düzgün bir şekilde artan bir voltajdır. Bununla birlikte, diğer direnç oranlarıyla, dalga biçimi arızaya yol açabilecek daha ciddi değişikliklere uğrar. Satırın işleyişini : ile ele alalım, geri kalan parametreler önceki örnekteki ile aynıdır. Yansıma katsayıları ve değerlerini alacaktır.

106. Uçlardaki voltaj değişikliklerinin grafiği

En kötü oran, hattın her iki ucundaki yansıma katsayılarının tek ve farklı işaretlerle olması durumunda, tam bir bilgi kaybının mümkün olması olacaktır.

107. İletişim hattı üzerinden sinyal iletim programı.

Uzun hatlar üzerinden iletildiklerinde sinyallerdeki bu tür bozulmalar, tüm bilgi işlem cihazının güvenilirliğinde bir azalmaya yol açar. Uzun hatlarda bozulmayı azaltmak için bunları sinyal verici ve alıcılarla eşleştirmek gerekir.

Abone ve dijital modemlerle dijital iletişim

Geçen yüzyılın çoğu için, bir abonenin telefonunun bir telefon santraline (veya "iletişim hattının yerel bölümü", "son mil") bağlantısı bir bakır tel ("bükümlü çift", bükülmüş) ile gerçekleştirildi. çift), yeraltı toplayıcılarında gizlenmiş veya havada gerilmiş.

Uzun bir süre boyunca, kullanılan bant genişliği, analog terminallerle sınırlı olan 3 kHz'i geçmedi. Bununla birlikte, bükümlü çift, doğası gereği çok daha yüksek bant genişliklerine sahiptir ve kısa mesafelerde video veya geniş bant verilerini taşıyabilir. Mevcut altyapı içerisinde daha yüksek performans sağlamak için yeni teknolojiler (ISDN ve ADSL) geliştirilmiştir.

Ayrıca, 1990'larda. kablo TV şirketleri alternatif ev bağlantılarına büyük yatırım yaptı. Burada hem bükümlü çift teknolojileri hem de fiber optik ve koaksiyel kablolar kullanıldı. Çoğu durumda, bu kablo ağları televizyon kapsama alanı sağlamak için kurulmuştur. Bununla birlikte, iletişim yetenekleri ve yüksek bant genişliği, diğer dijital hizmet biçimlerini sağlamak için de kullanılabilir.

Entegre Hizmetler Dijital Ağı (ISDN), bilgisayar ağı dünyasının çok uzun süre en iyi saklanan sırrı olarak kabul edilebilir. ISDN, yalnızca telefon santralleri arasındaki iletişimi sağladığından ve abone hala bir analog kanal üzerinden santrale bağlı olduğundan, kamu anahtarlamalı telefon şebekesi (PSTN) kullanıcılarından uzun süre gizlenmiştir.

ISDN başlangıçta iki versiyonda mevcuttu:

Temel Hız (ISDN - BRI), ISDN-2 olarak da bilinir. BRI, ev kullanıcıları veya küçük işletmeler için tasarlanmıştır ve veri iletimi için iki "B kanalı" (64 kbps) ve kontrol bilgileri için bir gizli "D kanalı" (16 kbps) içerir. 2

64Kbps kanallar tek başına kullanılabilir veya 128Kbps kanal oluşturmak için birbirine bağlanabilir;

Birincil oran (Birincil Oran ISDN - PRI) veya ISDN-30. PRI, 64 kbps'lik 30 "B-kanalı" (en az altı ayarlanabilir) artı kontrol verileri için 64-kbps "D-kanalı" içerir. B kanalları tek bir 1,92 Mbps kanalda toplanabilir.

1998 sonlarında British Telecomm (BT), ISDN teknolojisini ev kullanıcısına getirmek için ilk ciddi girişimi BT Otoyolu hizmetinin duyurusu ile yaptı. Bir müşteri bu hizmetlerden birine abone olursa, mevcut telefon hattı korunur, ancak eski ana konektör Trunk modülü ile değiştirilir. İki analog ve iki ISDN olmak üzere dört konektörü vardır ve bir seferde en fazla üç konuşmayı destekleyebilir. Abone eski analog telefon numarasını korur ve biri ikinci analog bağlantı noktası için diğeri ISDN hatları için olmak üzere iki ek numara alır. Ev ve iş hizmetleri arasındaki iki temel fark, ikincisinin Çoklu Abone Numaralandırmayı (MSN) desteklemesidir, bu sayede aynı ISDN hattına bağlı farklı cihazların farklı telefon numaraları olabilir. ISDN sinyal kanalını kullanan yavaş bağlantıda.

