ЭЛЕКТРЛІК БАЙЛАНЫС ТЕОРИЯСЫ

Коммерциялық емес  акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Радиотехника кафедрасы

 

 

 

ЭЛЕКТРЛІК БАЙЛАНЫС ТЕОРИЯСЫ

5В071900- Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының бакалаврлары үшін зертханалық
жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

 

Алматы 2013

Құрастырушылар: Павлова Т.А., Сүйеубаев О.Б., Накисбекова Б.Р. Электрлік байланыс теориясы. 5В071900 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрінің бакалаврлары үшін зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар – Алматы: АЭжБУ, 2013. – 53 б.

 

Әдістемелік нұсқауда барлық зертханалық  жұмыстарды жүргізу және дайындалу, жұмысқа байланысты сипаттамалар, эксперименталды қондырғылар, тәжірибелі міндеу мәліметтері және жүргізілу әдістері, қолданылатын әдебиеттер тізімі мен бақылау сұрақтары енгізілген.

Әдістемелік нұсқаулар радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрінің бакалаврларына арналған.

Кесте 11, сурет 11, әдеб.көрсеткіштері – 7 атау.

 

Пікір беруші: доцент С.А. Калиева

 

 

«Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 ж. басылым жоспары бойынша басылады.

 

 

ã «Алматы энергетика және байланыс университеті» ҚЕАҚ, 2013 ж.

 

Кіріспе

 

Бұл әдістемелік нұсқаулар студенттерге «Электрлік байланыс теориясы» курсынан зертханалық жұмыстарды орындауға арналған. Зертханада жұмыстар тек қана кесте бойынша жасалынады; оған тек қауіпсіздік ережесін білетін және орындайтын студенттер жіберіледі.  

Әрбір жұмыс студенттік топтың барлық бригадаларымен біруақытылы орындалады. Бригаданың жұмыс орны – зертханалық қондырғымен және өлшеу аспаптары бар үстелдермен жабдықталған. Әртүрлі үстелдердің зертханалық қондырғылары бір сұлбамен орындалған, олар бір-бірінен қолданылатын сызықсыз элементтер сипаттамаларымен ерекшелінеді.  Қондырғының реттік нөмірі бригаданың нөмірімен сәйкес келеді.

Зертханалық жұмысты жасауға рұқсат алу үшін студент зерттеудің анық көрсетілген пункттері, сәйкес нақтылы cұлбалары, өлшенетін және есептелінетін шамалар келтірілген кестелері бар есеп беруді дайындау керек. Алдын ала есептеудің нәтижелері зертханалық жұмысқа дайындық кезінде кестелерге енгізілуі қажет. Бұл есептеудің бастапқы мағлұматы ретінде сызықсыз элементтің сипаттамасы мен жұмыс атқарылатын макеттің нақтылы сұлбасының параметрлері алынады. Сонымен қатар сәйкес теориялық мағлұматты, жұмысты орындау әдістемесін білу және зерттелінетін тізбекті ұғыну коллоквиумда тексеріледі.

Жұмыс барысында осы әдістемелік нұсқауларды және оқытушы мен лаборанттың нұсқауларын пайдалану керек. Өлшеулердің нәтижелерімен дайындама кестелер толтырылады, графиктер сызылып, керекті қорытындылар жасалынады. Сонымен қатар студент қойылатын бес сұраққа жауап беруге тиіс.

Жұмыс аяқталған соң аспаптарды өшіріп, жұмыс орнын ретке келтіру керек. Зертханалық жұмыстан сынақ алу үшін студент дайындалған есеп беруді толығымен қорғауға міндетті.

Зертханалық жұмыс нәтижелері есеп беру түрінде безендірілетін зерттеу жұмысы ретінде қарастырылады.

Есеп беру дәптерде немесе стандартты таза қағаз бетінде ұқыпты және сауатты орындалып, келесі мағлұматтары болу керек:

- берілген жұмысқа әдістемелік нұсқауларының пункттеріндегі деректер;

- кестелер, графиктер мен сандық сипаттамалар түріндегі зерттеулер нәтижелері (осьтердің атаулары мен масштабтары көрсетілген графиктер миллиметрлік қағазда орындалып, есеп берудің сәйкес орнына желімдеп жабыстырылады);

- жұмыс барысында жасалынған, сәйкес түсіндірулері мен дәлелдеулері бар зерттеулер мен есептеулер нәтижелері;

- жұмыстың қорытындысы (әр тапсырмадан соң немесе есеп берудің соңында).

Есеп беру оқытушыға келесі жұмысты орындау алдында тапсырылады.

 

 1 Зертханалық жұмыс1. Сандық  байланыс жүйесі

Жұмыс  мақсаты: дискретті және аналогты сигналдарды таратуға арналған сандық байланыс жүйелерінің негізгі функционалды түйіндерімен жұмыс істеуге дағдылану. Бірнеше модуляциялау мен кодтау түрлері бар байланыс жүйелерінің жеке блоктарындағы сигналдарды түрлендіру мен бөгеттерін  зерттеу. Байланыс жүйесінің бөгетке тұрақтылығын талдау.

 

1.1 Зерттелінетін тізбектер мен сигналдардың қысқаша сипаттамасы

 

Жұмыста "МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР" алмастырылатын блогы бар әмбебап стенд қолданылады. Байланыс жүйесінің моделі стендтың функционалды түйіндері мен әмбебап блокты байланыстыратын сыртқы ұстатқыштардан тұрады: КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР, ДЕКОДЕР-1.

КОДЕР-1-де кез келген бестаңбалы комбинацияны қолмен теру іске асырылады, кейін ол комбинация жарықдиодтық индикаторда ПЕРЕДАНО жазуының астында көрінеді.

МОДУЛЯТОР манипуляцияның негізгі түрлерінің бірін іске асырады (АМ, ЖМ, ФМ и ҚФМ). «0» модуляция түрін орнату кезінде модулятор шығысы оның кірісіне жалғасқан.

КАНАЛ СВЯЗИ модулятор шығысындағы сигнал мен ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ  блогындағы ШГ ұяшығынан келетін шуылдың қосындылауышы ретінде жасалған.

ДЕМОДУЛЯТОР манипуляцияланған сигналды төменгі жиілікті сандық сигналға түрлендіреді; бұл тактілік аралықта қандай сигнал жіберілетіні туралы шешім шешетін (решающее устройство) құрылғыда (ШҚ) қабылданады және келесі шешімге дейін жады ұяшығында сақталады.

Әмбебап блогындағы j тумблері тіреу тербелістерінің фазаларын  «0» (қабылданатын сигнал фазасына қатысты) немесе p-ге орнатуға мүмкіндік береді. Демодулятордың нормалы жұмысы үшін j=0.

Шекті (тек қана АМ үшін) қолмен орнату потенциометрі әдейі ескертілген жағдайлардан басқа барлық уақытта шеткі сол күйде тұру керек. Бұл уақытта жарық диоды жанбайды және шектер автоматты түрде орнатылады.

