АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра радиотехники

 

 

 

 

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ 

Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности

05B0719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

 

Алматы 2010

СОСТАВИТЕЛЬ: Т.А.Павлова, Б.Р.Накисбекова. Теория электрической связи. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 5B0719 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АЭИС, 2009 - 60 с.  

Методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы по курсу «Теория электрической связи». Одновременно могут быть выполнены работы различной сложности, а также работы, выполняемые в рамках учебной исследовательской работы студентов. Все разделы указаний снабжены ссылками на рекомендованную литературу и контрольными вопросами для самопроверки.

Методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов специальности 5B0719 “Радиотехника, электроника и телекоммуникации” очной и заочной форм обучения.

  

Предисловие

Настоящие методические указания предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы по курсу  «Теория электрической связи».

На каждом рабочем месте  используются одинаковые лабораторные установки с большим набором сменных макетов. Возможность быстрого перехода от одной исследуемой цепи к другой и увеличенный объем лабораторных исследований позволяют преподавателю выдавать задание к работе в лаборатории с учетом индивидуальных особенностей групп, бригад и отдельных студентов. Таким образом, одновременно могут быть поставлены работы различной сложности, а также работы, выполняемые в рамках учебной исследовательской работы студентов.

Все разделы указаний снабжены ссылками на рекомендованную литературу и контрольными вопросами для самопроверки.

1 Порядок выполнения лабораторных работ по курсу  «Теория электрической связи»

Работа в лаборатории ведется строго по расписанию; допускаются в нее студенты, знающие и выполняющие требования техники безопасности.

Каждая работа выполняется одновременно всеми бригадами студенческой группы, т. е. фронтально. Рабочее место бригады – стол, оборудованный лабораторной установкой и снабженный измерительными приборами. Лабораторные установки разных столов выполнены по одной схеме и отличаются друг от друга, в основном, характеристиками применяемых нелинейных элементов. Порядковый номер установки  соответствует номеру бригады.

     Для допуска к конкретной лабораторной работе студенту необходимо  сдать коллоквиум, имея заготовку отчета с четко озаглавленными пунктами исследования, соответствующими принципиальными схемами, таблицами измеряемых и расчетных величин. Результаты предварительного расчета должны быть внесены в таблицы заранее во время подготовки к лабораторной работе. Исходным материалом для предварительного расчета является характеристика нелинейного элемента и параметры принципиальной схемы того макета, на котором будет выполняться лабораторная работа. Знание соответствующего теоретического материала и методики выполнения работы, умение разобраться в изучаемой схеме проверяются на коллоквиуме.

Во время работы нужно пользоваться настоящими методическими указаниями, а также указаниями преподавателя и лаборанта. По результатам измерений заполняются соответствующие таблицы заготовки, вычерчиваются графики, делаются необходимые выводы.

Включение и выключение компьютера, а также запуск программы и выход из нее производятся с разрешения преподавателя.

Протокол исследования должен вестись студентом  и в конце работы подписываться преподавателем.

Завершающим этапом лабораторной работы является автоматический контроль усвоения материала и умения делать выводы из полученных результатов. При этом студент опять отвечает на пять поставленных вопросов.

В случае досрочного выполнения работы оставшееся время используется для оформления отчета.

Пользоваться собственными дисками без разрешения преподавателя запрещается.

После работы приборы нужно выключить, а рабочее место привести в порядок. Для получения зачета по лабораторной работе студент должен защитить полностью оформленный отчет.

Лабораторная работа рассматривается как исследовательская работа, результаты работы которой оформляются студентами в виде отчета.

Отчет выполняется в тетради или стандартных листах бумаги чисто, аккуратно, грамотно и должен содержать:

- указанное в пунктах методических указаний к данной работе;

- результаты исследований в виде таблиц, графиков и числовых характеристик (графики выполняются на миллиметровой бумаге с обязательным указанием наименования и масштаб осей и вклеиваются в соответствующие места отчета);

- результаты исследований и расчетов, выполненных в ходе работы, с соответствующими пояснениями и доказательствами;

- выводы по работе (после каждого пункта задания или в конце отчета).

Отчет сдается преподавателю перед выполнением очередной работы.

2 Лабораторная установка и измерительные приборы

 

         Лабораторная установка представляет собой прямоугольный блок с габаритами (1200х370х280мм), установленный на полке рабочего стола (рис.1).

 

Рис.1 Общий  вид лабораторной установки

 

Стенд содержит ряд функциональных узлов, моделирующих функциональную схему систем связи, а также все необходимые источники сигналов и измерительные приборы, а именно (слева направо):

§        источники сигналов;

§        блоки КОДЕР-1, АЦП и сумматор;

§        сменные блоки (в середине стенда), содержащие исследуемые функциональные узлы, гнезда контрольных точек, необходимые органы управления и индикации;

§        светодиодные табло переданного и принятого сообщения, ЦАП и блок контроля ошибок;

§        блок индикации, в котором расположены измерительные приборы постоянного и переменного напряжения, а также движковый потенциометр напряжения смещения.

В блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ представлены:

§        гармонические сигналы с частотами 1кГц, 2кГц и 110кГц*) с регуляторами выхода (0÷1,5);

§        амплитудный модулятор с несущей частотой 110кГц и частотой модуляции 1кГц. Уровень несущей и глубина модуляции (m) регулируются в пределах 0÷1,5В  и 0÷1В соответственно;

§   генератор шума (ГШ) с регулировкой выходного сигнала (квазибелый шум в полосе не менее 10Гц-100кГц);

*) точные значения этих частот зависят от номинала кварцевого резонатора, используемого в данной модификации стенда.

·        импульсные сигналы тактовой (С1) и цикловой (С2) синхронизации.

Для С1 период Т=450мкс (тактовый интервал). Период С2 ТЦ=17Т. Сигналы используются для внешней синхронизации осциллографа;

§        гармонические сигналы f1 и f2, используемые для получения дискретных видов модуляции   f1=27кГц;  f2=18кГц;

§        δ(t)-сигнал “δ-функции”- прямоугольной формы с длительностью  tu=5мкс  и периодом  17 Т; амплитуда не менее 5В;

§        s1÷s3 -сигналы сложной формы, состоящие из двух гармоник (основная частота 2кГц);

§        s4 -сигнал, состоящий из суммы первой и третьей гармоник с частотами 23 и 69 Гц (для исследования АЦП);

§        U1 и U2 -регулируемые источники постоянных напряжений  (в пределах    –10 ÷ +10 В);

§        диапазонный низкочастотный генератор; имеет плавную и ступенчатую регулировку выходного сигнала Uвых = 0 дб (0÷5В эфф). Uвых = 40 дб (50мВ эфф), Uвых = 20 дб (0,5В эфф).  Установка частоты (в пределах 20Гц÷160кГц) производится по встроенному частотомеру с цифровой индикацией.

Сигналы всех источников стенда (кроме ГШ и генератора НЧ) получены от одного кварцевого генератора путем деления частоты и фильтрации. Это существенно упрощает наблюдение изучаемых сигналов на осциллографе.

         В блоке КОДЕР-1 производится ручное формирование любой пятисимвольной комбинации с помощью микротумблеров. Набранная комбинация индицируется на светодиодном табло с надписью ПЕРЕДАНО. (Такое же табло, но с надписью ПРИНЯТО, расположено над обозначением ДЕКОДЕР-1).

         Блок АЦП является КОДЕРОМ-1 для аналоговых сигналов. На вход 1 блока АЦП подается входной аналоговый сигнал, вход 2 (“открытый вход”) служит для снятия статической характеристики А-Ц преобразования. Нижнее гнездо s (кΔt) служит для наблюдения за отсчетами преобразуемого сигнала, причем могут быть использованы две частоты дискретизации  fд1=125Гц или fд2=2,3кГц, переключаемые тумблером. Кнопочный переключатель РАЗРЯДНОСТЬ позволяет получить число разрядов АЦП 3, 4 и 5. При отжатых кнопках происходит восьмиразрядное кодирование.

         Блок ЦАП имеет один вход и два выхода. На выходе 1 формируется ступенчатый сигнал в соответствии с выбранной в АЦП разрядностью и частотой дискретизации. На выходе 2 формируется выходной сигнал после сглаживающего фильтра. Тумблер “0 τ”, расположенный ниже ЦАП, служит для компенсации задержки на Т, вносимой демодулятором. При непосредственном соединении блоков АЦП и ЦАП - тумблер должен быть в положении “0”, а при включении между ними модулятора и демодулятора - в положении “τ”.

         Блок контроля ошибок предназначен для фиксации ошибок в “системе связи”. Сигналы ошибок с выхода этого блока подсчитываются на ПК за определенное время наблюдения и рассчитывается оценка вероятности ошибки. Сигналы ошибок в символе – положительные импульсы прямоугольной формы длительностью около 200 мкс формируются только для первых пяти символов последовательности (информационных).

         Длительность сигнала ошибки в «букве» - то есть в пятисимвольной информационной посылке – определяется положением первого ошибочно принятого символа и моментом окончания 5-го символа.

         Ниже блока контроля ошибок расположены гнёзда входов ПК с потенциометрами, регулирующими уровень сигналов, подаваемых на ПК. Связь стенда с ПК осуществляется через экранированный кабель, заканчивающийся разъёмом, который должен быть включён на вход звуковой платы ПК.

          В настоящее время стенд комплектуется пятью сменными блоками:

2.1 Преобразование сигналов в нелинейной цепи. Блок содержит полевой транзистор с нагрузкой в цепи стока в виде резистора или колебательного LC контура. Частота резонанса контура около 15кГц. Блок позволяет подробно изучать такие преобразования в радиотехнике, как изменение формы и спектра сигналов нелинейной безинерционной цепью, нелинейное резонансное усиление, умножение частоты, преобразование частоты, амплитудную модуляцию и детектирование АМ сигналов.

2.2. Частотный модем.

Блок содержит частотный модулятор на RC генераторе с полевыми транзисторами в фазобалансной цепи и частотный детектор (ЧД) с симметрично расстроенными контурами. Модулятор ЧМ обеспечивает практически линейное изменение частоты в пределах 7÷18 кГц. Характеристика детектирования ЧД имеет линейный участок не уже ±2 кГц относительно несущей частоты  14 кГц. Измерение частоты модулятора при снятии статической модуляционной характеристики (СМХ)  и наблюдение спектров модулированных колебаний производится по анализатору спектра, реализованному программным методом на ПК.

         Блок позволяет снять СМХ и характеристику детектирования, выбрать оптимальные режимы модулятора и детектора, наблюдать осциллограммы и спектры ЧМ сигналов, прохождение сигналов через частотный модем.

2.3. Дискретизация сигналов во времени (теорема Котельникова).

Блок содержит дискретизатор, переключатель фиксированных частот дискретизации (3, 6, 12, 16, 24 и 48кГц) и три ФНЧ четвертого порядка на операционных усилителях. Особенностью блока является выбор как частот сигнала, так и частот дискретизации, полученных от одного кварцевого генератора, что облегчает наблюдение на осциллографе дискретизированных сигналов.

2.4 Молулятор-демодулятор.

Блок содержит цифровой манипулятор, работающий в режимах АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ, “канал связи”, представленный в виде сумматора с полосовым фильтром (ПФ) для подачи шума от ГШ, и демодулятор, собранный по схеме корреляционного приемника. Полосовой фильтр предназначен для ограничения полосы шума полосой частот, занимаемой спектром модулированных сигналов (10÷35кГц). Коэффициент передачи сумматора для сигнала – 0,5, для шума – 5.

          На сменном блоке подробно раскрыта схема демодулятора – выведены на контрольные точки (гнёзда) напряжения опорных сигналов, выходы перемножителей, интеграторов, пороговые напряжения. Переключение видов модуляции осуществляется кнопкой, расположенной около обозначения модулятора и индицируется светодиодными индикаторами.

         В блоке имеется также переключатель начальной фазы опорного колебания (ФМ и ОФМ), ручная установка порога (АМ), а также индикатор ошибки.

         Блок позволяет изучать виды дискретной модуляции, наблюдать смесь сигнала и шума при определенном их соотношении, изучать принцип действия демодулятора при разных видах модуляции, измерять помехоустойчивость системы.