Aynı zamanda Internet-onepaTop BT, BT İnternet, kullanıcıların iki ISDN hattını tek bir yüksek bant genişliği olarak kullanmalarına izin vererek 128 Kbps desteğini duyurdu.

xDSL, telefon şirketlerine kablolu TV işine girmenin bir yolunu sunmak için tasarlanmış çeşitli Dijital Abone Hattı (DSL) teknolojilerinin grup adıdır. Bu yeni bir fikir değil - Bell Communications Research Inc, kablolu iletişim üzerinden isteğe bağlı video ve etkileşimli televizyon sağlamak için ilk dijital abone hattını 1987'de geliştirdi. O zamanlar, tüm endüstri için standartların olmaması nedeniyle bu tür teknolojilerin yayılması zordu.

XDSL teknolojileri, 52 Mbps'ye kadar yukarı akış (indirme) hızları ve 64 Kbps'den 2 Mbps'ye (ve daha fazlası) giden (boşaltma) hızları sunar ve bir dizi modifikasyona sahiptir:

Asimetrik Hat (ADSL);

Tek Hat (SDSL);

Çok yüksek veri hızı (HDSL).

Uygulama, ADSL'nin (Asimetrik

Dijital abone hattı) ev içi kullanım için en umut verici olanıdır.

ADSL. ADSL, ISDN'ye benzer - her ikisi de sabit telefon hatlarının ücretsiz olmasını gerektirir ve yalnızca yerel telefon şirketinden sınırlı bir mesafede kullanılabilir. Çoğu durumda ADSL, mevcut telefon bağlantılarını bozmadan bükümlü çift bağlantılar üzerinden çalışabilir, bu da yerel telefon şirketlerinin ADSL hizmeti sağlamak için özel hatlar çalıştırması gerekmediği anlamına gelir.

ADSL, sesli iletişimin standart bükümlü çift kablo için mevcut olan tam bant genişliğini almadığından, aynı anda yüksek hızlı veri iletimi sağlamaktan yararlanır. Bu amaçla, ADSL maksimum 1 MHz kablolu bant genişliğini 4 kHz kanallara böler, bunlardan biri düz eski telefon sistemi (POTS) - ses, faks ve analog modem verileri için kullanılır. Diğer 256 kullanılabilir kanal, paralel dijital iletişim için kullanılır. İletişim asimetriktir: Gelen bilgiler için 4 kHz'lik 192 kanal ve giden bilgiler için sadece 64 kanal kullanılır.

ADSL, seri bir dijital veri hattını paralel bir hatta dönüştürmek ve böylece bant genişliğini arttırmak olarak düşünülebilir. Modülasyon tekniği Ayrık Çok Tonlu (DMT) olarak bilinir ve geleneksel bir modemle aynı şekilde sırasıyla kodlama ve kod çözme gerçekleştirilir.

Taşıyıcısız Genlik Fazı (CAP) olarak adlandırılan önceki sistem, 4 kHz'in üzerindeki tüm bant genişliğini tek bir iletim kanalı olarak kullanabiliyordu ve

Pirinç. 3.9. ADSL modem ile bağlanan ağ: / - telefon girişi; 2 - analog çıkış; 3 - dijital çıkış

9,6 kbps üzerindeki hızlarda yüksek hızlı modemler tarafından kullanılan Dörtlü Genlik Modülasyonu (QAM) tekniğine yakın olması ve ayrıca uygulanması daha ucuz olmasıdır. Bununla birlikte, daha güvenilir, karmaşık ve esnek bir teknoloji olan DMT'nin evrensel olarak kabul edilen bir standart için daha uygun olduğu kanıtlanmıştır.

Hizmet ticari olarak sunulmaya başladığında, ADSL abonelerinin kullanması gereken tek ekipman özel bir modemdi. Cihazın üç bağlantısı vardır - telefon girişi (Şekil 3.9, /); analog telefon servisi için standart telefon soketi RJ11 (Şekil 3.9, 2) ve ADSL modemi bir PC'ye bağlayan bükümlü çift Ethernet konektörü (Şekil 3.9, 3).

Kullanıcı tarafında, ADSL modem yüksek frekanslı dijital verileri toplar ve bir PC veya ağa iletilmek üzere yayınlar. Telefon hizmeti tarafında, Dijital Abone Hattı Erişim Çoklayıcı (DSLAM), gelen ADSL hatlarını tek bir ses veya veri bağlantısında toplayarak bir ADSL kullanıcısını yüksek hızlı İnternet'e bağlar. Telefon sinyalleri anahtarlamalı telefon şebekesine yönlendirilir ve dijital sinyaller yüksek hızlı bir omurga (fiberglas, asenkron veri iletimi veya dijital abone hattı) aracılığıyla İnternete yönlendirilir.