ДЕМОДУЛЯТОР-дан кейін қабылданған екілік тізбек ДЕКОДЕР-1 кірісіне келіп, ПРИНЯТО жазуымен бірге тақтада көрінеді. КОДЕР-1-де терілген сандық сигналдарды қабылдау кезінде ДЕКОДЕР-1-дің керегі жоқ.

Аналогты сигналды сандық байланыс жүйесі арқылы тарату кезінде КОДЕР-1 одан төмен орналасқан АЦТ блогымен алмастырылады, ал ДЕКОДЕР-1 блогы санды-аналогты түрлендіргішке ауыстырылады (ЦАТ). АЦТ және ЦАТ блоктары стендта әр түрлі разрядта жұмыс істей алады (3, 4, 5 және 8 разряд). Сегізразрядты түрлендіру разряд айырып-қосқышының батырмалары басылған кезде іске асырылады. АЦТ блогының екі кірісі бар – «ашық» (=) және «жабық» (~), екі шығысы бар – негізгі (оң ұяшықтар) және кіріс сигналының уақыты бойынша дискреттелген шығыс (төменгі ұяшықтар). АЦТ блогынан төмен тумблер орналасқан, ол дискретизация жиілігін fД1 @ 150 Гц  және fД2 @ 2300 Гц өзгерте алады.

ЦАТ блогы стендтың оң жағында орналасқан. АЦТ мен ЦАТ тікелей қосқанда t тумблері «0» күйіне, ал модулятор мен  демодуляторды қолданғанда «t» күйіне орнатылу керек, себебі демодулятор бір тактілік аралыққа (Т) тең кідіріс жасайды. ЦАТ блогының екі шығысы бар: 1 шығысында сатылы сигнал, 2 шығысында ТЖФ-дан кейінгі сигнал құрылады.

Іздеу мақсаты бойынша, студенттер АЦТ дыбыс сигналының жиілігін таңдайды s4, бірінші және үшінші гармоникалык қосындыларының жиіліктері 23 және 69 Гц.

 

1.2 Үй тапсырмасы

 

1.2.1 Сәйкес тарау мен әдебиеттерді оқу:

[3] 7¸23 бет; [4] 10¸27 бет.

 

1.3 Зертханалық тапсырма

 

1.3.1 Сандық және аналогты сигналдардың бөгеуілсіз байланыс арнасы бойынша жүріп өтуді зерттеу.

1.3.2 Бекітілген модуляция түрлерінде санды  және аналогты сигналдарды байланыс жүйесінің әртүрлі нүктелерінде бақылау

1.3.3 Арнаға бөгеуілдер әрекет еткенде санды және аналогты сигналдардың байланыс жүйесі арқылы өтуін бақылау.

1.3.4 Санды және аналогты байланыс жүйелерінің бөгеуілдерге тұрақтылығын талдау.

 

1.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

1.4.1 Дискретті сигналдарды бөгеуілі жоқ арна арқылы тарату.

                    1.4.1.1 КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР блоктарын қосу.

1.4.1.2 *  АМ модуляция түрін орнату.

1.4.1.3  КОДЕР-1 тублерлері арқылы кез келген кодтық комбинацияны теру. Сигналдар осциллограммаларын салу:

-      КОДЕР -1 шығысында;

-      МОДУЛЯТОР шығысында;

-      ДЕМОДУЛЯТОР шығысында.

1.4.1.4 Модудяция  түрлерін  ауыстыра отырып, модулятор шығысындағы сигналдарды бейнелеу. Модуляция түрлерінде "0" мен "1" түрленуіне назар салу.

1.4.2 Дискретті сигналдарды бөгеуілі бар арна арқылы тарату.

1.4.2.1 Сұлбаны ажыратпай, КАНАЛ-дың төменгі кірісіне шуыл генераторының ШГ (ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ блогында) шығысынан n(t) сигналын береміз.

1.4.2.2 ФМ модуляция түрін орнату.

1.4.2.3 Шуыл сигналының амплитудасын бір қалыпты үлкейте отырып, шығыс сигналының (ДЕМОДУЛЯТОР шығысында) осциллограммасында сирек ығысулардың («сбой») пайда болуына жету.

1.4.2.4 Әмбебап блоктағы «индикатор ошибок» тақтайшасына немесе ПРИНЯТО тақтайшасына қателіктер санын жазып қою.

1.4.2.5 АМ модуляция түрін орнатып, ығысулардың («сбой») жиілігінің өсуін байқау.  

1.4.2.6 Шуыл деңгейін өзгертпей, ДАМ кезінде МОДУЛЯТОР шығысы мен ДЕМОДУЛЯТОР кірісінде осциллограммаларды белгілеу.

1.4.2.7 Әмбебап блоктағы «индикатор ошибок» тақтайшасына немесе ПРИНЯТО тақтайшасына қателіктер санын жазып қою.

1.4.2.8 Шуыл деңгейін өзгертпей, ДЖМ мен ДОФМ үшін дәл сондай бақылаулар жүргізу.  

1.4.2.9 ИКМ барлық түрлері үшін алынған нәтижелерге салыстырмалы талдау жасау. Шығыс осциллограммадағы сигналдың қатесі мен пішін бұрмалануының ең кішкентай мәні бойынша байланыс жүйесінің бөгеуілге тұрақты ең жақсы және ең жаман дискреттік модуляция түрін анықтау. Дискретті модуляция түрлерінің бөгеуілге тұрақтылығы туралы қорытындыларды есеп беруде көрсетіңіз.

 

1.4.3 Бөгеуілі жоқ арна арқылы аналогты сигналдарды тарату.

1.4.3.1 КОДЕР-1-ді кірісіне ИСТОЧНИКИ блогынан s4 сигналы берілген АЦТ блогымен алмастыру. ДЕМОДУЛЯТОР шығысын ЦАТ блогына қосу,  разрядтылық айырып-қосқышын 3 күйіне қою. Модуляция түрі – ФМ. ШГ шуыл регуляторын шеткі сол күйіне қою (арнада шуыл жоқ). Дискретизация жиілігінің тумблерін fД1 күйіне, ал «0vt» тумблерін (ЦАТ блогының қасында)  «t» күйіне орнату.

1.4.3.2 Байланыс жүйесінің әртүрлі түйіндеріндегі сигналдың осциллограммаларын салу: АЦТ кірісі, оның шығысы, одан кейін ЦАТ блогының 1 және 2 шығыстары.

1.4.3.3 Разрядтылықты* ауыстыра отырып, АЦТ дискретизация жиілігі fД1 болғанда жіберілген сигналдың қалпына келуінің дәлдігін байқау.

1.4.3.4 Жіберілген және қабылданған сигналдың алынған осциллограммалары бойынша салыстырмалы талдау жасау. Әртүрлі разрядтылық кезіндегі сигнал пішінін тарату дәлдігі және сигнал пішінінің бұрмалануының мүмкін себептері туралы қорытынды жасау.

 

1.4.4 Бөгеуілі бар арна арқылы аналогты сигналдарды тарату.

1.4.4.1 Осциллографтың кірісін АЦТ кірісіне және ЦАТ екінші шығысына қосу. Модуляция түрі – ЖМ.