         Сменные блоки крепятся к стенду четырьмя фасонными винтами; электрическое соединение осуществляется ленточными многожильными кабелями с разъёмами. Разъёмы имеют буквенную маркировку, состоящую из первых букв названия сменного блока. Замену сменных блоков следует производить только при отключенном питании стенда.

Измерительные приборы, необходимые для занятия, располагаются рядом со стойкой на столе (внешние приборы). Используются двухлучевой (двухканальный) осциллограф и персональный компьютер, к которому поставляется оригинальное программное обеспечение для выполнения ряда специальных измерительных и демонстрационных функций (двухканальный анализатор спектра, построение гистограмм, функций корреляции, вычисление оценки вероятности ошибок).

В соответствии с правилами техники безопасности корпуса стенда, осциллографа и компьютера должны быть соединены общим проводом, подключенным к общему проводу заземления лаборатории. Гнездо «┴» стенда расположено справа, на задней стенке. 

 

3 Лабораторная работа № 1.  Цифровая система связи

 

Цель работы:          

Получение навыков работы с основными функциональными узлами цифровой системы связи для передачи как дискретных, так и аналоговых сигналов. Изучение преобразования сигналов и помех в отдельных блоках системы связи с разными видами модуляции и кодирования. Анализ помехоустойчивости цифровых и аналоговых систем связи.  

Краткая характеристика исследуемых цепей и сигналов 

В работе используется универсальный стенд со сменным блоком "МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР". Модель системы связи представляет собой набор функциональных узлов стенда и сменного блока, соединённых внешними перемычками: КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР, ДЕКОДЕР-1.

В КОДЕРЕ-1 осуществляется ручной набор любой пятисимвольной комбинации, которая появляется на светодиодном индикаторе под надписью ПЕРЕДАНО.

МОДУЛЯТОР осуществляет один из основных видов манипуляции (АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ). При установке вида модуляции «0» выход модулятора соединён с его входом.

КАНАЛ СВЯЗИ представляет собой сумматор сигнала с выхода модулятора и шума, поступающего от гнезда ГШ в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ.

ДЕМОДУЛЯТОР преобразует манипулированный сигнал в низкочастотный цифровой сигнал; решение о том, какой символ передавался в данном тактовом интервале, принимается в компараторе решающего устройства (РУ) и запоминается в ячейке памяти до следующего решения.

Тумблер  j  в сменном блоке позволяет устанавливать фазы опорных колебаний или на «0» (относительно фазы принимаемого сигнала), или на p. Для нормальной работы демодулятора  j=0.

Потенциометр ручной установки порога (только для АМ) во всех случаях, кроме оговоренных особо, должен быть в крайнем левом положении. При этом светодиод не горит и пороги устанавливаются автоматически.

После ДЕМОДУЛЯТОРА принятая двоичная последовательность поступает на вход ДЕКОДЕРА-1 и индицируется на табло с надписью ПРИНЯТО. При приёме цифровых сигналов, набранных в КОДЕРЕ-1, ДЕКОДЕР-1 не требуется.

Для  передачи  аналоговых сигналов через цифровую систему связи, КОДЕР-1 заменяется блоком АЦП, расположенным ниже, а блок ДЕКОДЕР-1 заменяется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Блоки АЦП и ЦАП стенда могут работать с различной разрядностью (3, 4, 5 и 8 разрядов). Восьмиразрядное преобразование происходит при отжатых кнопках переключателя разрядности. Один разряд АЦП содержит до 8 уровней квантования. Блок АЦП имеет 2 входа – «открытый» (=) и «закрытый» (~) и два выхода – основной (правые гнёзда) и выход дискретизированного по времени входного сигнала  (нижнее гнездо).  Ниже блока АЦП расположен тумблер, позволяющий изменять частоту дискретизации fД1 @ 125Гц  и     fД2 @ 2300Гц.

Блок ЦАП расположен в правой части стенда. При непосредственном соединении АЦП и ЦАП тумблер  t  должен быть установлен в положение  «0», а при использовании модулятора и демодулятора – в положение «t», так как демодулятор создаёт задержку на один тактовый интервал (Т). Блок ЦАП имеет 2 выхода: на выходе 1 формируется ступенчатый сигнал, на выходе 2 – сигнал после ФНЧ.

С целью удобства исследований исследования студентами АЦП выбирают сигнал звуковой частоты s4, состоящий из суммы первой и третьей гармоник с частотами 23 и 69 Гц.

 

Домашнее задание 

1.Изучите соответствующий раздел курса и литературу:

[3] с. 7¸23; [4] с.10¸27.

Часть І

Лабораторное задание 

1. Исследовать процесс передачи цифровых сигналов через канал без помех.

2. Исследовать процесс передачи цифровых сигналов по каналу с помехами.

3. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания 

3.1  Передача цифровых сигналов через канал без помех.

3.1.1 Соединить блоки: КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР.

3.1.2* Выставить осциллограф в положение t = 0 мс, масштаб по оси времени 0,2 мс/д.

Зафиксировать периоды  T cигналов с опорных генераторов s1 и s0.

Набрать тумблерами КОДЕРА-1 кодовую комбинацию 10000. Посчитать количество периодов T1, приходящихся на «1». Зафиксировать длительность τи, которую занимает один прямоугольный импульс (1 бит информации) и длительность всей кодовой комбинации.

Набрать тумблерами КОДЕРА-1 кодовую комбинацию 00001. Посчитать количество периодов T0, приходящихся на «0».

3.1.3 Установить вид модуляции АМ.

Набрать тумблерами КОДЕРА-1 кодовую комбинацию, заданную преподавателем.

Зарисовать осциллограммы сигналов:

·     на выходе КОДЕРА -1;

·     на выходе МОДУЛЯТОРА. Определить соответствие с заданной кодовой комбинацией;

·     на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА.

3.1.4 Переключая ВИД МОДУЛЯЦИИ на ЧМ, ФМ и ДОФМ, зарисовать сигналы на выходе МОДУЛЯТОРА. Зафиксировать момент перехода логической «1» в логический «0». При ДОФМ выставить масштаб осциллографа по времени 0,1 мс. Обратить внимание на то, как преобразуется "0" и "1" при разных видах модуляции. При ФМ фаза изменяется с приходом нового символа («1» на 90° вниз, «0» на 90° вверх).  При ДОФМ фаза изменяется с приходом одного и того же символа на 90°

3.2   Передача цифровых сигналов по каналу с помехами.

3.2.1 Не разбирая схемы, подать на нижний вход КАНАЛА n(t) сигнал с выхода генератора шума ГШ (в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ).

3.2.2 Установить вид модуляции – ФМ.

3.2.3 Плавно увеличивая амплитуду шумового сигнала, добиться появления редких "сбоев" на табло «индикатора ошибок» в сменном блоке и на табло ПРИНЯТО.

3.2.4 Зафиксировать осциллограмму на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА. Сравнить данную кодовую комбинацию с комбинацией, полученной с выхода КОДЕРА-1. Убедиться, что количество ошибок не превышает одной. Нажать кнопку Err. Зафиксировать вероятность ошибки при этом виде модуляции.

3.2.5 Переключив вид модуляции на АМ. Вручную установить пороговый уровень. Наблюдать увеличение частоты "сбоев" на табло «индикатора ошибок» в сменном блоке и на табло ПРИНЯТО.

3.2.6 Не меняя уровень шума, зафиксировать осциллограмму на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА. Посчитать количество ошибок при АМ, сравнив осциллограмму на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА с осциллограммой на выходе КОДЕРА-1.

3.2.7 Не меняя напряжение шума, провести это же наблюдение для ЧМ и ДОФМ.

3.2.8 Проведите сравнительный анализ полученных результатов для всех видов ИКМ. По минимуму ошибок и наименьшему искажению формы сигналов в выходной осциллограмме определите вид дискретной модуляции, обеспечивающий наилучшую и наихудшую помехоустойчивость системы связи. Выводы о помехоустойчивости дискретных видов модуляции отразите в отчёте.

Отчет 

Отчет должен содержать:

1. Функциональную схему системы связи.

2. Осциллограммы цифровых сигналов в разных точках системы связи при фиксированных видах модуляции и при прохождении цифровых сигналов через систему связи при действии  помех в канале.

3. Выводы о помехоустойчивости дискретных видов модуляции.

 
Контрольные вопросы 

1.   Перечислите блоки цифровой системы связи для передачи дискретных сигналов и расскажите о их функциональном назначении.

2.   Какова причина ошибок в работе системы связи? В чем существенное отличие помех от искажений?

3.   Какие возможности борьбы с помехами Вам известны?

4.   В чем состоит идея преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот?

 

Часть ІІ 

Лабораторное задание 

1. Исследовать процесс передачи аналоговых сигналов через канал без помех.

2. Исследовать процесс передачи аналоговых сигналов через канал с помехами.

3. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

3.3. Передача аналоговых сигналов через канал без помех.

3.3.1 Заменить КОДЕР-1 блоком АЦП, на вход которого подать сигнал s4 из блока ИСТОЧНИКИ. Выход ДЕМОДУЛЯТОРА соединить с блоком ЦАП, переключатель разрядности - в положение 3. Вид модуляции – ФМ. Регулятор шума ГШ – в крайнем левом положении (шум в канале отсутствует). Тумблер частоты дискретизации – в положение  fД1, а тумблер  «0vt» (около блока ЦАП) – в положение «t».

 3.3.2 Зарисовать осциллограммы сигнала в различных точках системы связи: вход 1 АЦП, его выход, затем выходы 1 и 2 блока ЦАП. Зафиксировать длительность кодовой комбинации τкк.

3.3.3* Подать на вход 1 АЦП δ-импульс. Переключая разрядность АЦП, наблюдать увеличение длительности импульса на его выходе. Подать на вход 1 АЦП, при частоте дискретизации fД1, сигнал s4 из блока ИСТОЧНИКИ. Переключая разрядность, наблюдать на выходе 1 и 2 ЦАП изменение формы восстановленного сигнала. Зафиксировать осциллограммы, на которых форма восстановленного сигнала минимально и максимально приближена к форме исходного сигнала s4.

3.3.4 По полученным осциллограммам провести сравнительный анализ передаваемого и принятого сигнала. Сделать выводы о точности передачи формы сигнала при различной разрядности и возможных причинах искажения формы сигнала.  

3.4   Передача аналоговых сигналов через канал с помехами.

3.4.1 Подключить входы осциллографа ко входу АЦП и выходу 2 ЦАП. Вид модуляции – ЧМ.

3.4.2 Плавно увеличивая уровень шума, добиться появления редких "сбоев" в выходной осциллограмме ЦАП. Зафиксировать форму восстановленного сигнала с выхода 2 ЦАП. Зафиксировать на осциллографе 1 реализацию шума с выхода ГШ и амплитуду сигнала s4 с выхода блока ИСТОЧНИКИ.

3.4.3. Изменить вид модуляции на АМ.

3.4.4. Плавно увеличивая уровень шума, добиться появления редких "сбоев" в выходной осциллограмме ЦАП. Зафиксировать форму восстановленного сигнала с выхода 2 ЦАП. Зафиксировать на осциллографе 1 реализацию шума с выхода ГШ и амплитуду сигнала s4 с выхода блока ИСТОЧНИКИ.

3.4.5. Провести это же исследование для ФМ.

3.4.6* Рассчитать соотношение сигнал/шум на входе приемника для ЧМ, Ам, ФМ и ДФОМ.

[с/ш] = [Рсш] = [Uc2/σш2].

Для нахождения дисперсии шума σш2 необходимо на снятой осциллограмме реализации шума провести 15 сечений с шагом = 1/fв (согласно центральной предельной теореме Ляпунова). Частоту fв определить на анализаторе спектра. Измерить максимальную амплитуду шума Uш и вычислить среднеквадратическое отклонение σш = Uш2/N.

 

3.4.7* Снять параметры сигнала и занести их в таблицу 3.4 на выходе АЦП и 2 ЦАП при различных видах модуляции. Сравнить полученные результаты. Сделать выводы.