Şu anda, çeşitli ADSL modem tasarımları bulunmaktadır. Bazıları bir PC'ye bir USB portu üzerinden bağlanır, diğerleri bir Ethernet kablosu ile. Çoğu cihaz izin verir
İnternet bağlantınızı birden fazla bilgisayar arasında paylaşın. Entegre modem / yönlendirici, PC ağını destekler, bazıları yetkisiz erişime karşı farklı düzeylerde koruma sağlamak için entegre bir güvenlik duvarı içerir.

4 kHz'de 192 kanal, maksimum 8 Mbps bant genişliği sağlar. ADSL hizmetlerinin 2 Mbps limiti ile sınırlandırılması, yapay bant genişliği kısıtlamalarından ve gerçek performans seviyelerinin bir takım dış koşullara bağlı olmasından kaynaklanmaktadır. Bunlara kablo uzunluğu, sensör kablosu sayısı, sarkan çiftler ve karşılıklı parazit dahildir. Sinyal zayıflaması, hat uzunluğu ve frekansı ile artar ve artan tel çapı ile azalır. Bir "sarkan çift", ana kablo çiftine paralel uzanan bir açık kablo çiftidir; örneğin, kullanılmayan her telefon jakı sarkan bir çifttir.

Sarkan çiftlerin etkisini görmezden gelirseniz, ADSL performansı Tabloda görüldüğü gibi gösterilebilir. 3.11.

1999'da Intel, Microsoft, Compaq ve diğer ekipman üreticilerinin önerilerini takiben, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından G.922.2 veya G.lite olarak bilinen evrensel bir endüstri ADSL standardı olarak kabul edilen bir spesifikasyon geliştirildi. Standart, kullanıcıların dijital veri iletimi ile aynı anda normal sesli telefon görüşmeleri yapabileceğini varsayar. Hızda bazı kısıtlamalar vardır - veri almak için 1,5 Mbps ve iletmek için 400 Kbps.

ADSL2. Temmuz 2002'de, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği, asimetrik sayısal abone hattı (bundan böyle ADSL2 olarak anılacaktır) için G992.3 ve G992.4 olarak tanımlanan iki yeni asimetrik sayısal abone hattı standardını kesinleştirmiştir.

Yeni standart, asimetrik bir dijital abone hattının hızını ve menzilini iyileştirmek ve dar bant parazit ortamlarında uzun hatlarda daha iyi performans elde etmek için tasarlanmıştır. ADSL2'nin gelen ve giden bilgi akışları için hızı, iletişim mesafesine ve diğer koşullara bağlı olarak sırasıyla 12 ve 1 Mbps'ye ulaşır.

Verimlilikteki artış, aşağıdaki faktörler nedeniyle sağlandı:

Geliştirilmiş modülasyon teknolojisi - özellikle AM ​​yayınlarından kaynaklanan parazitlere karşı daha fazla bağışıklık sağlayan dört boyutlu kafes modülasyonu (16 durum) ve 1-bit dörtlü genlik modülasyonunun (QAM) bir kombinasyonu;

Değişken sayıda hizmet bitinin kullanılması (ADSL'de sürekli olarak 32 Kbps bant genişliği işgal eder) - 4 ila 32 Kbps;

Daha verimli kodlama (Reed-Solomon kod yöntemine dayalı).

ADSL2 +. Ocak 2003'te ITU, aşağı akış bant genişliğini iki katına çıkaran ve böylece yaklaşık 1,5 km'den daha kısa telefon hatlarındaki veri hızlarını artıran bir öneri olan G992.5 (ADSL2 +) standardını tanıttı.

ADSL2 standartları aşağı akış bant genişliğini sırasıyla 1,1 MHz ve 552 kHz olarak tanımlarken, ADSL2+ bu frekansı 2,2 MHz'e çıkarır. Sonuç, daha kısa telefon hatlarında aşağı akış veri hızlarında önemli bir artıştır.

ADSL2+ ayrıca karşılıklı paraziti azaltmaya da yardımcı olur. Bu, hem merkez ofisten hem de uzak terminalden gelen asimetrik dijital abone hattı kabloları, abonelerin evlerine yönlendirilirken aynı paketteyse özellikle yararlı olabilir. Karşılıklı girişim, hattaki veri aktarım hızlarına önemli ölçüde zarar verebilir.

ADSL2+, merkez istasyondan uzak terminale 1,1 MHz altındaki frekansları ve uzak terminalden abone istasyonuna 1,1 ile 2,2 MHz arasındaki frekansları kullanarak bu sorunu çözebilir. Bu, hizmetler arasındaki karışmanın çoğunu ortadan kaldıracak ve merkez ofisten hat veri hızlarını koruyacaktır.

