系统模拟

编辑:学我吧互动百科 时间:2019-09-27 12:57:38
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系统模拟(system simulation)指以某种工具和手段(主要是电子计算机及其软件)模仿系统的工作过程和运行状态,也称为系统仿真。基本方法是运用统计试验,研究系统的假想模型,以获得系统有关的动态特性。它既是分析同题、求解复杂问题的方法,也是一种实验手段。在话务理论研究中占有重要的地位。
中文名
系统模拟
外文名
system?simulation

系统模拟概论

许多实际电信系统的结构和性能是很复杂的,以至这些系统的数学模型不总是可以用数学解析方法求解的。此时,系统模拟是唯一可行的方法。通过模拟研究改进设计方案,可获得系统设计的最佳结果。系统模拟不但用于解决任何不能用数学解析方法解决的复杂电信系统的设计和话务计算问题,还可用于理论研究工作,如对理论研究结果的验证等。系统模拟也是改进正在运行的系统的好方法。通过改变模拟数据和分析模拟的结果,有助于了解系统中各变量的作用和相互影响的程度,从而找出改进系统的方法和依据。(张富)电信技术基础信号发生(signal-generating)在没有外加激励的条件下,电路自动地产生具有特定波形和参数的电振荡过程。实质上是一种直流电能向交流电能转换的过程。输出信号的波形和参数,如幅度和周期,由产生信号的电路本身和直流供电电压所决定。

系统模拟信号分类

按波形分类,有周期性信号和随机信号。周期信号又可分为正弦波和非正弦波。常见的非正弦波有:矩形波、三角波、锯齿波、尖顶脉冲和阶梯波等;其显着特点是波形兼有快速变化部分和缓慢变化部分,两种变化速度相差较大。具有这种特点的信号又称脉冲信号(见脉冲技术)。产生这些信号的装置叫信号发生器。

系统模拟信号产生方法

采用正反馈放大器或负阻放大器实现。
3.1采用正反馈放大器实现正弦波信号的产生
正反馈放大器与选频网络相配合,以保证输出所需频率。放大器的输出信号通过正反馈电路反馈到放大器的输入端,要求反馈信号与输入信号幅度相等、相位相同,以维持放大器在没有激励的条件下产生振荡。
3.2采用正反馈放大器实现非正弦波信号的产生
需要有含储能元件的定时电路构成正反馈电路。通过储能元件上能量的补充与释放,改变电压,控制放大器中器件工作状态的转换。放大器中器件工作状态的改变,又反过来为储能元件上能量的补充与释放创造条件,从而产生电振荡。
3.3采用负阻放大器实现信号的产生
用负阻器件配合外部选频网络产生正弦波,或配合外部定时元件产生非正弦波。负阻器件的特征是伏安特性有一段具有负斜率,即在该区域的微变电阻为负值。应用负阻器件产生信号时,负阻器件必须工作在负阻区,依靠负阻特性将直流电能转换为交流电能。

系统模拟指标

正弦波信号的主要指标有频率稳定度、振幅稳定度和波形失真。
4.1频率稳定度
分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度两种表示方法。绝对频率稳定度为一定时间内振荡频率的变化量。相对频率稳定度为一定时间内振荡频率变化量与实际振荡频率之比。实际振荡频率是一个不定值,但由于它十分接近于标称振荡频率值,故一般用振荡频率变化量与标称振荡频率值之比定义相对频率稳定度。有的系统要求在短期内有很高的频率稳定度;有的系统要求在长期内有很高的频率稳定度。
4.2振幅稳定度
用振幅变化的百分比表示。不同的使用情况,对振幅稳定度有不同的要求。对于工作于一个频段内的信号发生器,除了要求振幅不随时间而变化外,还要求在整个频段内有良好的稳定度。
4.3波形失真
用谐波系数度量。谐波系数越大,表示失真越大。在实际产生正弦波信号的电路中,总是包含具有非线性特性的元器件。在产生正弦波的同时,必然伴随着出现谐波分量,即产生的波形为一个理想的正弦波(称基波)和它的各次谐波之和。各次谐波有救值与基波有效值的比值称为该次谐波的谐波系数,其符号为
(式中n=2,3,4,...)为谐波次数,U1为基波电压有效值.Un为n次谐波电压有效值。有效值代表功率,故总谐波系数δ等于各次谐波系数平方和的开方。在谐波系数相同的条件下,发送功率越大,其谐波功率也越大,所以当发送功率越大时,要求谐波系散越小。要使产生的正弦波信号谐波含量低,一方面可合理选择产生正弦波信号的电路及电子器件的工作状态,另一方面是加滤波网络。

系统模拟应用

在通信设备、测量仪器、计算机和自动控制系统中,需要发生出各式各样的信号,以实现各种不同的功能。
5.1载波信号
一般为正弦波。载波车身不包含有用信息,只是起着运载信息的作用。通过调制,使正弦波的振幅、或频率、或相位按有用信息的变化规律改变。有用信息即寓存于正弦波的振幅、频率或相位的变化之中。调制后的信号称为已调幅、已调频或已调相波。有时为了简单,省去“已”字,称为调幅波、调频波或调相波。
5.2本机振荡信号
超外差式接收机中必不可少的信号,与接收到的高频信号进行混频后,变换为较低频率的信号,便于进行后续处理,有利于提高接收信号的质量。
5.3呼叫、应答、告警信号
如电话通信中的振铃信号、拨号音信号、占线信号,利用频率不同和断续时间不同的正弦波信号,将电话网的工作状态告知使用者。载波通信中的导频信号,用来监视传输系统的稳定情况。告警信号使电声器件发声,告知值机人员通信设备的某一部分出现了故障。
5.4测试信号
测试仪器产生的信号,根据测试项目的不同而异。如作为载频测试信号时,不仅需要产生等幅波,还需有调幅波、调频波。为了满足测试的要求,幅度和频率可以调节。对于已调信号,还要求测试信号的调制系数也是可调的。又如测试用的矩形脉冲信号,不但幅度和周期可调,还要求脉冲宽度、延迟时间可调。还有某些专用仪表的测试信号。波形十分复杂。如测试电视接收机用的复合同步信号、棋盘格信号和彩条信号等。
5.5控制信号
测试仪器内部、计算机及自动控制系统中,控制电子束、机械动作的各种信号。例如,在示波器中,加到示波管偏转板上控制电子束运动的锯齿波电压;在电视接收和计算机的监示器中,加在显像管的偏转线圈上控制电子束偏转的锯齿波电流;在计数式频率计中,作为时间基准控制计数脉冲通过闸门的矩形脉冲。还有计算机中种类繁多的指令信号、加到显示器中显像管栅阴极间控制电子束强弱的信号,都是持续期和休止期各不相同的矩形脉冲。
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中国通信学会