Таблица 3.4

Вид модуляции

Выход АЦП

Выход ЦАП при АМ

Выход ЦАП при ЧМ

Выход ЦАП при ФМ

Амплитуда первой полуволны импульса Uи, В

 

 

 

 

Длительность импульса τи, мс

 

 

 

 

3.4.8. По изменению формы сигнала с выхода 2 ЦАП и максимальному соотношению сигнал/шум* определите вид аналоговой модуляции, обеспечивающий наилучшую и наихудшую помехоустойчивость системы связи. Свои выводы отразите в отчёте. 

Отчет 

Отчет должен содержать:

1. Функциональную схему системы связи.

2. Осциллограммы аналоговых сигналов в разных точках системы связи при фиксированных видах модуляции и при прохождении аналоговых сигналов через систему связи при действии  помех в канале.

3. Расчет соотношения сигнал/шум при прохождении аналоговых сигналов через систему связи, при действии  помех в канале.

4. Выводы о помехоустойчивости аналоговых видов модуляции. 

Контрольные вопросы 

1.   Перечислите блоки цифровой системы связи для передачи аналоговых сигналов и расскажите об их функциональном назначении.

2.   Что такое информация, сообщение, сигнал? Что общего и в чем отличие между этими понятиями?

3.   Что такое система связи, канал связи и линия связи?

4.   В чем отличие аддитивных  и мультипликативных помех? Приведите примеры тех и других помех в радио- и проводных каналах. Объясните причины их возникновения.

5.   Какие основные показатели характеризуют систему связи? От чего зависят эти показатели?

 

4 Лабораторная работа № 2. Дискретизация непрерывных сигналов во времени (теорема Котельникова) 

Цель работы:                         

Исследование процессов дискретизации и восстановления непрерывных сигналов по дискретным отсчётам  в соответствии с теоремой Котельникова, исследование влияния частоты выборок и характеристик фильтров нижних частот на качество синтезирования. 

 

         Схема работы и измерительная аппаратура        

Рисунок 4.1 - сменный блок «Теорема Котельникова»

Исследуемое устройство (рис. 4.1) размещено на сменном блоке ТЕОРЕМА КОТЕЛЬНИКОВА  и представляет собой дискретизатор (обозначенный на макете как перемножитель сигналов) и набор из трех фильтров - восстановителей с разными частотами среза. Источники исследуемых сигналов - S1, S2 и S3 находятся в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ, а сами сигналы представляют собой суммы гармоник с частотами 2, 4 и 6кГц. (При необходимости исследуемый сигнал может   быть усложнен добавлением еще одного гармонического сигнала с частотой 1кГц с помощью сумматора стенда).

Дискретизатор, формирующий отсчеты s(kDt) непрерывного сигнала s(t), выполняет функцию перемножителя этого сигнала на короткие импульсы напряжения дискретизации (uдискр). В данном случае дискретизатор выполнен по схеме аналогового коммутатора, пропускающего входной сигнал s(t) на выход в течение короткого времени существования импульсов дискретизации. Временной интервал между соседними отсчетами дискретизированного сигнала s(kDt) зависит от выбора частоты дискретизации fд:

Dt=1/ fд.

Эта частота может изменяться дискретно при нажатии кнопки fд, при этом выбранное значение этой частоты индицируется светодиодом  (fд=3,6,12,16,24 и 48 кГц). Все упомянутые выше частоты (частоты дискретизации и частоты гармоник исследуемых сигналов) жестко синхронизированы, что упрощает наблюдение процессов на осциллографе.

В качестве фильтров - восстановителей используются три активных ФНЧ четвертого порядка с частотами среза 3, 6 и 12 кГц. Для снятия импульсных характеристик фильтров используется генератор коротких импульсов "d - функций" (гнезда d(t) в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ).

В соответствии с теоремой Котельникова отсчеты, следующие через интервалы времени Dt=1/2FВ, где FВ - верхняя частота сигнала, могут быть преобразованы в исходный сигнал после прохождения через идеальный ФНЧ с частотой среза FСР = FВ. В работе используются реальные ФНЧ с достаточно крутыми спадами АЧХ после частоты среза. Поэтому на практике выбирают          Dt несколько меньше (а иногда и в несколько раз меньше), чем требуется в теореме Котельникова с тем, чтобы реальный ФНЧ с АЧХ трапециевидной формы позволял выделить спектр исходного сигнала из спектра дискретизированного сигнала, что гарантирует отсутствие искажений при обратном преобразовании (восстановлении) сигнала.

В качестве измерительных приборов используются двухлучевой осциллограф и ПК, работающий в режиме анализатора спектра.

 

Основные обозначения, расчётные формулы и определения

 

В соответствии с теоремой Котельникова  не содержащий частот выше  полностью определяется своими мгновенными значениями  отсчитанными через интервалы времени

Отсчёты сигналов  в момент времени  являются коэффициентами Фурье  разложения сигнала по ортогональной системе функций отсчёта:

Спектральное пояснение теоремы Котельникова даёт рис.4.2., на котором изображены исходный сигнал  (рис.4.2., а), его спектр  (рис.4.2., д), выборочные сигналы для различных сигналов

Спектр выборочного сигнала представляет собой сумму копий спектра сигнала  с центральными частотами  и т.д. Если  то можно восстановить исходный сигнал  пропустив выборочный сигнал (4.2) через идеальный фильтр нижних частот (ФНЧ) с комплексным коэффициентом передачи.

Рисунок 4.2 -  Сигналы и их спектры

 

Импульсная характеристика такого фильтра с точностью до постоянного множителя совпадает с функцией отсчётов :

Если же  то соседние копии спектра перекрываются и восстановление сигнала  невозможно. Минимальный интервал (период) выборок равен  что и утверждается в теореме Котельникова.

При практическом использовании теоремы Котельникова для восстановления сигналов по отсчётам необходимо учитывать неизбежно возникающие погрешности. Причины для этого следующие:

1 Сигналы с ограниченным спектром бесконечны во времени, и поэтому восстановление мгновенного значения  принципиально требует учёта значений бесчисленного множества дискретных отсчётов. Использование отсчётов, взятых в ограниченном интервале (0, Т), означает переход к конечным пределам  в ряде (4.1) и вызывает появление ошибки восстановления.

2 Сигналы конечной длительности имеют бесконечные частотные спектры. В этом случае  обычно выбирают так, чтобы в диапазоне частот от нуля до  была сосредоточена (заданная) часть энергии сигнала. Очевидно, что погрешность восстановления тем больше, чем «медленнее» убывает спектр сигнала за пределами выбранной полосы от 0 до .

3 Отклонение характеристики реальных фильтров нижних частот от идеальных (4.4) и (4.5) приводит к появлению дополнительных погрешностей восстановления сигнала  по отсчётам Котельникова.

 

Домашнее задание

 

1.    Изучить раздел "Дискретизация непрерывных сигналов во времени" по конспекту лекций и литературе: [3] с. 64¸69; [4] с.44 ¸49; [5] с.116¸119.

2 Изобразить видеоимпульсы прямоугольной формы длительностью 0,45мс.

3 Рассчитать и построить идеальные выборочные сигналы для сигнала, указанного в п.2 при  

4 Построить спектры синтезируемых сигналов (см. п.2 и п.3) и, соответствующих им выборочных сигналов по выражению (4.3.),  вычислить точно лишь частоты, соответствующие нулевым значениям спектральной плотности.

5.2.4. Рассчитать и построить частотные характеристики идеального ФНЧ с граничной частотой

 

Лабораторное задание 

1.   Произвести дискретизацию одного из сложных сигналов (s1, s2 или s3).

2.   Исследовать спектры исходного и дискретизированного сигналов.

3.   Исследовать частотную и импульсную характеристики фильтров – восстановителей.

4.   Исследовать процесс восстановления дискретизированных сигналов.

5. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.  

Методические указания 

4.1 Дискретизация сигнала

4.1.1 Выбрать один из трех сигналов (например, s1 ) в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ и подать его на вход "А" ПК, работающего в режиме спектроанализатора. (Входы ПК находятся в нижней части стенда справа). Зафиксировать на осциллограмме форму исходного аналогового сигнала.

4.1.2 С помощью спектроанализатора (ПК) получить спектр сигнала и определить его верхнюю частоту (FВ) на уровне не ниже, чем  0,1|Smax(ω)|.

4.1.3* Учитывая, что значение частот дискретизации (fд), указанных на сменном блоке, являются ориентировочными, провести спектральный анализ сигналов дискретизации UД с генератора импульсов дискретизации (гнездо под перемножителем). Определив частоты первых гармоник этих сигналов при установке fд=3,6,12 и 16 кГц, внести уточненные значения в таблицу 5.1.

Таблица 4.1       Уточненные частоты дискретизации (fд).

Обозначение на блоке

кГц

3

6

12

16

Измеренное

(расчитанное)

кГц

 

 

 

 

Для частот более 24 и 48 кГц спектральный анализ в данной работе невозможен (т.к. FMAX=24кГц).

Переключить ПК в режим осциллографа. Посмотреть на осциллограмме форму дискретного сигнала с генератора импульсов дискретизации. Убедиться, что он не идеальной формы (не δ- импульс).

4.1.4 Рассчитать минимально требуемую частоту дискретизации, исходя из теоремы Котельникова : fд ≥ 2 FВ.  Установить ее на макете кнопкой " fд ".

4.1.5 Соединить входы двухлучевого осциллографа со входом и выходом дискретизатора, установить режим внешней синхронизации осциллографа (от гнезда С1 блока ИСТОЧНИКИ). Вход спектроанализатора подключить к выходу дискретизатора.

4.1.6 Зафиксировать в отчете временные диаграммы в следующем порядке (с сохранением масштаба по оси времени):

·     исследуемый сигнал s(t);

·     выходной дискретизированный сигнал s(kDt).

С экрана монитора ПК зарисовать спектры перечисленных выше сигналов. Рассчитать период дискретизации =1/ fд. Сравнить  результат расчета с количеством дискрет, полученных на осциллограмме и количеством спектров, соответствующих каждой дискрете, повторяющихся с частотой, кратной nfд в спектральной диаграмме.

4.1.7* Переключая кнопкой частоту дискретизации fд на 1-2 позиции выше и ниже выбранного значения fд, наблюдать изменения в осциллограммах и спектрах на выходе дискретизатора. Сравнить полученные результаты с расчетами. При каких частотах дискретизации fд форма сигнала приближается к исходному аналоговому сигналу?

4.2 Исследование частотных характеристик фильтра нижних частот

С целью выбора наилучшего из трех ФНЧ в качестве фильтра - восстановителя необходимо определить частоту среза Fc, достаточную для того, что бы ФНЧ пропускал верхнюю частоту FВ в спектре сигнала, т.е. Fc FВ .  Уточнение Fc  производят по АЧХ либо по импульсной характеристике g(t). Кроме того, АЧХ фильтров необходима для последующей коррекции fд, а импульсная реакция g(t) нужна для объяснения процесса восстановления сигнала.

4.2.1 Снятие импульсной реакции ФНЧ производится путем подачи на вход фильтра коротких импульсов (от гнезда "d(t)" блока "ИСТОЧНИКИ"). Осциллограмма выходного сигнала будет соответствовать импульсной реакции фильтра g(t). Зарисовать осциллограмму g(t) для фильтра, фиксируя на ней значения "нулей" (рис. 4.2) по шкале на экране осциллографа с учетом масштаба развертки (мкс/дел). Определив Dt| для ФНЧ, находим частоты среза по формуле:

FС =1/(2 Dt ç).


 

Рисунок 4.2 – Осциллограмма импульсной характеристики фильтра

4.2.2 * Снятие АЧХ фильтра проводится путем подачи на его вход гармонического сигнала с напряжением 1В и с частотой 1КГц от встроенного диапазонного низкочастотного генератора с выхода «0» дБ. К выходу фильтра подключить встроенный цифровой вольтметр переменного напряжения. Плавно увеличивая частоту генератора от 0КГц до частоты, на которой UВЫХ окажется вÖ2 раза меньше, чем на частоте 0кГц, а также частоты, на которых UВЫХ уменьшится до 0,1 UВЫХ(0кГц). Снять частотную характеристику UВЫХ=j(f) с шагом 0,2кГц так, чтобы зафиксировать частоту среза FС. Построить график АЧХ фильтра и отметить на ней уточненные значения частоты среза FС.

4.2.3 Сопоставить полученные реальные частотные характеристики ФНЧ с идеальными. Сделать выводы о точности восстановления сигнала с помощью выбранного ФНЧ. Результаты исследований и выводы поместить в отчет.