1.4.4.2 Шуыл деңгейін бір қалыпты үлкейтіп, шығыс сигналының  осциллограммасында сирек ығысулардың («сбой») пайда болуына жеткізу. Шуыл мен сигнал амплитудасын белгілеу.  

1.4.4.3 ЖМ үшін қабылдағыш кірісінде сигнал/шуыл қатынасын есептеу.

1.4.4.4 Модуляция түрін АМ-ге өзгерту.

1.4.4.5 Шуыл деңгейін бір қалыпты үлкейтіп, шығыс сигналының  осциллограммасында сирек ығысулардың («сбой») пайда болуына жеткізу. Шуыл мен сигнал амплитудасын белгілеу.  

1.4.4.6 АМ үшін қабылдағыш кірісінде сигнал/шуыл қатынасын есептеу.

1.4.4.7 Дәл осы зерттеулерді ФМ үшін жүргізу.

1.4.4.8 Сигнал/шуыл қатынасының ең үлкен мәні бойынша байланыс жүйесінің бөгеуілге тұрақты ең жақсы және ең жаман аналогты модуляция түрін анықтау. Өз қорытындыларыңызды есеп беруде көрсетіңіз.

 

1.5 Есеп беру

 

1.5.1 Байланыс жүйелерінің функционалды сұлбалары.

1.5.2 Шектелген модуляция түрлері кезінде және  санды мен аналогты сигналдардың арнада бөгеуілдер әсер еткенде байланыс жүйесі арқылы өту кезінде байланыс жүйесінің әртүрлі нүктелеріндегі санды мен аналогты сигналдардың осциллограммалары.

1.5.3 Аналогты сигналдардың арнада бөгеуілдер әсер еткенде байланыс жүйесі арқылы өту кезіндегі сигнал/шуыл қатынасын есептеу.

1.5.4 Дискретті және санды модуляция түрлерінің бөгеуілге тұрақтылығы туралы қорытындылар.

 

1.6 Бақылау сұрақтары

 

1.6.1 Дискретті сигналдарды тарататын сандық байланыс жүйесінің блоктарын атаңыз.

1.6.2 Аналогты сигналдарды тарататын сандық байланыс жүйесінің блоктарын атаңыз.

1.6.3 Модулятордың сандық байланыс жүйесіндегі қызметі қандай?

1.6.4 Демодулятордың сандық байланыс жүйесіндегі қызметі қандай?

1.6.5 Байланыс жүйесі жұмысында қателіктер себебі неде?

1.6.6 Байланыс жүйесінде қателіктердің пайда болуына қандай блок «жауапты»?

1.6.7 Қателіктермен күресудің қандай мүмкіндіктерін білесіз?

1.6.8 Аналогты сигналды сандық сигналға және кері түрлендірудің мәні неде?

2 Зертханалық жұмыс 2. Уақыт бойынша үздіксіз сигналдардың дискреттелінуі (Котельников теоремасы)

 

Жұмыс мақсаты: үздіксіз сигналдардың дискреттелінуі мен қалпына келу үдерістерін Котельников теоремасы бойынша зерттеу. Таңдалған жиіліктің әсерін және төменгі жиілікті сипаттамаларын синтездеу қасиетіне зерттеу жүргізу.

 

2.1 Жұмыс тізбегі мен өлшеуіш аспаптар

         

 

 
2.1.1 Зерттелінетін құрылғы (2.1-суретке қараңыз) ТЕОРЕМА КОТЕЛЬНИКОВА әмбебап блогында орналасқан және дискретизатор (макетте сигнал көбейткіш түрінде көрсетілген) мен әртүрлі қима жиіліктегі үш қалпына келтіргіш фильтрлер жиынтығынан тұрады. Зерттелінетін сигнал көздері - S1, S2 мен S3 ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ блогында орналасқан, ал сигналдардың өздері   2, 4 және 6 кГц жиіліктегі гармоникалар қосындысы ретінде келтірілген (Қажетті жағдайда зерттелінетін сигналды стендтегі қосындылауыш көмегімен 1кГц жиіліктегі тағы бір гармоникалық сигналды қосу арқылы күрделендіруге болады).

 

 

 

2.1 сурет - «Котельников Теоремасы» әмбебап блогы

 

2.1.2 s(t)

 

 
 

үздіксіз сигналының s(kDt) санақтарын қалыптастыратын дискретизатор (uдискр) дискретизация кернеуінің қысқа импульстерін бұл сигналға көбейткіш қызметін атқарады. Берілген жағдайда дискретизатор s(t) кіріс сигналын дискретизация импульстерінің бар болу қысқа уақыт мезетінде шығысқа өткізетін аналогты коммутатор сұлбасы бойынша жасалынған. s(kDt) дискреттелінген сигналдың іргелес екі санақ арасындағы уақыт аралығы fд таңдалған дискретизация жиілігіне тәуелді:

Dt=1/ fд.

Бұл жиілік fд батырмасы басылған кезде дискретті өзгере алады, осы уақытта жиіліктің таңдалған мәнін жарық диоды көрсетеді  (fд=3,6,12,16,24 және 48 кГц). Барлық жоғарыда аталған жиіліктер (дискретизация жиіліктері мен зерттелінетін сигналдар гармоникаларының жиіліктері) қатаң  синхронизацияланған, бұл өз алдына осциллографта үдерістерді бақылауды оңайлатады.

2.1.3 Қалпына келтіргіш фильтрлердің орнында 3, 6 мен 12 кГц қима жиіліктегі төртінші ретті үш белсенді (активный) ТЖФ қолданылады. Фильтрлердің импульсті сипаттамаларын алу үшін "d - функциялы" қысқа импульсті генератор пайдаланылады (d(t) ұяшықтары ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ блогында орналасқан).

Котельников теоремасы бойынша Dt=1/2 Fж (мұндағы Fж – сигналдың жоғарғы жиілігі) уақыт аралығынан кейін жүретін санақтар қима жиілігі FҚ = FЖ болатын идеалды ТЖФ арқылы өткеннен кейін бастапқы сигналға келтірілуі мүмкін. Жұмыста қима жиілігінен кейін АЖС-да қатты бәсеңсу байқалатын реалды ТЖФ қолданылады. Сондықтан тәжірибеде  Dt мәнін Котельников теоремасында қажет мәннен кішірек етіп алады (ал кейбір жағдайда бірнеше есе кіші етеді), бұл амал реалды ТЖФ-дің трапеция түрдегі АЖС-ынан бастапқы сигналдың спектрін дискреттелінген сигнал спектрінен бөліп алуға мүмкіндік болу үшін жасалынады. Бұл сигналды кері түрлендіру кезінде (қалпына келтіру) бұрмалаулардың болмауына кепіл береді.

2.1.4 Өлшеуіш аспаптар ретінде екісәулелі осциллограф пен спектр режимінде жұмыс істейтін ДК пайдаланылады.