Diğer xDSL teknolojileri (Tablo 3.12)

RADLS. 2001 yılında, iletim hızını yerel hattın uzunluğuna ve kalitesine göre düzelten Hıza Uyarlanabilir Sayısal Abone Hattı (RADSL) spesifikasyonu tanıtıldı. Daha önce abonelerin ADSL'e bağlanabilmeleri için yerel telefon santralinin 3,5 km yakınında olmaları gerekiyordu. RADSL için menzil 5,5 km'ye çıkarıldı ve gürültü toleransları 41'den 55 dB'ye çıkarıldı.

Tablo 3.12 xDSL Teknolojilerinin Özellikleri Ağ tipi İletişim hızı, Mbps Mesafe, km Giden akış Gelen akış RDSL 128 kb/sn 1 600 kb/sn 7 3,5 5,5 HDSL 2,048 4,0 SDSL 1,544-2,048 3,0 12,96 1,5 VDSL 1,6-2,3 25,82 51,84 1,0 0,3

HDSL. HDSL teknolojisi simetriktir, yani çıkış ve giriş veri akışları için aynı bant genişliği sağlanır. Kabloda 2-3 veya daha fazla bükümlü çift ile kablolama kullanır. Tipik menzil (3 km) ADSL'den daha düşük olsa da, bağlantıyı 1 - 1,5 km uzatmak için taşıyıcı sinyal tekrarlayıcılar kurulabilir.

SDSL. Teknoloji HDSL'e benzer, ancak iki istisna dışında: tek bir kablo çifti kullanılır ve maksimum uzunluk 3 km ile sınırlıdır.

VDSL. En hızlı dijital abone hattı teknolojisidir. Giriş akışının hızı 13-52 Mbit/s, çıkış akışı ise tek kablolu çift üzerinden 1.6-2.3 Mbit/s'dir. Ancak, maksimum iletişim mesafesi sadece 300-1500 m'dir ve benzer sıkıştırma algoritmaları ve modülasyon teknolojileri kullanılmasına rağmen ADSL ve VDSL ekipmanı uyumlu değildir.

Kablo modemler. Kablo modemler, mevcut kablolu TV geniş bant ağlarını kullanarak hızlı İnternet erişimi olanağı sunar. Yerleşim alanları genellikle daha kablolu olduğundan, teknoloji ofis uygulamaları yerine ev için daha uygundur.

Örneğin Bay Networks veya Motorola gibi satıcılar tarafından üretilen tipik cihazlar, Ethernet, USB veya FireWire aracılığıyla bir istemci PC'ye bağlanan eklentilerdir. Çoğu durumda, kullanıcının kablolu modemine tek bir IP adresi atanır, ancak birden fazla bilgisayar için ek IP adresleri sağlanabilir veya birden fazla PC, bir proxy sunucusu kullanarak tek bir IP adresini paylaşabilir. Kablo modem bir veya iki 6 MHz TV kanalı kullanır.

Kablo TV ağı bir veri yolu topolojisine sahip olduğundan, mahalledeki her kablo modem, tek bir koaksiyel kablo omurgasına erişimi paylaşır (Şekil 3.10).

Kablo modemin işlevi, sinyali veri akışına modüle etmek ve demodüle etmektir; ancak analog modemlerle benzerlik burada bitiyor. Kablo modemler ayrıca bir tuner içerir (veri sinyalini yayın akışının geri kalanından ayırmak için); ağ bağdaştırıcısı bileşenleri

Pirinç. 3.10. Kablo modem kullanan iletişim sistemleri

terra, köprüler ve yönlendiriciler (birden çok bilgisayara bağlanmak için); ağ yönetim yazılımı (kablo sağlayıcının işlemleri kontrol edebilmesi için) ve şifreleme cihazları (böylece veri akışı kesintiye uğramaz ve yanlışlıkla alıcıya gönderilmez).

Kablonun xDSL ile karşılaştırıldığında bir takım pratik dezavantajları vardır - tüm evlerde kablolu TV bulunmaz (ve bazıları asla olmayacaktır); ek olarak, bağlı olan birçok kullanıcı için, bir PC'nin bir televizyon veya kablo rakorunun yanından ziyade bir telefon jakının yakınında olması daha olasıdır. Bununla birlikte, birçok ev kullanıcısı için kablo, uygun bir maliyetle hızlı İnternet erişimi olanağı sunar. Teorik olarak, 30 Mbps'ye kadar hızlar mümkündür. Uygulamada kablo şirketleri, yukarı akış hızını 512KB/sn ve aşağı akış hızını 128KB/sn olarak ayarlamaktadır.