4.3  Восстановление дискретизированного сигнала

4.3.1 Сопоставляя спектры, снятые по п.4.1.6 с частотой среза (частотной характеристикой)* выбранного фильтра - восстановителя, скорректировать частоту дискретизации, увеличив ее на 1 - 2 позиции от расчетного значения с тем, чтобы спектр исходного сигнала s(t) можно было выделить из спектра дискретизированного сигнала с помощью выбранного реального ФНЧ.

4.3.2 Соединить выход дискретизатора со входом выбранного ФНЧ, установить на макете уточненное в п.4.3.1. значение fд|. Подключив один из входов осциллографа ко входу дискретизатора, а второй - к выходу ФНЧ, зафиксировать в отчете осциллограммы исходного и восстановленного сигнала.

4.3.3 Изменяя частоту дискретизации на 1 - 2 позиции от скорректированного значения fд, зафиксировать осциллограммы восстановленного сигнала, наиболее приближающегося по форме к исходному сигналу. В отчете привести заключение о том, допустимо ли изменять интервал между отсчетами дискретизированного сигнала (Dt).

4.3.4* Соедините вход дискретизатора с источником периодической последовательности прямоугольных импульсов, в качестве которого используется КОДЕР-1. Установите тумблерами КОДЕРА-1 любую комбинацию из одной единицы и четырех нулей. При этом на выходе КОДЕРА-1 формируются прямоугольные импульсы длительностью 450 мкс с периодом 7650 мкс. Проведя анализ спектра этого сигнала, выберите fд и фильтр восстановитель. Зафиксируйте осциллограммы и спектры сигналов: входного, дискретизированного и оптимального восстановленного. Сделать выводы о том, какой из фильтров является наиболее пригодным для восстановления данного сигнала. Результаты исследований и выводы поместить в отчет.

        

Отчет 

Отчет должен содержать:

1.   Функциональную  схему установки.

2.   Осциллограммы, спектры и характеристики фильтров по всем пунктам задания.

3.   Выводы по пунктам 4.1.7, 4.2.3, 4.3.3 и 4.3.4.

4.   Поясните причины погрешностей при восстановлении сигнала.

 

Контрольные вопросы 

1.   Каков практический смысл в дискретизации аналоговых сигналов?

Сформулируйте теорему Котельникова для сигналов с ограниченным спектром.

2.   Могут ли быть дискретизированы и затем восстановлены импульсы прямоугольной формы?

3.   Каков алгоритм восстановления дискретизированного сигнала?

4.   Какую функцию при восстановлении сигнала по выборочному выполняет ФНЧ?

5.   Можно ли произвольно увеличивать или уменьшать  Dt между отсчетами? К чему это может привести?

6.    В чем отличие идеального и реального ФНЧ?

7.    Как Вы представляете себе процесс дискретизации аналогового сигнала? Какие функциональные узлы для этого необходимы?

8.   Какой вид имеет спектр дискретного сигнала?

9 Дайте спектральное пояснение теоремы Котельникова.

10 Запишите выражение для импульсной характеристики идеального ФНЧ. Изобразите график.

11 Какой вид имеют амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристика идеально ФНЧ?

12 Объяснение погрешности синтезирования реальных сигналов по дискретным отсчётам. 

 

5 Лабораторная работа №3 Амплитудная модуляция  

Цель работы:                  

Исследование процесса амплитудной модуляции, получение статической модуляционной характеристики и выбор оптимального режима работы модулятора.

 

Схема работы и измерительная аппаратура        

В работе используется  универсальный стенд со сменным блоком ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ. Принципиальная  схема исследуемой цепи приведена на рис. 5.1. С помощью переключателя "RVLC" выбирается колебательный контур, а для снижения его добротности сопротивление RШ должно быть включено. В качестве источника несущего колебания используется встроенный генератор звуковой частоты, подключаемый ко входу 1. Источник низкочастотного модулирующего колебания с частотой 1кГц  должен быть подключен ко входу 2 сумматора.

 

Рисунок 5.1 - Принципиальная  схема амплитудного модулятора

В качестве измерительных приборов используются вольтметр, осциллограф и ПК в режиме анализатора спектра. Наблюдение процессов на затворе и стоке полевого транзистора осуществляется на гнездах КТ 1 и КТ 2 соответственно.

 

Домашнее задание 

1.   Изучите по конспекту лекций и литературе основные вопросы темы "Амплитудная модуляция": [1] с. 113¸134; [2]с. 73¸81; [4]с. 88¸96; [5]с. 88¸96, 281¸286.

2.   Оформите заготовку отчета. 

Лабораторное задание 

1. Получите статическую модуляционную характеристику устройства.

2. Определите величины напряжений, необходимых для получения колебаний с наибольшей глубиной модуляции без заметных искажений.

3. Исследуйте форму и спектр колебаний в оптимальном режиме, а также при различных отклонениях от этого режима.

4. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания

5.1 Настройка в резонанс предшествует всей работе. Она осуществляется при подаче на один из входов сумматора напряжения около 0,5В от встроенного звукового генератора (12...16кГц). Достижение резонанса фиксируется либо по максимальному отклонению стрелки микроамперметра стенда (встроенный индикатор резонанса) либо по максимому выходного напряжения на гнездах 5. Точное значение резонансной частоты f0 вносится в таблицу 8.1.

Таблица 5.1

f0=…  Гц

Uw=...  В;               UW=0

ЕСМ, В

 

UВЫХ, В

 

IС1, мА

 

5.2 Статические модуляционные характеристики IС1=gСМ) снимаются на резонансной частоте контура при отсутствии модулирующего сигнала (UW=0) для двух значений высокочастотного напряжения на выходе сумматора: Uw=0,5В; Uw=1,0В. Изменяя напряжение смещения с шагом 0,5В, измеряют выходное напряжение в КТ 2. Данные эксперимента в обоих случаях вносятся в две таблицы, аналогичные приведенной выше. Первая гармоника тока стока рассчитывается по формуле:

IС1= UВЫХ / RЭО,

где RЭО=1кОм - сопротивление контура на резонансной частоте.

По таблицам на одном графике строятся обе зависимости IС1=g1СМ) при Uw=0,5В и IС1=g2СМ) при Uw=1,0В.

5.3 Оптимальный режим модулятора находится в два этапа. На первом этапе выбирается статическая модуляционная характеристика с наиболее протяженным линейным участком, на втором – определяется положение рабочей точки на этой характеристике. По этой же характеристике определяется максимальная амплитуда низкочастотного модулирующего напряжения UmWМАХ так, чтобы модуляция осуществлялась без заметных искажений.

Соединить гнездо "1кГц" блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ со входом сумматора и ручкой регулятора выхода установить найденное значение UmWМАХ, помня, что вольтметры переменного напряжения показывают действующее значение UWМАХ= UmWМАХ /Ö2.

Установить смещение ЕСМ ОПТ, соответствующее середине линейного участка кривой IC=gСМ). Установить на входе 1 сумматора выбранное значение Uv (0,5В или 1В). Найденные величины заносятся в таблицу 5.2.

Таблица 5.2. Оптимальный режим модулятора.

f0, кГц

ЕСМ ОПТ, В

Uv, В

UWМАХ

RШ вкл

 

 

 

 

 

ВНИМАНИЕ.

·                   В данном (оптимальном) режиме модулятор будет использован снова в следующей лабораторной работе как источник амплитудно-модулированных сигналов. Поэтому необходимо четко зафиксировать условия эксперимента и схему соединений.

5.4 Временные диаграммы и спектры на входах и выходе модулятора снимаются для оптимального режима в следующем порядке (масштаб по оси времени сохраняется неизменным):

·     входной сигнал низкой частоты (гнездо 2);

·     входной сигнал несущей частоты (гнездо 1);

·     форма тока стока iС(t)(гнездо 5, кнопка "R" нажата);

·     выходное напряжение при низкой добротности контура (гнездо 5 при нажатой кнопке "LC" и нажатой " RШ ");

·     выходное напряжение при высокой добротности контура (гнездо 5 при нажатой кнопке "LC" и отжатой " RШ ").

Одновременно с осциллограммами зарисовываются спектры всех перечисленных сигналов с сохранением масштаба по оси частоты. По полученным осциллограммам определяется и фиксируется в таблице 5.3. глубина модуляции m.

Таблица 5.3.

Режимы модулятора

Глубина модуляции, m

 

по спектру

по временной диаграмме

RШ ВКЛ.

 

 

RШ ВЫКЛ.

 

 

ЕСМ = ЕСМ ОПТ +1В

 

 

ЕСМ = ЕСМ ОПТ -1В

 

 

ЕСМ = ЕСМ ОПТ, но UW @2 UWМАХ

 

 

5.5  Диаграммы искаженных колебаний на выходе вне оптимального режима наблюдаются и зарисовываются при правильно выбранной нагрузке: включено "LC" и " RШ ", но при напряжениях, отличных от найденных в п. 5.3:

5.5.1  ЕСМ = ЕСМ ОПТ +1В

5.5.2  ЕСМ = ЕСМ ОПТ -1В

5.5.3  ЕСМ = ЕСМ ОПТ, но UW @2 UWМАХ.

По полученным осциллограммам определяется и фиксируется в таблице 8.3 глубина модуляции m.

Проанализировать результаты таблицы 5.3. Сделать выводы. Результаты исследований и выводы поместить в отчет.

5.6* Модуляция сложным сигналом производится при действии двух низкочастотных сигналов (1кГц и 2кГц), подаваемых из блока "ИСТОЧНИКИ" на входы 2 и 3 сумматора макета. Для сохранения оптимального режима модулятора каждый из подаваемых сигналов должен соответствовать половине UWМАХ. Зарисовать осциллограммы и спектры на входе модулятора (гнездо КТ 1), для чего следует отключить источник "несущей" от входа 1, а также на выходе (гнездо КТ 2 при восстановлении сигнала на входе 1). Сравнить временные диаграммы и спектры АМ-сложным сигналом и АМ-простым гармоническим колебанием. Найти общее и отличия. Результаты исследований и выводы поместить в отчет. 

Отчет 

Отчет должен содержать:

1.   Принципиальную схему исследования.

2.   Сток-затворную характеристику полевого транзистора для Вашего стенда.

3.   Таблицы  экспериментальных данных.

4.   График g1СМ) и g2СМ), а также осциллограммы и спектры исследованных процессов.

5.   Выводы по работе:

·        от каких параметров зависит глубина амплитудной модуляции?

·        С чем связано искажение формы АМК? 

Контрольные вопросы 

1.   Что такое амплитудная модуляция? Запишите аналитическое выражение АМ сигнала.

2.   Что такое коэффициент и глубина амплитудной модуляции?

3.   Как измерить глубину модуляции по временной диаграмме АМ сигнала и по спектру?

4.   Как связаны между собой ширина спектра модулирующего и ширина спектра модулированного сигнала при АМ?

5.   Изобразите простейшую схему амплитудного модулятора. Поясните принцип работы АМ временными диаграммами.

6.   Какова роль нагрузки амплитудного модулятора?

7.   Что такое статическая модуляционная характеристика? Как по статической модуляционной характеристике выбрать режим работы модулятора?

8.   Изобразите векторные диаграммы для сигналов обычной АМ, балансной АМ, однополосной АМ.

9.   Дайте определение однополосной модуляции. Изобразите временную и спектральную диаграммы сигнала однополосной модуляции при модуляции одним гармоническим колебанием.

10.    Каков спектр амплитудно-модулированного сигнала при модуляции:

        а) одним гармоническим колебанием;

        б) суммой двух гармонических колебаний. 

6 Лабораторная работа №4 Детектирование АМ колебаний 

Цель работы:                  

Исследование работы и характеристик диодного детектора. 

Схема работы и измерительная аппаратура        

В работе используется  универсальный стенд со сменным блоком ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ. Схема исследуемой цепи приведена на рис. 6.1. Переключатель "СН" дает возможность изменять в широких пределах постоянную времени RC - цепи (нагрузка детектора). Изображенный на схеме микроамперметр находится в правой части приборной панели наверху стенда.