 

2.2 Үй тапсырмасы

 

2.2.1 "Уақыт бойынша үздіксіз сигналдардың дискреттелінуі" тарауын дәрістер конспекті мен [3] 64¸69 бет; [4] 44 ¸49 бет; [5] 116¸119 бет әдебиеттер бойынша оқып білу.

2.2.2 Ұзақтығы 0,45 мс болатын тікбұрышты бейнеимпульсті кескіндеу.

2.2.3  болғанда, 2 т. көрсетілген сигнал үшін таңдаулы идеалды сигналды санау және құру.

2.2.4 Синтезделетін сигналдардың спектрін құру (2 т. және 3 т.) және оған мағынасы бойынша сәйкес келетін таңдаулы сигналдарды құру. Спектралды тығыздықтың 0 мәніне сәйкес келетін жиіліктерді дәл есептеу.

2.2.5 Шектелген жиілігі  болатын идеалдық ТЖФ-ның жиілік сипаттамасын есептеу және құру.

 

2.3 Зертханалық тапсырма

 

2.3.1 Қиын сигналдардың біреуінің дискретизациясын жүргізу (s1, s2 немесе s3).

2.3.2 Бастапқы және дискреттелінген сигналдың спектрлерін зерттеу.

2.3.4 Қалпына келтіргіш фильтрлердің жиіліктік және импульстік сипаттамаларын зерттеу.

2.3.5 Дискреттелінген сигналдарды қалпына келтіру үдерісін зерттеу.

 

2.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

2.4.1 Сигнал дискретизациясы.

2.4.1.1 ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ блогындағы үш сигналдың біреуін (мысалы s1) таңдап, оны спектр анализаторы режімінде жұмыс істейтін ДК-дің "А" кірісіне жіберу (ДК кірістері оң стендтің төменгі жағында орналасқан).

2.4.1.2 Спектр анализаторы (ДК) көмегімен сигналдың спектрін алу және оның жоғарғы жиілігін анықтау (FЖ).

2.4.1.3 Әмбебап блокта көрсетілген дискретизация (fд) жиіліктерінің мәндері болжаулы екендігін есепке алып, UД сигналдарының спектральды қорытындысын өткізу (көбейткіш астындағы ұяшық). fд=3,6,12 және 16 кГц орнатқанда бұл сигналдардың алғашқы гармоникаларының жиіліктерін анықтап, 2.1 кестесіне жөнделген мәндерді енгізу.

 

2.1кесте-  Өңделген дискретизация жиіліктері (fд)

Блоктағы белгілеу

кГц

3

6

12

16

24

48

Өлшенген

(есептелінген)

кГц

 

 

 

 

 

 

 

Жиілік мәні 24 пен 48 кГц-тен асса, бұл жұмыста спектральды қорытынды жасау мүмкін емес (себебі FMAX=24 кГц), сондықтан бұл мәндерді блокта белгіленген және жөнделген дискретизация жиіліктерінің мәндерін байланыстыратын коэффициентке көбейту керек (Бұл коэффициент – шамамен 1,15 – fд алғашқы төрт мәні бойынша алыну мүмкін).

2.4.1.4 fд қажет дискретизация жиілігін есептеу және оны " fд " батырмасының көмегімен макетке орнату.

2.4.1.5 Екісәулелі осциллографтың кірістерін дискретизатордың кірісі мен шығысына қосу, осциллографтың сыртқы синхронизация режімін орнату (ИСТОЧНИКИ блогында С1 ұяшығынан). Спектр анализатор кірісін дискретизатор шығысына жалғау.

2.4.1.6 Есеп беруде уақыт диаграммаларын келесі тәртіппен белгілеу          (уақыт осі бойынша масштабты сақта):

-                 s(t) зерттелінетін сигнал;

-                 дискретизация кернеуі (көбейткіштің төменгі кірісінің ұяшығы);

-                 s(kDt) шығыс дискреттелінген сигнал.

ДК мониторы экранынан жоғарыда аталған сигналдардың спектрлерін салып алу.

2.4.1.7 fд дискретизация жиілігін таңдалған мәннен 1-2 саты жоғары және төмен мәндеріне батырмамен ауыстырып қосып, осциллограммалардағы және дискретизатор шығысындағы спектрлердің өзгерісін бақылау. fд дискретизациясының қандай жиілігінде сигналдың түрі бастапқы аналогтық сигналға жақындайды?  

 

2.4.2 Фильтрлерді зерттеу. Төменгі  жиілікті фильтрдің  жиіліктік  сипаттамасын  зерттеу.

2.4.2.1 Қалпына келтіргіш фильтр ретінде үш ТЖФ-ден ең жақсысын таңдау үшін әрбіреуінің АЖС-ы бойынша немесе g(t) импульсті сипаттамасы бойынша қима жиілігін анықтау керек. Сонымен қатар, фильтрлердің АЖС-ы келесі fд жөндеу үшін, ал g(t) импульсті реакциясы сигналды қалпына келтіру үдерісін түсіндіру үшін қажет.

2.4.2.2 ТЖФ-дің импульсті реакциясын түсіру үшін оның кірісіне қысқа импульстерді жіберу керек ("ИСТОЧНИКИ" блогының "d(t)" ұяшығынан). Шығыс сигналдың осциллограммасы фильтрдің g(t) импульсті реакциясына сәйкес келеді. Үш фильтр үшін жайма (развертка) (мкс/бөл) масштабын еске ала отырып, осциллограф экраны шкаласы бойынша «нөлдер» мәндерін жазып, g(t) осциллограммаларын сал (2.2 суретті қара). Әрбір ТЖФ үшін Dt| мәндерін анықтап, қима жиіліктерін мына формула бойынша табамыз:

 

FҚ =1/(2 Dt ç).


 

 

 

 

 

 

      

 

 

 

 

 
 


2.2 сурет - Фильтрдің импульсті сипаттамасының осциллограммасы

 

2.4.2.3 Фильтрдің АЖС-ын түсіру оның кірісіне қоса салынған ауқымды (диапазонный) төменгі жиілікті генератордың «0» дБ шығысынан кернеуі 1 В және жиілігі 1 кГц тең гармоникалық сигналды беру арқылы жүзеге асырылады. Фильтр шығысына қоса салынған цифрлік айнымалы кернеулі вольтметр қосу керек. Генератор жиілігін 1 кГц-тен 2 кГц-ке дейін бірқалыпты өзгерте отырып, қадамы 0,1 кГц болатын UШЫҒ=j(f) жиіліктік сипаттаманы UШЫҒ 1 кГц жиіліктегіден Ö2 есе кіші болып шығатындай етіп FҚ қима жиілігін, Uшығ(1кГц-тен) 0,1 мен 0,05-ке дейін азаятын жиіліктерді  анықтап белгілеп түсіру керек. Бір графикте үш фильтрдің АЖС-ын кұрып, оларда FҚ қима жиіліктерінің жөнделген мәндерін белгіле.  Зерттелінетін сигнал үшін ең жақсы қалпына келтіргіш фильтрді таңда.

