Помимо затухания, описываемого АЧХ, сигнал при прохождении линии связи также задерживается. Задержка (сдвиг) по времени описывается фазовой частотной характеристикой (ФЧХ). Она показывает, на какой угол сдвинется сигнал определенной частоты в радианах этой частоты. Другими словами, если умножить угол ФЧХ на длину волны, мы получим задержку сигнала.
Групповая задержка.
В большинстве линий связи электромагнитные волны разных частот распространяются с одинаковой скоростью. Групповую задержку можно определить по следующей формуле:
где 
–
фазовая характеристика, 
– длина волны, 
– частота, 
–
угловая частота.
Как видно из формул, для того, чтобы задержка была одинаковая для различных частот, фаза передаваемого сигнала должна линейно увеличиваться с ростом частоты. Это справедливо для большинства линий связи, за исключением волоконно-оптических.
Дисперсия.
В волоконно-оптических линиях связи задержка распространения сигнала отличается для различных частот. Это приводит к такому явлению, как дисперсия сигнала. Дисперсия сигнала это расширение импульса вследствие неоднородности задержки.
На рисунке проиллюстрирована причина возникновения задержки. Исходный сигнал представлен в виде суммы двух синусоид разных частот. Пройдя через линию связи вторая синусоида, вследствие разности задержки на различных частотах, отстала от первой. В результате сигнал, переданный через линию связи, стал шире.
Синфазность
Дисперсия связана с различной скоростью распространения разных гармоник передаваемого сигнала. При различной скорости распространения сигналов по разным линиям связи возникает проблема синфазности сигнала.
В общем случае проблема синфазности связана с различным временем прихода сигналов в приемник. Различие во времени может возникать по различным причинам.
На рисунке проиллюстрировано появление несинфазности сигналов вследствие разной длины линий связи. Сигнал, прошедший по нижней, более длиной линии отстает от сигнал прошедшего по верхней, прямой линии.
Требования к синфазности сигнала возрастают с ростом тактовых частот – чем выше тактовая частота, тем меньше период, и тем точнее должен быть расположен сигнал по оси времени
Канал связи это совокупность линии связи, приемника и передатчика. К проблемам передачи, связанным с линиями связи, добавляются проблемы, связанные с приемником и передатчиком
Как уже упоминалось, при перепаде сопротивления среды передаваемая электромагнитная волна может отражаться и рассеиваться. Строго говоря, речь должна идти о волновом или общем сопротивлении среды, которая, в общем случае, состоит из активного и реактивного сопротивления.
Поскольку согласовать сопротивление линии связи и приемника часто довольно сложно, в месте их соединения может появиться большая отраженная волна.
На рисунке проиллюстрирован принцип возникновения отраженной волны. Направления электромагнитных волн показаны стрелочками. При перепаде сопротивления среды электромагнитная волна сбивается. Часть энергии отражается в обратном направлении, а часть передается дальше. Перепад сопротивления может быть как из-за изменения геометрии проводника (при увеличении сечения проводника сопротивление уменьшается), так и иметь другой физический смысл (в этом случае изображение перепада сопротивления на рисунке получается довольно условным).
Проблема согласования сопротивления, и, как следствие, проблема отраженных волн, наиболее существенны для магистрально-модульных интерфейсов. Трудно согласовать сопротивление нескольких модулей, притом, что их число, как правило, заранее не известно. Это послужило одной из причин постепенного отказа от использования магистрально-модульного принципа построения интерфейсов.
Еще одной проблемой канала связи является синхронизация частот приемника и передатчика (при отсутствии синхроимпульсов для асинхронных интерфейсов). Даже кварцевый генератор тактовых импульсов имеет некоторую погрешность частоты. Небольшая погрешность в интервале тактовых импульсов при их большом числе может привести к значительному расхождению во времени приема и передачи.
На рисунке слева показан сигнал и тактовые импульсы передатчика, а справа – приемника. Первый импульс приемник считывает по середине сигнала (как и должно быть для оптимального приема). Из-за разницы тактовых частот приемника и передатчика третий импульс приемник считывает уже в начале сигнала, что может привести к непредсказуемым результатам.
В том случае, если одна линия связи используется для передачи данных в двух направлениях, возникает проблема распределение частотно-временных ресурсов линии связи между двумя приемниками и передатчиками.
Наиболее простые способы решение этой проблемы – разделение сигналов во времени (так называемый полудуплексный режим) или по частоте.
При ограниченных ресурсах линии связи (например, в случае модемов для телефонных коммутируемых линий связи) применяют более сложную технологию. По линии связи одновременно передаются сигналы с двух сторон, и каждая из сторон выделяет из общего сигнала ту часть, которая передана именно ей.
Для выделения «своего» сигнала из суммарного сигнала на линии используют эхокомпенсацию. Для этого приемопередатчик при инициализации определяет параметры линии связи и сигнал, который придет к приемной части при передаче сигналов передающей частью (эхо). При работе из сигнала, полученного с линии связи, приемник вычитает эхо и по полученной разнице определяет переданные данные.
Ограничения на скорость передачи данных также накладывают и ограниченные возможности передатчика в создании сигналов и приемника в их анализе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.