В качестве источника АМ сигнала с относительно низкой частотой несущего колебания (fН1=13...15кГц) используется модулятор, изученный в предыдущей лабораторной работе и настроенный в соответствии с экспериментальными данными оптимального режима. Выход амплитудного модулятора (гнездо КТ 3) является входом детектора.

КТ 4

 

КТ 3

 

КТ 2

 

Рисунок 6.1- Принципиальная  схема амплитудного демодулятора

В качестве источника АМ сигнала с повышенной частотой несущего колебания используется генератор, расположенный на блоке ИСТОЧНИКИ CИГНАЛОВ (fН2=110кГц). При использовании этого генератора он так же присоединяется ко входу детектора (гнездо КТ 3), но при этом нагрузкой в модуляторе следует выбрать "R". (Кнопка включения резистора "R" одновременно отключает емкость контура (на схеме макета это не показано) для того, чтобы исключить шунтирующее действие расстроенного низкочастотного контура (»15кГц) на генератор высокочастотного сигнала (110кГц).

Измерительные приборы подключаются ко входу детектора или к выходу (гнездо КТ 4). Используются вольтметр, осциллограф и анализатор спектра (ПК).

 

Домашнее задание 

1.  Изучите по конспекту лекций и литературе основные вопросы темы "Детектирование АМ колебаний":[1]с.134¸148; [2] с.90¸106; [4] с.88¸96; [5]с. 286¸290.

2.   Оформите заготовку отчета. 

Лабораторное задание 

1.   Наблюдайте    временные   диаграммы   и   спектры   в   процессе детектирования колебаний с разными постоянными времени нагрузки детектора.

2.   Изучите характеристику детектирования при малых и при больших амплитудах   входного сигнала.

3. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания 

6.1 Временные диаграммы и спектры при детектировании наблюдаются при подаче АМ колебаний с пониженной частотой несущего колебания. Для этого собрать схему модулятора и установить оптимальный режим по данным предыдущей лабораторной работы. Друг под другом с сохранением масштаба зарисовываются осциллограммы и спектры:

·     модулированного колебания на входе детектора (гнездо 6);

·     напряжения на выходе детектора при всех значениях емкости нагрузки СН (0, 3, 15,30, 300нФ).

6.2  Временные диаграммы при действии АМ колебаний с повышенной частотой несущего колебания (110кГц). Для этого к гнездам   КТ 3 присоединяется внутренний источник АМ колебаний; амплитуда несущей выбирается равной 1В при m=0,6...0,8. Переключатель "СН" установить вначале в положение "0". Переключатель R или LC (нагрузка полевого транзистора) - в положение "R". Друг под другом с сохранением масштаба зарисовываются осциллограммы и спектры:

·     модулированного колебания на входе детектора (гнездо 6);

·     напряжения на выходе детектора при всех значениях емкости нагрузки СН (0, 3, 15,30, 300нФ).

6.3* Детектирование АМ сигналов с глубиной модуляции m>1. Сохраняя схему измерений пункта 6.2, увеличить до максимума глубину модуляции (ручку «m» - в крайнее правое положение).

Зарисовать осциллограммы на входе и выходе детектора при СН=3 нФ.

6.4 Характеристика детектирования I= f(Uw) снимается при действии немодулированных колебаний, получаемых от встроенного генератора с частотой fН1(m=0). Переключатель СН – в положение 15 нФ. Ток детектирования измеряется внутренним микроамперметром – при изменении Uw в пределах до 1В. Данные измерений заносятся в таблицу 6.1, при этом особое внимание надо обратить на выявление общего вида характеристики и, в частности, ее начального участка (определить Uw при одном, двух и трех делениях шкалы микроамперметра).

Таблица 6.1

fН=...  кГц

             m=0              CН=15нФ

Uw, В

 

I0, мкА

 

 

Отчет 

Отчет должен содержать:

1.   Принципиальную схему исследования.

2.   Таблицы  экспериментальных данных.

3.   График характеристики детектирования, а также осциллограммы и спектры исследованных процессов.

4.   Выводы по работе:

·        Как увеличение емкости в нагрузке детектора сказывается на качестве детектирования?

·        Сравните качество детектирования при повышенной и пониженной частоте несущего колебания.

 

Контрольные вопросы 

1.   Что такое детектирование? Поясните процесс детектирования АМ сигнала, пользуясь временными и спектральными представлениями.

2.   Какова характеристика детектирования диодного детектора при подаче слабых сигналов?

3.   Каковы условия линейного детектирования в схеме диодного детектора?

4.   Изобразите схему диодного детектора. Поясните работу диодного детектора соответствующими временными диаграммами.

5.   Из каких условий выбирается постоянная времени нагрузки при детектировании АМ сигналов?

6.   Можно ли детектировать диодным детектором:

·     АМ колебания при m>1;

·     АМ колебания с подавленной несущей;

·     колебания с однополосной модуляцией?

7.   Как экспериментально получить форму тока, протекающего через диод в схеме детектора АМ колебаний?

8.   Поясните происхождение низкочастотной составляющей на выходе диодного детектора при подаче на вход АМ колебания.

9.   При каких условиях детектирование АМ колебаний в диодном детекторе происходит без искажений? Каковы причины возможных искажений?

 

7 Лабораторная работа №5  Исследование частотного модулятора

 

Цель работы:    

Исследование принципа действия частотного модулятора. Получение характеристик частотного модулятора при воздействии на его вход моногар-монического сигнала. Исследование формы и спектра сигналов с частотной модуляцией.

 

Схема работы и измерительная аппаратура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данной работе используется  универсальный лабораторный стенд со сменным блоком ЧАСТОТНЫЙ МОДЕМ, упрощённая принципиальная схема

которого приведена на рис.7.1.  Объектом исследования является левая часть схемы (между гнёздами КТ 1 и КТ 2).  Как видно из схемы, частотный модулятор представляет собой RC генератор, состоящий их двухкаскадного резистивного усилителя (А1) и фазобалансной цепи (ФБЦ), обеспечивающей положительную обратную связь. Частота генерации зависит от параметров ФБЦ–С3, С4 и сопротивлений каналов (RСИ) полевых транзисторов VT1 и VT2. Сопротивление канала (RСИ) зависит от управляющего напряжения, приложенного к затвору. Таким образом, полевой транзистор в ФБЦ является параметрическим элементом, управляемым модулирующим напряжением. Напряжение смещения (ЕСМ), являющееся постоянной составляющей модулирующего сигнала, позволяет установить несущую частоту модулированного сигнала, а переменная составляющая, т.е. сам модулирующий сигнал, поданный на гнезда КТ 1, обеспечивает девиацию частоты Dfmax, зависящую от амплитуды модулирующего сигнала. Выходом частотного модулятора являются гнезда КТ 2.

В схеме модулятора имеется блок автоматической регулировки усиления, поддерживающий постоянную амплитуду ЧМ-сигнала (на схеме не показан).

В качестве источника модулирующего сигнала используется встроенный диапазонный генератор, подключенный ко входу модулятора. Для контроля входного сигнала используется встроенный вольтметр. Анализ спектра производится на ПК в режиме «Спектроанализатор».

 

Домашнее задание

 

1.   Изучите основные вопросы по конспекту лекций и литературе :[1]с.148¸161; [2] с.82¸87; :[4]с.96¸102;  [5] с.96¸104; [6]с. 98¸105, 351¸359.

2.   Постройте спектры частотно-модулированных колебаний, соответствующие индексам модуляции МЧМ = 0,5 и МЧМ = 5. Графики функций Бесселя приведены на рис. 7.2. Для расчётов принять  Umo=1В (амплитуда немодулированного сигнала).

Условно принять, что боковые пренебрежимо малы, если их уровень не превосходит 0,1 амплитуды несущей немодулированного колебания.

3. Приготовьте заготовку отчета и приложите к ней результаты расчета.

 

Рисунок 7.2 - Графики функций Бесселя

 

Лабораторное задание

 

1.   Снимите статическую модуляционную характеристику и определите оптимальный режим модулятора.

2.   Определите влияние амплитуды модулирующего сигнала на форму и ширину спектра ЧМ-сигнала (при постоянной частоте модуляции).

3.   Определите влияние частоты модуляции на форму и ширину спектра ЧМ-сигнала (при постоянной амплитуде модулирующего сигнала).

4.   Наблюдайте форму сигнала на входе и выходе частотного модулятора.

5. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания

 

7.1 Статическая модуляционная характеристика (СМХ):f=φ(ЕСМ) снимается при отсутствии модулирующего сигнала. Последовательно устанавливая движковым потенциометром ЕСМ значения из таблицы 7.1, определить значения частоты модулятора f, подключив выход модулятора (гнездо КТ 2) ко входу ПК, работающего в режиме анализа спектра (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

Таблица 7.1

ЕСМ

B

0

-0,5

-1

-1,5

…………

-6,5

f

кГц

 

 

 

 

 

 

По данным таблицы строится график СМХ, на котором следует отметить:

-          положение рабочей точки (на середине линейного участка); отсюда находят ЕСМ ОПТ и амплитуду первичного гармонического сигнала Umc;

-          несущую частоту f0 (по вертикальной оси);

-          границы линейного участка (fMIN, fMAX) и практическую ширину спектра 2Df = fMAX - fМIN;

-          угол наклона линейного участка СМХ; (тангенс этого угла соответствует коэффициенту КЧМ модулятора)*.

-          Полученные данные сведём в таблицу 7.2

Таблица 7.2

ЕСМ ОПТ

f0

fМIN

fMAX

КЧМ*

 

 

 

 

 

В случае хорошей линейности СМХ выбор несущей частоты некритичен, однако, для последующих пунктов лучше выбрать f0=12¸13 кГц.

7.2 Влияние амплитуды модулирующего сигнала на спектр ЧМ (при FМОД=const).

7.2.1 По ряду заданных значений МЧМ (табл. 7.3) рассчитать амплитуды модулирующих сигналов, а затем и действующие значения UC. Частота модулирующего колебания FМОД = 500 Гц.

 

 

Таблица 7.3 Влияние амплитуды модулирующего сигнала.

МЧМ

0,5

5

Dfд

 

 

UMC, мс

 

 

UC, мс

 

 

2Df

 

 

 

Для заполнения таблицы напомним некоторые определения для ЧМ.

Индекс частотной модуляции

Отсюда находят   Dfд.

7.2.2 *Определение ЧМ-сигнала

                                      Df (t) = КЧМ UC(t)

При амплитудном значении гармонического сигнала Umc

Dfд = КЧМ Umc                         (7.2)

Отсюда Umc= Dfд / КЧМ .

Четвертая строка таблицы заполняется исходя из необходимости пользоваться вольтметром переменного напряжения, имеющим градуировку в действующих значениях

UC = Umc 0,707.

7.2.3 Подключить  внутренний  звуковой  генератор  ко входу модулятора (гнездо КТ 1). Туда же подключить и вольтметр переменного напряжения стенда. Установить заданную генератора FМОД= 500 Гц.

7.2.4 Последовательно устанавливая значения UC из таблицы 7.3

регулятором  выхода генератора, получить на ПК, подключённом к  выходу модулятора (гнездо КТ 2) спектры ЧМ-сигналов. На каждой спектрограмме обязательно указывать:

·        условия проведения эксперимента;

·        частоты отдельных составляющих спектра;

·        практическую ширину спектра 2Df .

(при определении  2Df   учитывать только ту часть спектра, в которой амплитуды более 10% от максимальных амплитуд).

Полученные значения 2Df   внести в табл. 7.3

Сравните полученные результаты в таблице 7.3. Сделайте выводы о влиянии амплитуды модулирующего сигнала на спектр ЧМ (при FМОД=const).

7.3   Влияние частоты модуляции на спектр ЧМ-сигнала. (UC=const)

7.3.1 Сохраняя схему соединений (п.7.2), установить значения UC из

таблицы 7.3 для МЧМ = 5 и не менять его в дальнейшем.

7.3.2 Последовательно устанавливая частоты модуляции (табл. 7.4), получить спектрограммы соответствующих ЧМ-сигналов. В таблицу внести  значения  2Df .

Таблица 7.4 Влияние частоты модуляции (UC=const)

       UC = …… B;     f0 = …… кГц

FМОД

Гц

500

1000

2Df

Гц

 

 

МЧМ

 

 

 

7.3.3 Заполнить последнюю строку табл. 7.4, используя определение МЧМ и необходимые данные из табл. 7.3.