2.4.2.4 2.4.2.2 немесе 2.4.2.3 тармақтары бойынша шығысында қалпына келтірілген сигналдың кейпі алғашқы сигналға максималды түрде жақындаған фильтрді таңда. Берілген сигналды қалпына келтіру үшін қай фильтр ең жарамды болғаны жайында қорытынды жаса. Зерттеулер нәтижелері мен қорытындыны есеп беруде көрсет.

 

 

 

2.4.3  Дискреттелінген сигналды қалпына келтіру.

2.4.3.1 2.4.1.6 тармағы бойынша алынған спектрлерді таңдалған қалпына келтіргіш фильтрдің жиіліктік сипаттамасымен салыстыра отырып, дискреттелу жиілігін есептелінген мәннен 1-2 позицияға үлкейтіп жөндеу керек. Бұл s(t) бастапқы сигналының спектрін дискреттелінген сигнал спектрінен таңдалған реалды ТЖФ көмегімен бөліп шығару үшін жасалынады.

2.4.3.2 Дискретизатор шығысын таңдалған ТЖФ кірісіне жалғап, 2.4.3.1 пунктінде өңделген fд| мәнін макетке орнату. Осциллографтың бір кірісін дискретизатор кірісіне, ал екіншісін ТЖФ шығысына қосып, есеп беруде бастапқы және қалпына келтірілген сигналдардың осциллограммаларын көрсет.

2.4.3.3 Дискретизация жиілігін fд жөнделген мәннен 1-2 позицияға өзгерте отырып, қалпына келтірілген сигналдардың осциллограммаларын белгілеп ал. Есеп беруде дискреттелінген сигналдың санақтары арасындағы аралықты (Dt) өзгертуге болатыны немесе болмайтыны туралы қорытынды жазыңыз.

2.4.3.4 fд* бастапқы мәнін орнатып, таңдалған ТЖФ-ді басқасына, ал кейін үшіншісіне алмастыр. Есеп беруде ТЖФ-дің FҚ көрсетіп, қалпына келтірілген сигналдардың осциллограммаларын көрсет.

Дискретизатор кірісін периодты тіктөртбұрышты импульстер тізбегі көзімен қос. Бұл құрылғы ретінде КОДЕР-1 қолданылады. КОДЕР-1 тумблерлері көмегімен жалғыз бір мен төрт нөлден тұратын кез келген комбинацияны орнат. Бұл уақытта КОДЕР-1 шығысында ұзақтығы 450 мкс және периоды 7650 мкс болатын тіктөртбұрышты импульстер қалыптасады. Осы сигналдың спектріне талдау жасап, fд және қалпына келтіргіш фильтрді таңда. Шығыс, дискреттелінген және қалпына келтірілген сигналдардың спектрлері мен осциллограммаларын анықта. Берілген сигналды қалпына келтіру үшін қай фильтрдің ең жарамды болғаны туралы қорытынды жаса. Зерттеу нәтижелері мен қорытындыны есеп беруде көрсет.

         

2.5 Есеп беру

 

2.5.1 Құрылғының функционалды сұлбасы.

2.5.2 Тапсырманың барлық тармақтарына сәйкес фильтрлердің осциллограммалары, спектрлері мен сипаттамалары.

2.5.3 2.4.1.7, 2.4.2.3, 2.4.3.3 және 2.4.3.4 тармақтары бойынша қорытындылар.

2.5.4 Сигналды қалпына келтіру кезінде қателіктердің себептерін түсіндіріңіз.

 

2.6 Бақылау сұрақтары

 

2.6.1 Аналогты сигналды дискреттеудің тәжірибелік мағынасы неде?

2.6.2 Котельников теоремасын тұжырымдаңыз.

2.6.3 Қандай шарттарда Котельников теоремасы сигналдардың бұрмалаусыз екі рет түрленуіне кепіл береді (дискретизация және қалпына келтіру)?

2.6.4 Тіктөртбұрыш пішінді импульстер дискреттелініп, кейін қалпына келтіріле ме?

2.6.5 Дискреттелінген сигналдың қалпына келу алгоритмі қандай?

2.6.6 Котельников қатарының сигналды қалпына келтіру үдерісін түсіндірудегі қызметі қандай?

2.6.7 Базисті функция дегеніміз не?

2.6.8 ТЖФ қандай қызмет атқарады?

2.6.9 Жұмыста бастапқы және дискреттелінген сигналдар спектрлері қандай мақсатпен зерттелінді?

2.6.10 Санақтар арасындағы Dt өз еркіңмен үлкейту немесе азайтуға бола ма? Бұл қандай жағдайға әкеле алады?

2.6.11 Идеалды және реалды ТЖФ арасындағы айырмашылық неде?

2.6.12 Дискретизация жиілігінің мәнін жөндеу қажеттілігі немен байланысты?

2.6.13 Аналогты сигналды дискреттеу үдерісін қалай елестетесіз? Бұл үшін қандай функционалды түйіндер керек?

2.6.14 Барлық аналогты сигналдар бола ала ма:

-                 уақыт бойынша дискреттелінген;

-                 дискреттелуден кейін қалпына келтірілген.

2.6.15 Дискреттелінген сигналды қалпына келтіру кезіндегі бұрмалаулардың пайда болуының себептерін атаңыз.

 

 

 

 

 

3 Зертханалық жұмыс 3. Амплитудалық модуляция

 

Жұмыс мақсаты: амплитудалық модуляция үдерісін зерттеу, статикалық модуляциялық сипаттаманы алу және  модулятордың оңтайлы жұмыс режімін таңдау.

 

3.1 Жұмыс тізбегі мен өлшеуіш аспаптар

         

3.1.1 Жұмыста ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ ауысымды блогы бар әмбебап стенд қолданылады. Зерттелінетін тізбектің нақтылы  сұлбасы 3.1 суретте келтірілген.

3.1.2 "RVLC" айырып қосқышы көмегімен тербелмелі контур таңдалады, ал оның сапалылығы төмен болу үшін RШ кедергісі іске қосылу керек.

3.1.3 Тасушы тербеліс көзі ретінде 1 кірісіне қосылатын қоса салынған дыбыс жиілігінің генераторы қолданылады. Жиілігі 1 кГц болатын төменгі жиілікті модульдеуші тербеліс көзі қосындылауыштың 2 кірісіне қосылу керек.

3.1 сурет - Амплитудалық модулятордың нақтылық сұлбасы

 

3.1.4 Өлшеуіш аспап ретінде вольтметр, осциллограф және спектр анализаторы режімінде жұмыс істейтін ДК пайдаланылады. Өрісті транзистордың тиегі мен құймасындағы үдерістерді бақылау КТ 1 және КТ 2 ұяшықтарында жүзеге асырылады.

 

3.2 Үй тапсырмасы

 

3.2.1 "Амплитудалық модуляция" тақырыбының негізгі сұрақтарын дәрістер конспекті мен [1] 113¸134 бет; [2] 73¸81 бет; [4] 88¸96 бет; [5] 88¸96 бет, 281¸286 бет әдебиеттер бойынша оқып білу.

3.2.2 Есеп беруді дайындап бастаңыз.

3.3 Зертханалық тапсырма

 

3.3.1 Құрылғының статикалық модуляциялық сипаттамасын алыңыз.