Сравнить полученные спектры со спектрами, построенными в домашнем задании. Результаты внести в отчет.

Сделать выводы о влиянии частоты модуляции на спектр ЧМ-сигнала. (UC=const).

7.4 Форма колебаний на входе и выходе частотного модулятора

7.4.1 Соединить один из входов двухлучевого осциллографа со входом модулятора (для этого надо отключить вольтметр, сохраняя соединение с генератором). На другой вход осциллографа подать выходной сигнал модулятора.

7.4.2 Установить частоту модуляции FМОД= 500 Гц, а уровень сигнала UC  берутся из таблицы 7.3 для МЧМ=5.  Увеличивать уровень сигнала до тех пор, пока на осциллограмме выходного сигнала не появится паразитная амплитудная модуляция. Несколько уменьшить входной сигнал так, чтобы огибающая  ЧМ-сигнала стала ровной.

7.4.3 Установить синхронизацию осциллографа по тому каналу (входу), на который подан высокочастотный (выходной) сигнал. Ручками синхронизации добиться неподвижного (хотя бы на части экрана) изображения.

7.4.4 Подстраивая в небольших пределах частоту модуляции, добиться неподвижной картинки модулирующего сигнала. Иногда нужный эффект может быть достигнут небольшой подстройкой несущей частоты (ручкой СМЕЩЕНИЕ).

7.4.5 Зафиксировать осциллограммы на входе и выходе частотного модулятора.

7.4.6*  Повторить эксперимент для МЧМ=0,5. Сравнить осциллограммы и спектры для МЧМ=0,5 и МЧМ=5. Сделать выводы, от каких параметров зависят форма и спектр ЧМК.

 

Отчет

 

Отчет должен содержать:

1.   Схему частотного модулятора.

2.   Расчеты домашнего задания.

3.   Статическую модуляционную характеристику.

4.   Спектры, таблицы и осциллограммы по всем пунктам исследований.

5.   Выводы по пунктам 7.2,  7.3 и 7.4.

 

Контрольные вопросы

 

1.        Дайте определение ЧМ-колебания. Напишите аналитическое выражение ЧМ колебаний.

2.   Приведите пример записи ЧМ-колебания с параметрами f0 = 100 МГц;   FМОД = 10 КГц;   DfMAX = 50 КГц.

3.   Опишите принцип действия частотного модулятора.

4.   Как можно выбрать оптимальный режим работы модулятора, используя статическую модуляционную характеристику?

5.   Что такое угловая модуляция?

6.   Как строится спектр ЧМ-колебания при узкополосной и широкополосной модуляции?

7.   Представьте (качественно) спектр колебания i (t) = I m0 cos (ω0 t + 0,01 cos Ω t).

8.   Какое отношение имеют функции Бесселя к частотной модуляции?

9.   Сколько спектральных линий надо учесть в практической ширине спектра ЧМ при МЧМ = 4?

10.   Назовите известные Вам области применения ЧМ сигналов.

11.   Что такое девиация частоты и индекс модуляции?

12.   Как зависит ширина спектра ЧМ колебаний от девиации частоты, модулирующей частоты и от индекса модуляции?

 

8 Лабораторная работа №6 Исследование детектора ЧМ сигналов 

Цель работы:  

Экспериментальное исследование частотного детектора. Выбор оптимального режима детектирования 

Схема работы и используемая аппаратура     

В данной работе используется  универсальный лабораторный стенд со сменным блоком ЧАСТОТНЫЙ МОДЕМ (рис. рис.7.1). В качестве источника ЧМ-сигнала в данной работе используется частотный модулятор, рассмотренный в работе №5. Выход частотного модулятора (гнездо КТ 2 на   рис. 7.1) соединяется перемычкой со входом частотного детектора (гнездо  КТ 3). Выход частотного детектора (гнездо КТ 4) соединен с микроамперметром, измеряющим постоянную составляющую тока детектора. Схема частотного детектора состоит из усилителя на полевом транзисторе VT3, в нагрузку которого включены два резонансных контура, настроенных на разные частоты (f01 и f02). Эти частоты расположены симметрично относительно несущей частоты ЧМ-сигнала. Ток ЧМ-сигнала с постоянной амплитудой, протекая через два расстроенных контура, вызывает на них падения напряжения, пропорциональные их сопротивлениям. Чем ближе мгновенная частота ЧМ-сигнала к резонансной частоте контура, тем больше амплитуда напряжения на контуре и наоборот. Таким образом, линейная цепь (рассмотренный колебательный контур) преобразует ЧМ-сигнал в сигнал, в котором и амплитуда, и частота меняются одновременно. Осциллограмма такого сигнала внешне очень похожа на АМ-сигнал, но частота заполнения его меняется так же, как у входного ЧМ-сигнала. Нагрузкой каждого контура является свой детектор огибающей (АМ-детектор).

Выходные напряжения АМ-детекторов (на резисторах R5 и R6) зависят от расстройки контуров относительно мгновенной частоты ЧМ-сигнала. Для идеальной работы ЧМ-детектора модуль полного сопротивления расстроенного контура должен меняться прямо пропорционально девиации частоты ЧМ-сигнала. Однако на частотной характеристике контура имеется небольшой почти линейный участок в районе точки перегиба. Для увеличения ширины линейного участка характеристики детектирования применяют не один, а два симметрично расстроенных контура. Встречное включение диода (VD2) во втором детекторе огибающей позволяет в значительной степени компенсировать нелинейность склона АЧХ-контура, а также компенсировать постоянную составляющую выходного сигнала.

Выходное напряжение ЧМ-детектора (гнездо КТ 3) равно разности напряжений на выходах АМ-детекторов:  UВЫХ = UR5 – UR6.

В работе также используются встроенные звуковой генератор, приборы постоянного и переменного напряжений, двухлучевой осциллограф и ПК, используемый как частотомер или анализатор спектра.

 

Домашнее задание 

1.        Изучите основные вопросы по конспекту лекций и литературе :[1]с.161¸164; [2] с.108¸111; [5] с.291¸292; [6]с. 311¸316.

 

Лабораторное задание 

1.   Снимите характеристику детектирования и выберите оптимальный режим работы частотного детектора.

2.   Наблюдать сигналы на входе модулятора и выходе детектора в оптимальном режиме и при отклонениях от него.

3. Пункт, помеченный * является добавочным и его выполнение не является обязательным. Выполнение этого пункта добавляет 3 балла к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания 

8.1 Снятие характеристики детектирования  I0 = φ2(f)  производится при отсутствии модулирующего сигнала  (МЧМ=0) путём изменения частоты входного  сигнала с измерением постоянной составляющей тока детектора. При этом вход модулятора отключен (гнездо КТ 1 свободно), между гнездами КТ 2 и КТ 3 установлена перемычка, а управление частотой осуществляется изменением смещения  (ЕСМ)  в модуляторе. Измерение частоты на выходе модулятора (гнездо КТ 2) производится с помощью ПК в режиме «Спектроанализатор», а ток  I0 – микроамперметром, расположенным над регулятором  ЕСМ.

Процесс измерения характеристики детектирования существенно упрощается, если на этом же стенде уже выполнена работа №5. В этом случае необходимость в измерении частот отпадает и первые две строчки из таблицы 7.1 переносятся  в таблицу 8.1.

8.1.1 Изменяя напряжение смещения  (ЕСМ)  в соответствии с таблицей 8.1 измерить с помощью ПК (в режиме «Спектроанализатор») частоты модулятора и, одновременно с этим, ток детектора  I0.

Таблица 8.1  Снятие статической модуляционной характеристики f = φ1СМ) и характеристики детектирования I0 = φ2(f)

ЕСМ

B

0

-0,5

-1

-1,5

…………

-6,5

F

КГц

 

 

 

 

 

 

При заполнении таблицы 8.1 кроме указанных значений  ЕСМ следует добавить те значения  ЕСМ  и  f,  при которых  I0  принимает нулевое  и экстремальные значения.

8.1.2 По результатам таблицы 8.1 строится характеристика детектирования (ХД). Из графика ХД определить оптимальное значение несущей частоты  f0, соответствующее нулевому току детектора и максимальную девиацию частоты   D fMAX, соответствующую границе линейного участка ХД, считая от частоты  f0.  Значения напряжения смещения  ЕСМ ОПТ, несущей частоты f0, максимальной амплитуды сигнала  UMC, девиации частоты DfMAX взять из лабораторной работы № 5. Полученные значения параметров внести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2  Оптимальный режим частотного детектора

ЕСМ ОПТ

f0 , кГц

DfMAX , кГц

UMC MAX  ,B

UC MAX  ,B

 

 

 

 

 

8.1.3 Снятие осциллограмм. Соединить выход звукового генератора с гнездом КТ 1 (вход модулятора). Туда же подключить вольтметр переменного напряжения. Установить на генераторе гармонический сигнал с частотой   FМОД=500 Гц и действующим значением  UC МАХ  (по вольтметру). Установить   ЕСМ = ЕСМ ОПТ. (из табл.8.2).

8.1.4 Заменить  вольтметр на входе 1 на один из входов двухлучевого осциллографа,  а  второй  его вход соединить с выходом детектора  (гнездо КТ 4).

8.1.5 Получив неподвижные осциллограммы, зафиксировать их в отчёте. Обратить внимание на «зубцы» выходной осциллограммы, связанные с работой амплитудных детекторов.

8.2 Работа детектора в неоптимальном режиме* возникает при выходе сигнала за пределы линейного участка ХД.

8.2.1 Изменить напряжение смещения на +0,5В от оптимального. По графику СМХ или таблице 11.1 определить новое значение несущей частоты и внести его в отчёт.

8.2.2 Повторить п.8.1.5.

8.2.3 Повторить п.8.2.1, но при ЕСМ = ЕСМ ОПТ – 0,5В.

8.2.4 Восстановить прежнее значение  ЕСМ ОПТ. Увеличить модулирующий сигнал  UC в 1,5 раза. (Для этого на время измерения заменить вход осциллографа, подключенный к гнезду 1 на вольтметр).

8.2.5 Повторить п.8.1.5.

8.2.6 Сравнить временные диаграммы, полученные после детектирования ЧМК при оптимальном и неоптимальном режиме. Сделать выводы, с чем связаны искажения формы первичного(модулирующего) сигнала после детектирования.

 

Отчет

 

Отчет должен содержать:

1.        Принципиальную схему частотного детектора.

2.        Статическую модуляционную характеристику частотного модулятора.

3.        Характеристику детектирования.

4.        Временные диаграммы оптимального и неоптимальных режимов.

5.        Выводы по п.8.1 и 8.2.

 

Контрольные вопросы

 

1. Амплитуда несущего колебания и амплитуда немодулированного             

ЧМ-сигнала – это одно и то же или нет?

2.   Какие требования предъявляются к частотному детектору?

3.   Какие функции выполняет частотный детектор?

4.   Как работает частотный детектор?

5.   Где применяется частотная модуляция?

6.   Как можно выбрать оптимальный режим работы детектора, используя характеристику детектирования?

7.   Какие известны методы детектирования ЧМ колебаний?

8.   Что такое фазовая модуляция?

9 Лабораторная работа №7 Прохождение случайных сигналов через линейные и нелинейные цепи

 

Цель работы:

 

Исследование преобразования законов распределения мгновенных значений при прохождении случайных сигналов через линейные и нелинейные цепи.

 

Краткая характеристика исследуемых цепей и сигналов

 

В работе используется универсальный лабораторный стенд со сменным блоком “ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ” (рис. 9.1). В составе блока имеются три линейные цепи с номерами:

1 – ФНЧ с частотой среза 3 кГц;

2 – ФНЧ с частотой среза 6 кГц;

3 – ПФ с центральной частотой 6 кГц и полосой Df=0.5 кГц;

и три нелинейных безинерционных цепи под номерами:

4 – односторонний амплитудный ограничитель;

5 – двухсторонний амплитудный ограничитель;

6 – нелинейная цепь, вызывающая искажение типа “центральная отсечка”.

В качестве сигналов используются:

·     ”белый” шум (нормальный случайный процесс);

·     гармонический сигнал со случайной начальной фазой;

·     аддитивная смесь этих сигналов в разных соотношениях.

Кроме универсального лабораторного стенда в работе используются осциллограф, вольтметр и ПК, работающий в режиме “ГИСТОРАММА”, для снятия кривых плотности вероятности (гистограмм). Для фиксации реализаций исследуемых процессов используется ПК в режиме «ОСЦИЛЛОГРАФ». В случаях, когда исследуется непериодический сигнал, сделать это по осциллографу затруднительно. В этом случае исследуемый сигнал следует подать на гнездо «А» входа ПК на стенде, а затем вызвать программу «ОСЦИЛЛОГРАФ», которая позволяет «остановить» картинку и при необходимости изменить ее масштаб.

 


Рисунок 9.1 - Сменный блок для исследования прохождения случайных сигналов через различные цепи

 

Домашнее задание

 

1. Изучить основные вопросы темы “Прохождение случайных сигналов через линейные и нелинейные цепи” по конспекту лекций и литературе: [3] с. 72¸82; [4] с. 138¸141; [5] с. 247¸256; 292¸299; [6] с. 265¸277.

 

Лабораторное задание

 

1.        Исследуйте прохождение сигнала с нормальным законом распределения через линейные и нелинейные цепи.

2.        Исследуйте процесс нормализации закона распределения при прохождении сигнала через линейную узкополосную цепь.

3.        Исследуйте прохождение узкополосного сигнала с нормальным законом распределения через амплитудный детектор.

4. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. При выполнении этих пунктов добавляется 1 балл при дифференциальной оценке лабораторной работы. Выполнение пункта 9.3 * добавляет 9 баллов к рейтинговой оценке лабораторных работ.

 

Методические указания

 

9.1 Прохождение сигнала с нормальным законом распределения через цепи 1¸6.

 

9.1.1 Добиться , что бы [с/ш] = 3. Для этого пользуясь генератором “1 кГц” в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ и встроенным мультиметром, откалибровать осциллограф так, чтобы при амплитудном значении Uвх=0.35В размах синусоиды на его экране составлял ±1 деление. Затем, заменив генератор “1 кГц” на генератор шума (ГШ), ручкой регулятора выхода ГШ установить ширину шумовой “дорожки” на экране ±3 деления, что соответствует ±3s (согласно “правилу трёх сигма” для нормального случайного процесса). Следовательно, s шума соответствует 0.5В. Зафиксировать общую для всех цепей реализацию шума на входе. При последующем исследовании шести цепей не менять ни уровня шума, ни усиления осциллографа.

9.1.2 Подключив ГШ ко входу “А” ПК, работающего в режиме “ГИСТОРАММА” (см. инструкцию в Приложении), с помощью ручки регулировки входного сигнала ПК, расположенной рядом с гнездом “А”, установить на мониторе требуемый размах шума. Зафиксировать общий для всех цепей график плотности вероятности и его параметры – m и s.

9.1.3 Влияние фильтров на шум. Подключив выход ГШ ко входу второй цепи, а ПК – к её выходу, зафиксировать выходную реализацию, плотность вероятности выходного сигнала Wвых(x) и его параметры mвых и sвых. Занести результаты в таблицу 9.1.

9.1.4* Повторить п. 9.1.3 для первой и третьей цепей.

9.1.5 Сделать выводы о влиянии фильтров на шум по частоте. Проанализируйте связь между изменением полосы пропускания цепи, изменяющей ширину спектра шума, проходящего через эту цепь, и изменением амплитуды плотности вероятности Wвых(x) в связи с изменением количества событий.

9.1.6 Влияние амплитудных ограничителей на шум. Подключив выход ГШ ко входу четвертой цепи, а ПК – к её выходу, зафиксировать выходную реализацию, плотность вероятности выходного сигнала Wвых(x) и его параметры mвых и sвых. Занести результаты в таблицу 9.1.

9.1.7* Повторить п. 9.1.6 для пятой и шестой цепей.

9.1.8 Сделать выводы о влиянии амплитудных ограничителей на шум по амплитуде. Проанализируйте связь между изменением амплитуды пропускания цепи, изменяющей амплитуды шума, проходящего через эту цепь, и изменением амплитуды плотности вероятности Wвых(x) в связи с изменением количества событий.

Таблица 9.1 Сводная таблица результатов

параметры шума

ФНЧ 2

ФНЧ 1

ПФ

односторонний ограничитель

двухсторонний ограничитель

нелинейная цепь

mвых, В

 

 

 

 

 

 

sвых, В

 

 

 

 

 

 

sвых2, В2

 

 

 

 

 

 

Пикфактор

 

 

 

 

 

 

Тотн, с

 

 

 

 

 

 

9.1.9  Проведите сравнительный анализ по сводной таблице результатов. Обратите внимание на то, как изменяется график Wвых(x) при изменении sвых.

9.1.10 На основании Wвых(x) вычислить относительное время пребывания сигнала х(т) в определенном интервале уровней и пик-фактор.

Wвых(x)  =  WвыхХв) = Ф(в. sвых) - Ф(а. sвых),

где Ф(U) – функция Крампа (находится по справочнику).

         

                           

 

 

 

 

Рисунок 9.2 - Функциональная зависимость вида y = f(x)

Зная (в. sвых) = 1,2,3 и (а. sвых) = -1, -2, -3, можно вычислить WвыхХв) в полосах 2sвых , 4sвых, 6sвых симметричных относительно оси времени. Тогда можно определить полосу шумовой дорожки ( рисунок 9.3). Если принимать во внимание пики Х(t), вероятность которых не менее 1%, то можно оценить пик-фактор шума (отношение пика максимального значения амплитуды шума к среднеквадратическому отклонению sвых).                                                                            

Х(t)

    

                                                                                                                                

   3s

   2s

    s      (5-6)sх

 

 

Рисунок 9.3 – Определение шумовой дорожки

Относительное время пребывания сигнала х(т) в интервале максимальных уровней Тотн находится как отношение времени пребывания в заданном интервале уровней к общему времени наблюдения реализации можно трактовать как вероятность попадания Х(Т) в указанный интервал.  

 

9.2 Нормализация закона распределения узкополосной линейной цепью.


Рисунок 9.4.

9.2.1 Случайный сигнал с распределением, отличным от нормального,

может быть получен путём пропускания нормального случайного процесса через нелинейную цепь (блоки 5 или 6), рис. 9.1.

9.2.2 Собрать цепь согласно схеме на рис. 9.4.

9.2.3 Подключив осциллограф к выходу цепи 5, ручкой регулятора выхода ГШ добиться появления на осциллограмме заметного двухстороннего ограничения сигнала. Сделать выводы об изменении формы сигнала.

Проходя через узкополосную линейную цепь (2 или 3), такой сигнал “нормализуется”, то есть его закон распределения приближается к гауссовскому.

9.2.4 Подключая ПК на вход и выход цепи 3, получить реализации сигналов и гистограммы на входе и выходе цепи 3.

9.2.5 Снять статистические характеристики шума на выходе нелинейной цепи 5: среднеквадратическое отклонение шума σвых и дисперсию шума  σвых2.  Результаты занести в таблицу 9.2

Таблица 9.2

параметры

my

σвых, В

σвых2, В2

U0, В

<Uвых2>, В2

нелинейная цепь

 

 

 

 

 

фильтр

 

 

 

 

 

По полученным данным посчитать:

· математическое ожидание шума на выходе нелинейной цепи: my =0,399а σвых;

· постоянную составляющую шума на выходе нелинейной цепи: U0 = √π/2 σвых;

· среднеквадратическое напряжение: <Uвых2> = 2σвых2.

Результаты вычислений занести в таблицу 9.2. В отчёте по п. 9.2 охарактеризовать изменения в законе распределения сигнала при прохождении линейной узкополосной цепи.

9.2.6 Не меняя параметров шума, подключить анализатор спектра ко входу и  выходу цепи 3. Сделать выводы об изменении спектра сигнала.

 

9.3 Законы распределения огибающей при различном отношении сигнал/шум.*

9.3.1 Для получения узкополосного нормального процесса используем полосовой фильтр (цепь 3), а для получения огибающей – амплитудный детектор, состоящий из диодного ограничителя (нелинейная цепь 4) и ФНЧ (цепь 1), как показано на рис. 9.3.

9.3.2 Собрать цепь в соответствии с рис.9.5. Отключив генератор шума от сумматора, подобрать частоту генератора Г3 -111 (в районе 6 кГц), при которой показания вольтметра достигнут максимума. Установить выходное напряжение   генератора   таким,  чтобы   показания   вольтметра  на  выходе цепи 3 соответствовали 0.35В.


Рисунок 9.5.

9.3.3 Подключить диапазонный звуковой генератор ко входу сумматора и отключить источник шума. Отрегулировать выходное напряжение генератора так, чтобы ширина осциллограммы в той же точке схемы составляла 1клетку (двойная амплитуда 2a соответствует 0,5В, т. е. a=0.25В). Подключив источник шума ко входу сумматора, на его выходе получим аддитивную смесь “белого” шума и гармонического сигнала при a/s=0,5

9.3.4 Подключая ПК ко входу амплитудного детектора (вход цепи 4) и его выходу (выход цепи 1), зафиксировать реализации и гистограммы исследуемых сигналов. Провести сравнительный анализ полученных осциллограмм. Сделать выводы об изменении формы сигнала.

9.3.7 Снять параметры шума: среднеквадратическое отклонение шума σвх, дисперсию шума  σвх2 , дисперсию шума  σвых2.

Рассчитать постоянную составляющую аддитивной смеси сигнала и шума: U0 ≈ √π/2 σвх(1+ 0,5а2/2 σвх2).

Результаты занести в таблицу 9.3

9.3.8 Повторить п.9.3.6, но ширину осциллограммы (регулятором выхода генератора) установить 6 клеток. Теперь амплитуда a=1.5В, а отношение a/s=3.

9.3.9 Повторить п. 9.3.4.

9.3.10 Снять параметры шума: среднеквадратическое отклонение шума σвх, дисперсию шума  σвых2.

Рассчитать постоянную составляющую аддитивной смеси сигнала и шума: U0 а (1+ σвх2/2 а2).

Результаты занести в таблицу 9.3

Таблица 9.3

[a/s]

σвх

σвх2

σвых2

U0

0

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Сравнить гистограммы, полученные в п.9.3.4, 9.3.6 и 9.3.10. Сделать выводы о изменении амплитуды плотности вероятности с изменением соотношения сигнал/шум [a/s].

 

Отчёт

 

Отчёт должен содержать:

1.        Функциональные схемы исследований.

2.        Результаты экспериментов с указанием условий их проведения.

3.        Выводы по результатам исследований.

 

Контрольные вопросы

 

1.   Что такое плотность вероятности? Поясните смысл и свойства графика плотности вероятности.

2.   Функция распределения и плотность вероятности – какова их связь?

3.   Нормальный случайный процесс и его свойства.

4.   К каким случайным процессам относится “правило трёх сигма”?

5.   Меняется ли форма графика W(х) при прохождении любого случайного процесса через:

·        линейную инерционную цепь;

·        нелинейную безинерционную цепь?

6.   Как рассчитать дисперсию и математическое ожидание на выходе нелинейной цепи?

7.   Что происходит с плотностью вероятности случайного сигнала, проходящего через узкополосную линейную цепь?

8.   Что такое закон Рэлея?

9.   Какому закону подчиняется распределение мгновенных значений огибающей смеси узкополосного нормального случайного процесса и гармонического сигнала?

10.Как рассчитать дисперсию процесса на выходе линейной цепи?

11.Как рассчитать математическое ожидание процесса на выходе линейной цепи?

12.Какие основные статистические характеристики случайных процессов вам известны?

13.Дайте определение стационарного случайного процесса.

14.Определите эргодическое свойство стационарного случайного процесса.

15.Как определяют среднее значение и дисперсию случайного процесса усреднением по ансамблю реализаций и усреднением по времени?

16.Сформулируйте центральную предельную теорему Ляпунова.

 

10 Лабораторная работа №8 Исследование спектров модулированных сигналов

 

Цель работы:                       

 

Изучение модулированных сигналов в цифровых системах связи для разных видов модуляции (манипуляции) - АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ при периодических модулирующих сигналах.