3.3.2 Елеулі бұрмалаулар болмайтын модуляцияның тереңдігі ең үлкен болатын тербелістер болу үшін қажетті кернеулердің мәндерін анықтаңыз.

3.3.3 Оңтайлы режимдегі, сонымен қатар бұл режимнен әртүрлі ауытқу кезінде де тербелістердің пішіні мен спектрін зерттеңіз.

 

3.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

3.4.1 Резонанс күйіне келтіру жұмыстың алдында жүргізіледі. Ол сумматордың бір кірісіне қоса салынған дыбыс генераторынан (12...16 кГц) 0,5 В шамалас кернеу беру арқылы жасалынады. Резонансқа жету стенд (қоса салынған резонанс индикаторы) микроамперметр тілінің максималды ауытқуынан немесе 5 ұяшығындағы шығыс кернеудің максимумы бойынша анықтауға болады. f0 резонансты жиілігінің нақты мәні 3.1 кестесіне енгізіледі.

 

3.1 кесте - f0 резонансты жиілігінің нақты мәні

f0=…  Гц

Uw=...  В;               UW=0

ЕЫҒ, В

 

UШЫҒ, В

 

IҚ1, мА

 

 

3.4.1.2 Статикалық модуляциялық сипаттамалар IҚ1=g(ЕЫҒ) контурдың резонансты жиілігінде және сумматор шығысындағы жоғарғы жиілікті кернеудің екі мәні үшін Uw=0,5 В; Uw=1,0 В модулдеуші сигналдың жоқ болуы (UW=0) кезінде түсіріледі. Ығысу кернеуін 0,5 В қадаммен өзгерте отырып, КТ 2-дегі шығыс кернеуін өлшейді. Екі жағдайдағы тәжірибе мағлұматтары жоғарыдағыға ұқсас екі кестеге енгізіледі. Құйма тогының бірінші гармоникасы келесі формуламен есептелінеді:

 

IҚ1= UШЫҒ / RЭО,

 

мұндағы RЭО=1кОм – резонансты жиіліктегі контурдың кедергісі.

Кестелер мәліметтерінен бір графикте екі тәуелділік Uw=0,5 В кездегі IҚ1=g1ЫҒ) және Uw=1,0 В  кезіндегі IҚ1=g2ЫҒ) тұрғызылады.

 

3.4.2 Модулятордың оңтайлы режімі екі кезеңде табылады. Бірінші кезеңде сызықты аумағы ең ұзақ бойланған статикалық модуляциялық сипаттама таңдалынады, екіншісінде – бұл сипаттамадағы жұмыс нүктесінің орны анықталады. Бұл сипаттама бойынша UmWМАХ төменгі жиілікті модульдеуші кернеудің максималды амплитудасы модуляция елеулі бұрмалаусыз жүзеге асырылатындай етіп анықталады.

3.4.2.1 ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ блогының "1кГц"  ұяшығын қосындылауыш кірісіне жалғап, шығыс реттеуші тұтқасымен табылған UmWМАХ мәнін орнат. Осы уақытта айнымалы кернеу вольтметрлері әрекет мәнін UWМАХ= UmWМАХ /Ö2 көрсететінін естен шығармау керек.

3.4.2.2 IҚ=g(ЕЫҒ) қисығының сызықты аумағының ортасына сәйкес келетін ЕЫҒ ОҢТ ығысуын орнатыңыз. Сумматордың 1 кірісінде таңдалған Uv (0,5 В немесе 1 В) мәнін қой. Табылған өлшемдер 3.2 кестеге енгізіледі.

 

3.2 кесте - Модулятордың оңтайлы режімі

f0, кГц

ЕЫҒ ОҢТ, В

Uv, В

UWМАХ

RШ қос

 

 

 

 

 

 

НАЗАР АУДАРЫҢЫЗ!

Берілген (оңтайлы) режімде модулятор келесі зертханалық жұмыста амплитудалық модуляцияланған сигналдар көзі ретінде қайта қолданылады. Сондықтан тәжірибе шарттары мен қосылу сұлбасын нақты түрде белгілеу керек.

3.4.3 Модулятор кірістері мен шығысындағы уақыттық диаграммалар мен спектрлер оңтайлы режім үшін келесі кезекте алынады (уақыт осі бойынша масштаб тұрақты болып сақталады):

-                 төменгі жиілікті кіріс сигналы (2 ұяшығы);

-                 тасушы жиілікті кіріс сигналы (1 ұяшығы);

-                 қосынды кіріс сигналы  (4 ұяшығы);

-                 шығыс кернеуі (5 ұяшығы);

-                 құйма тогының пішіні iҚ(t) (5 ұяшығы, "R" батырмасы басылған);

-                 контур сапалылығы жоғары болатын уақыттағы шығыс кернеу (5 ұяшығы, "LC" батырмасы басылған және " RШ " басылмаған).

Осциллограммалармен бір уақытта барлық аталған сигналдардың спектрлері салынады және жиілік осі бойымен масштаб сақталады. Модуляция тереңдігі m алынған осциллограммалар бойынша анықталып 3.3 кестесінде белгіленеді.

          3.3 кесте - Алынған осциллограммалар бойынша модуляция тереңдігі

Модулятор режімі

Модуляция тереңдігі, m

 

спектр бойынша

уақыт диаграммасы бойынша

RШ қос

 

 

RШ өшрл.

 

 

ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ +1В

 

 

ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ -1В

 

 

ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ, бірақ UW @2 UWМАХ.

 

 

3.4.4 Оптималды емес режім шығысында жүктемені дұрыс таңдаған кезде бұрмаланған тербелістер диаграммалары "LC" мен " RШ " қосылған түрінде байқалады және суретке ие болады. 

3.4.4.1 ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ +1В.

3.4.4.2 ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ -1В.

3.4.4.3 ЕЫҒ = ЕЫҒ ОҢТ, бірақ UW @2 UWМАХ.

Алынған осциллограммалар бойынша модуляция тереңдігі анықталады және 3.3 кестеге жазылады.

3.4.4.4 3.3 кестесіне талдау жасау. Қорытынды жасау. Алынған мәліметтерді және қорытындыны есеп беруге енгізу.

 

3.4.5 Күрделі сигнал модуляциясы "ИСТОЧНИКИ" блогынан макет сумматорының 2 және 3 кірісіне жіберілетін екі төменгі жиілікті сигнал (1 кГц пен 2 кГц) әрекет еткенде жүргізіледі. Модулятордың оңтайлы режімін сақтау үшін берілетін сигналдардың әрқайсысы UWМАХ мәнінің жартысына тең болу керек. Модулятор кірісіндегі (КТ 1 ұяшығы) осциллограммалар мен спектрлерді салыңыз. Ол үшін «тасушы» көзін 1 кірісінен және шығыста ажыратыңыз (1 кірісіндегі сигналды қалпына келтіру кезіндегі КТ 2 ұяшығы).

3.4.5.1 Уақыттық диаграмманы және АМ-күрделі сигналын және АМ-қарапайым гармоникалық тербелісті салыстыру. Ұқсастықтар мен айырмашылықтарын табу. Қорытынды жасау. Алынған мәліметтерді және қорытындыны есеп беруге енгізу.

 

3.5 Есеп беру

 

3.5.1 Зерттеудің нақтылы сұлбасы.

3.5.2 Сіздің стендіңіз үшін өрістік транзистордың құйма-тиектік сипаттамасы.

3.5.3 Тәжірибе мәліметтерінің кестелері.

3.5.3 g1ЫҒ) және g2ЫҒ) графиктері, сонымен қатар зерттелінген үдерістердің осциллограммалары мен спектрлері.

3.5.4 Жұмыс бойынша қорытынды:

- амплитуда модуляциясының тереңдігі кандай параметрге байланысты?

- АМК формасының ескіруі немен байланысты?

 

3.6 Бақылау сұрақтары

 

3.6.1 Амплитудалық модуляция дегеніміз не? АМ сигналының  аналитикалық түрін жазыңыз.

3.6.2 Сызықсыз элементтің ВАС-ының қандай пішіні АМ сигналдарды алу үшін ең тиімді?

3.6.3 Модуляция тереңдігі дегеніміз не?

3.6.4 Модуляция тереңдігін АМ сигналының уақыт диаграммасы немесе спектрі бойынша қалай өлшеуге болады?

3.6.5 АМ кезіндегі модульдеуші және модуляцияланған сигнал спектрлерінің ені өзара қалай байланысқан?

3.6.6 АМ сигналының құраушылары арасында қуат қалай таралады?

3.6.7 Амплитудалық модулятордың ең қарапайым сұлбасын келтіріңіз.

3.6.8 Амплитудалық модулятор жүктемесінің маңызы қандай?

3.6.9 Статикалық модуляциялық сипаттама деген не? Статикалық модуляциялық сипаттама бойынша модулятордың жұмыс режімін қалай таңдауға болады?

3.6.10 Статикалық модуляциялық сипаттама бойынша амплитуданың максималды девиациясын қалай анықтайды? Модуляцияның максималды тереңдігін қалай анықтайды?

3.6.11 Модулдеуші сигнал жиілігі F=1кГц болатын алғашқы үш гармоникадан тұратын күрделі АМ сигналының спектрін бейнелеңіз.

3.6.12 Кәдімгі АМ, балансты АМ және біржолақты АМ сигналдары үшін векторлық диаграммаларды бейнелеңіз.

3.6.13 Балансты модуляция (БМ) анықтамасын беріңіз. Тоналды модуляциясы бар БМ сигналының уақыттық және спектралді диаграммаларын көрсетіңіз.

3.6.14 Балансты модулятордың ең қарапайым сұлбасын келтіріңіз.

3.6.15 Біржолақты модуляция анықтамасын беріңіз. Бір гармоникалық тербеліс модуляциясы кезінде біржолақты модуляция сигналының уақыттық және спектральды диаграммаларын көрсетіңіз.

3.6.16 Біржолақты модуляцияны алу үшін сұлбаны келтіріңіз.

 

 

4 Зертханалық жұмыс№ 4. АМ тербелістерін детектрлеу

 

Жұмыс мақсаты: диодты детектордың жұмысы мен сипаттамаларын зерттеу

 

4.1 Жұмыс тізбегі мен өлшеуіш аспаптар

         

4.1.1 Жұмыста ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ ауысымды блогы бар әмбебап стенд қолданылады. Зерттелінетін тізбек сұлбасы 4.1-суретте келтірілген. "СЖ" айырып қосқышы RC – тізбегінің уақыт тұрақтысын үлкен шектерде өзгерту мүмкіндігін береді (детектор жүктемесі). Сұлбада көрсетілген микроамперметр стендтің үстіңгі жағындағы құрылғылар панелінің оң бөлігінде орналасқан.

4.1.2 Тасушы тербеліс жиілігі біршама төмен (fТ1=13...15 кГц) болатын АМ сигналының көзі ретінде алдыңғы зертханалық жұмыста оқылған және оңтайлы режімнің тәжірибелік мәндеріне сәйкес күйге келтірілген модулятор қолданылады. Амплитудалық модулятор шығысы (КТ 3 ұяшығы) детектордың кірісі болып табылады.

 

КТ 4

 

КТ 3

 

КТ 2

 

4.1 сурет - Амплитудалық демодулятордың нақтылық сұлбасы

 

4.1.3 Тасушы тербеліс жиілігі жоғары (fТ2=110 кГц) болатын АМ сигналының көзі ретінде ИСТОЧНИКИ CИГНАЛОВ блогында орналасқан генератор пайдаланылады. Бұл генераторды қолдану кезде ол да детектор кірісіне (КТ 3 ұяшығы) қосыла алады, бірақ модулятордағы жүктеме ретінде "R" таңдаған жөн. "R" резисторын іске қосу батырмасы біруақытылы контур сыйымдылығын (макет сұлбасында бұл көрсетілмеген) күйі бұзылған төменгі жиілікті (»15 кГц) контурдың жоғарғы жиілікті (110 кГц) сигнал генераторына тигізетін шунттық әсерін тигізбеу үшін сөндіріп тастайды.

4.1.4 Өлшеуіш аспаптар детектор кірісі немесе шығысына жалғанады (КТ 4 ұяшығы). Вольтметр, осциллограф және спектр қорытындыаторы (ДК) қолданылады.

 

4.2 Үй тапсырмасы

 

4.2.1 "АМ тербелістерін детектрлеу" тақырыбының негізгі сұрақтарын дәрістер жинағы мен [1] 134¸148 бет; [2] 90¸106 бет; [4] 88¸96 бет; [5] 286¸290 бет әдебиеттер бойынша оқып білу.

4.2.2 Есеп беруді дайындап бастаңыз.

 

4.3 Зертханалық тапсырма

 

4.3.1 Детектор жүктемесінің уақыт тұрақтысының әртүрлі мәндерінде тербелістерді детектрлеу үдерісі кезіндегі уақыт диаграммалары мен спектрлерін бақылаңыз.

4.3.2 Кіріс сигналының кіші және үлкен амплитудалары кезінде детектрлеу сипаттамасын зерттеңіз.

4.3.3 «*» - мен белгіленген пункттер қосымша болып табылады. Оларды орындау міндетті емес. Әр *- мен белгіленген пунктті орындау зертханалық жұмыстың дифференциалдық бағасына 1 балл қосады.

 

4.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

4.4.1 Тасушы тербелістің төмендетілген жиілікті АМ тербелістерін жіберу жағдайында детектрлеу кезінде уақыт диаграммалары мен спектрлер байқалады. Бұл үшін модулятор сұлбасын жинап, алдыңғы зертханалық жұмыс мәліметтері бойынша оңтайлы режімді орнатыңыз. Бір-бірінің астына масштабты сақтай отырып осциллограммалар мен спектрлер салынады:

-                 детектор кірісіндегі модульденген тербеліс (6 ұяшығы);

-                 жүктеме сыйымдылығының барлық мәндерінде СЖ (0, 3, 15,30, 300нФ) детектор шығысындағы кернеу.