 

Краткая характеристика исследуемых цепей и сигналов

        

В работе используется универсальный лабораторный  стенд со сменным блоком МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР. (При установке блока в стенд необходимо переключить тумблером  несущие частоты для модулятора f1 и f2 на более низкие -  9 и 18   кГц.  Это  вызвано  ограниченной  полосой      спектроанализатора – Fmax = 24 кГц).

На вход МОДУЛЯТОРА подаются цифровые сигналы от КОДЕРА - 1 (КОДЕР ИСТОЧНИКА), либо от аналого-цифрового преобразователя (АЦП), расположенного ниже КОДЕРА-1. Кнопочный переключатель ВИД МОДУЛЯЦИИ, расположенный над МОДУЛЯТОРОМ, устанавливает один из четырех видов модуляции. Каждое нажатие кнопки приводит к смене вида модуляции последовательно: “0” (когда модуляция не производится и выход модулятора соединён с его входом), АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ, снова “0”, АМ … и т. д. 

Два гнезда, расположенные ниже МОДУЛЯТОРА - sи  s0 - позволяют изучать сигналы несущих частот, соответствующих выбранному виду модуляции.

В качестве измерительных приборов используется двухлучевой осциллограф и ПК в режиме спектроанализатора.

 

Домашнее задание

 

1.Изучить соответствующий раздел курса по конспекту лекций и литературе: [3] с.36¸44; [4] с.115¸120.

2.Рассчитать спектры периодических последовательностей  прямоугольных импульсов для tи=T=450 мкс и периода Т0=17Т и соответствующего сигнала с амплитудной манипуляцией. Несущую частоту принять f1=18 кГц.

 

Лабораторное задание

 

1. Изучите спектры амплитуд низкочастотных цифровых сигналов.

2. Исследуйте форму и спектр модулированных сигналов при АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ.

3. Пункты, помеченные * являются добавочными и их выполнение не является обязательным. Каждый  выполненный пункт, помеченный * добавляет 1 балл к дифференциальной оценке лабораторной работы.

 

Методические указания

 

10.1 Соединить выход КОДЕРА-1 и вход МОДУЛЯТОРА. Один из входов двухлучевого осциллографа соединить со входом, а другой - с выходом МОДУЛЯТОРА.

10.2 Набрать тумблерами КОДЕРА-1 комбинацию из единицы и четырех нулей, заданную преподавателем. Длительность любого символа (Т=450мкс) и период повторения комбинаций (Т0=17Т) остаются постоянными.

10.3 Переключатель вида модуляции установить в положение АМ.

10.4 Подготовить ПК к работе в режиме спектроанализатора. Для наблюдения спектра исследуемый сигнал должен подаваться на гнездо "А" входа ПК, расположенное в правой части стенда.

10.5 Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе МОДУЛЯТОРА и рядом (на одной строке) - спектры этих же сигналов.

10.6* Набрав в КОДЕРЕ-1 комбинацию 01100, повторить п.10.5.

10.7* Повторить пункт 10.5 для произвольной комбинации в КОДЕРЕ-1.

10.8 Повторить пункт 10.6 для остальных видов модуляции (кроме АМ). При наблюдении осциллограмм для ФМ и ОФМ обратить внимание на моменты появления скачков фазы.

10.9 Зарисовать спектры несущих сигналов МОДУЛЯТОРА sи  s1 для всех видов модуляции.

10.10 В качестве источника цифрового сигнала использовать АЦП, вход которого соединить с источником низкочастотного аналогового сигнала s4 , а выход – со входом МОДУЛЯТОРА (рис. 10.1). Установить переключатели разрядности АЦП в положение 3 (т. е. каждый отсчёт сигнала кодируется в АЦП тремя двоичными символами).

Рисунок 10.1 - Преобразование аналогового сигнала

в цифровой модулированный сигнал

Зарисовать в одном масштабе времени (длительность развёртки осциллографа около 120 мс, внешняя синхронизация от гнезда С2) следующие осциллограммы:

·     аналоговый сигнал s4;

·     дискретизированный сигнал s4(kDt)  (с нижнего гнезда АЦП);

·     цифровой сигнал с выхода АЦП (так называемый ИКМ - сигнал). Эту временную диаграмму удобнее получить с экрана монитора в процессе анализа спектра этого сигнала. Следует скопировать последовательность нулей и единиц в удобном масштабе по оси времени за период около 10 мс.

·     модулированный сигнал (вид модуляции – АМ).

Зарисовать спектры сигналов:

·     аналогового сигнала s4;

·     ИКМ – сигнала;

·     модулированного сигнала (АМ).

 

Отчет

 

Отчет должен содержать:

1. Выполненное домашнее задание.

2. Структурную схему измерений.

3. Осциллограммы и спектрограммы по всем пунктам.

4. Расшифровку ИКМ-сигнала (натуральный двоичный код). Результаты представить в виде графика округлённых значений отсчётов сигнала s4 (t), совместив его с графиком исходного сигнала в удобном масштабе по вертикальной оси.

5. Анализ результатов и выводы.

 

Контрольные вопросы

 

1.   Как рассчитать спектр периодического сигнала?

2.   Изобразите спектр одиночного прямоугольного импульса. Как он изменится при увеличении длительности импульса?

3.   От чего зависит огибающая спектра периодически повторяющегося прямоугольного импульса?

4.   Как рассчитать спектр кодовой комбинации 10110, повторяющейся с периодом Т0. В чем идея такого расчета?

5.   Изобразите модулированный сигнал (с одним из видов модуляции) при подаче на вход модулятора цифрового сигнала 01101.

6.   В чем отличие спектров модулирующих и модулированных сигналов (на примере одного из видов модуляции)?

7.   Как изменится  спектр модулированного сигнала при изменении несущей частоты на 1кГц?

8.   Как изменится спектр амплитуд модулированного сигнала, если вместо периодического модулирующего сигнала подать случайный цифровой сигнал?

9.   Как можно определить спектр случайного сигнала?

10.В чем отличие спектра амплитуд от спектральной плотности амплитуд?

11.Что такое спектральная плотность мощности?

12.Что такое энергетический спектр сигнала?

13.Как связана спектральная плотность мощности с функцией автокорреляции сигнала? Какие ограничения при этом накладываются на сигнал?

14.Какой вид имеют спектры мощности модулирующих и модулированных сигналов для синхронного телеграфного сигнала? (Рассмотреть один из видов модуляции)?

15.В чем отличие ФМ и ОФМ сигналов?

16.Что такое импульсно – кодовая модуляция (ИКМ)?

17.Является ли ИКМ-сигнал в полном смысле модулированным сигналом?

18.Какую функцию выполняет аналого-цифровой преобразователь?

19.Как связана ширина спектра модулированного сигнала и ширина спектра исходного низкочастотного сигнала при цифровой передаче?

 

 

Список литературы 

1.   Кушнир В.Ф., Ферсман Б.А. Теория нелинейных электрических цепей. - М.:Связь,1974.

2.   Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. - М.: Радио и связь,1982.

3.   Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. - М.: Радио и связь, 1986.

4.   Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи. - М.: Радио и связь, 1998.

5.   Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, 2003.

6.   Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио,1977.

7. Баскаков С.И. Лекции по Теории цепей. – М: МЭИ, РОСВУЗНАУКА, 1991.

8. Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехники. - Под ред. Л. М. Гольденберга. - М.: “Радио и связь “,  1982.

9. Цифровые фильтры и их применение. - Под. ред. Н. Н. Слепова. - М: Энергоатомиздат, 1983. 

10. Теория электрической связи. - Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: “Радио и связь“,  1999.

11. Скляр Б. Цифровая связь. - М. С-П, К., 2003.

12. Панфилов И.П., Дырда В.Е. Теория электрической связи. - М.: «Радио и связь», 1991.

 

 

Приложение 

Инструкция по использованию программного пакета “Теория электрической связи”(ТЭС). 

1 Общие положения.

 Программный пакет  “Теория связи” создан для использования совместно с лабораторным стендом по курсу “Теория электрической связи”. Пакет содержит программную реализацию ряда измерительных приборов:  спектроанализатора, коррелятора, гистограммы (Оценка плотности вероятности мгновенных значений сигнала) и подсчета числа ошибок с последующей оценкой их вероятности. Для работы программы требуется процессор не менее Celeron 300 МГц, 32МБ оперативной памяти, звуковая карта, Windows 98(рекомендуется SE).

2 Как работать с компонентами пакета.

После загрузки программы появляется окно, изображенное на рис. 1.

 

 

Рисунок 1.

 

Вызов компонентов осуществляется с помощью клавиш на панели управления(см. рис.1). Исследуемые сигналы следует подавать на входы А и Б стенда, причем уровень сигналов можно менять с помощью потенциометров, расположенных  около соответствующих входов.

2.1 Спектроанализатор.

Режим “Спектроанализатор” вызывается нажатием на кнопку 4(рис. 2).

 

 

 

Рисунок 2

 

После нажатие на клавишу появляется окно, изображенное на рис. 3.

 

 

Рисунок 3

 

В блоке управления шкалой А(Б) можно изменять масштаб, в которых будет изображен спектр сигнала. Первый предел – напряжения в Вольтах. Fн и Fв – соответственно нижняя и верхняя граница по частоте(Для канала Б все то же самое). Сигналы для анализа подаются на соответствующие входы (А или Б), причем их амплитуду можно изменять с помощью потенциометров этих входов (Эта регулировка может потребоваться в случаях, когда исследуемый сигнал превышает 0.7В и появляется перегрузка на входе).

 

2.2 Гистограмма(диаграмма уровней).

Режим “Гистограмма” вызывается нажатием на кнопку 3(рис. 4).

 

 

 

Рисунок 4

 

 

После нажатие на клавишу появляется окно, изображенное на рис. 5.

 

Рисунок 5

Сигнал для анализа следует подать на один из входов макета (А или Б). Так как используется режим “МОНО” не имеет значения на какой именно вход подавать сигнал, но не следует подавать сигнал на оба входа одновременно, так как в результате получится их алгебраическая сумма. График, полученный в этом режиме представляет собой оценку плотности вероятности мгновенных значений исследуемого сигнала.

2.3 Коррелятор.

Коррелятор вызывается нажатием на кнопку 1(рис. 6).

 

 

Рисунок 6

 

После нажатие на клавишу появляется окно, изображенное на рис. 7

Рисунок 7

При нажатии на зеленую кнопку “Пуск” происходит снятие отсчетов со звуковой карты и последующая обработка (автокорреляция, взаимокорреляция). Результаты появляются на трех графиках соответственно. Графики АКФ и ВКФ строятся в диапазоне значений . ВНИМАНИЕ!!! осмысленные результаты программа выдает только после хотя бы однократного нажатия на кнопку “Пуск”. Сигналы следует подавать соответственно на входы А и Б, причем уровень сигнала влияет толька на нелинейные искажения.

2.4 Подсчет ошибок.

Режим Подсчета ошибок вызывается нажатием на кнопку 2(рис. 8).

 

 

Рисунок 8

При нажатие на кнопку 2 появляется картинка, изображенная на рис. 9.

Рисунок 9

Подсчет производится нажатием на зеленый треугольник(кнопка “Пуск”). Длительность анализа зависит от заданных настроек. Окно диалога настройки изображено на рис. 10.

Рисунок 10

Доступно только одно поле: Время счета. Остальные поля информационные. Время счета в секундах задает интервал времени за который производится подсчет ошибок. Для работы необходимо подать на входы А и Б соответственно сигналы ошибок в букве и символе. Длительность символа и число символов в букве указанны в инструкции к лабораторному стенду.

Содержание

Предисловие

3

1 Порядок выполнения лабораторных работ

3

2 Лабораторная установка и  измерительные приборы

5

3 Лабораторная работа 1 Цифровая система связи

9

4 Лабораторная работа № 2 Дискретизация непрерывных сигналов во времени (теорема Котельникова

15

5 Лабораторная работа № 3 Амплитудная модуляция

23

6 Лабораторная работа № 4 Детектирование АМ колебаний

28

7 Лабораторная работа № 5 Исследование частотного модулятора

32

8 Лабораторная работа № 6 Исследование детектора ЧМ сигналов

38

Лабораторная работа № 7 Прохождение случайных сигналов через линейные и нелинейные цепи

42

10 Лабораторная работа № 8 Исследование спектров модулированных сигналов

50

Список литературы

54

Приложение

55