4.4.2 Тасушы тербеліс жиілігі жоғары (110кГц) болатын АМ тербелістері әсер еткенде 4.4.1 тармақтың тапсырмалары қайталанады (спектрді талдаусыз). Бұл үшін КТ 3 ұяшықтарына АМ тербелістерінің ішкі көзі қосылады; тасушының амплитудасы m=0,6...0,8 кезінде 1В тең болып таңдалынады. "СЖ" айырып қосқышын басында "0" күйіне орнатыңыз. R немесе LC айырып қосқышы (өрістік транзистордың жүктемелері) "R" күйіне қондырылады.

4.4.3 Модуляция тереңдігі m>1 болатын АМ сигналдарын детектрлеу. 4.4.2 тармақтың өлшеулер сұлбасын сақтап, модуляция тереңдігін максимумға дейін үлкейтіңіз («m» тұтқасын – шеткі оң күйге).

СЖ=3нФ кезінде детектор кірісі мен шығысындағы осциллограммаларды сал. 

4.4.4 Детектрлеу сипаттамасы I0(Uw) жиілігі fТ1(m=0) болатын қоса салынған генератордан алынатын модульденбеген тербелістер әсер еткенде түсіріледі. СЖ айырып қосқышын – 15 нФ күйіне. Детектрлеу тогы Uw 1 В дейінгі аралықта өзгергенде ішкі микроамперметрмен өлшенеді. Өлшеу мәліметтері 4.1 кестеге енгізіледі, бұл уақытта сипаттаманың жалпы түрін табуға, дәлірек айтқанда оның бастапқы аумағына назар аудару керек (микроамперметр шкаласының бір, екі және үш бөліністері кезінде Uw мәнін анықтау).

 

 

4.1 кесте

fН=...  кГц

             m=0              CН=15нФ

Uw, В

 

I0, мкА

 

 

4.5 Есеп беру

 

4.5.1 Зерттеудің нақтылық сұлбасы.

4.5.2 Тәжірибелік мәліметтер кестесі.

4.5.3 Детектрлеудің сипаттамасының сызбасы, сонымен қатар осциллограммалар және зерттелген процестердің спектрлері.

4.5.4 Жұмыс бойынша қорытынды:

-                 Детектор жүктемесінің сыйымдылығының ұлғаюы детектрлеу сапасына қалай әсер етеді?

-                 Жоғарғы және төменгі жиіліктегі тасмалдаушы тербелістің детектрлеу сапасын салыстыру.

 

4.6 Бақылау сұрақтары

 

4.6.1 Детектрлеу дегеніміз не? Уақыттық және спектрлік белгілеулерін қолдана отырып, АМ сигналдың детекрлеу процесін түсіндіріңіз.

4.6.2 Транзисторда коллекторлық детектрдің сұлбасын келтіріңіз.

4.6.3 Әлсіз сигнал беру кезінде диодтық детектордың детектрлеу сипаттамасы қандай?

4.6.4 Диодтық детектор сұлбасында сызықтық детектрлеу шарттары қандай?

4.6.5 Диодтық детектордың сұлбасын келтіріңіз. Диодтық детектордың жұмысын сәйкес уақыттық диаграммалармен түсіндіріңіз.

4.6.6 Диодтық детектор сұлбасында диод қандай қию бұрышымен жұмыс істейді? Бұл бұрыштың шамасы неге тәуелді?

4.6.7 АМ сигналдарды детектрлеу кезінде жүктеменің уақыт тұрақтысы қандай шарттармен таңдалады?

4.6.8 Диодтық детектормен детектрлеуге бола ма:

-                 m>1 болғанда АМ тербелісі;

-                 басылған тасымалдаушымен АМ тербелісі;

-                 біржолақты модуляциямен тербелісі?

4.6.9 Синхронды детектор дегеніміз не және ол қандай жағдайларда пайдаланылады?

4.6.10 Полярлы модуляциямен тербелісті қалай детектрлейді?

4.6.11 Диодты детектор түзеткіштен немен ерекшелінеді?

4.6.12 Тәжірибелік түрде АМ тербелісі детекторының сұлбасында диод арқылы өтетін ток түрін қалай алуға болады?

 

 

  5 Зертханалық жұмыс №5. Жиіліктік модуляторды зерттеу

 

Жұмыс мақсаты: жиіліктік модулятор қызметінің принципін зерттеу. Жиіліктік модулятордың кірісіне моногармоникалық сигналдың әсер етуі кезінде сипаттамаларын алу. Жиіліктік модуляциясы бар сигналдың спектрі мен түрін зерттеу.

 

5.1 Жұмыс сұлбасы мен өлшеуіш аппарат

 

 

5.1.1 Бұл жұмыста ЖИІЛІКТІК МОДЕМ деген ауыспалы блогы бар әмбебап зертханалық стенд қолданылады. ЖИІЛІКТІК МОДЕМ ауыспалы блогының жеңілдетілген нақтылы сұлбасы 5.1-суретте көрсетілген.  Зерттеу объектісі болып сұлбаның сол жақ бөлігі табылады  (КТ 1 және КТ 2 ұяшықтарының арасы). Сұлбадан көрініп тұрғандай, жиіліктік модулятор екікаскадты резистивті күшейткіштен (А1) және оң кері байланысты беретін фазобалансты тізбегінен (ФБТ) тұратын RC генератор болып табылады.

5.1.2 Генерациялау жиілігі ФБЦ–С3, С4 параметрлеріне және VT1 және VT2 өрістік транзисторлардың арналарының кедергісіне (RСИ) тәуелді. (RСИ) арнаның кедергісі тиекке беттестірілген басқарушы кернеуге байланысты. Осыдан  ФБТ-дағы өрістік транзистор модульдеуші кернеумен басқарылатын параметрлік элемент болып табылады. Модульдеуші сигналдың тұрақты құраушысы болып келетін ығысу кернеуі (Еығ) модульденген сигналдың тасымалдаушы жиілігін орнатуға мүмкіндік береді, ал айнымалы құраушысы, яғни  КТ 1 ұяшығына берілген модульдеуші сигнал, модульдеуші сигналдың амплитудасына тәуелді Dfmax жиілігінің девиациясын қамтамасыз етеді. Жиіліктік модулятордың шығысы болып  КТ 2 ұяшықтары табылады.

5.1.3 Модулятор сұлбасында күшейткішті автоматты түрде реттейтін блогы бар. Ол ЖМ-сигналдың тұрақты амплитудасын ұстап тұрады.

5.1.4 Модульдеуші сигналдың көзі ретінде модулятордың кірісіне (сұлбада көрсетілмеген) қосылған орнатылған диапазонды генератор қолданылады. Ішкі сигналды бақылау үшін орнатылған вольтметр қолданылады. Спектрдің қорытынды ДК-да «Спектроқорытындылауыш» режімінде жүзеге асады.

 

5.2 Үй тапсырмасы

 

5.2.1 Дәрістер жинағы бойынша және әдебиеттер бойынша негізгі сұрақтарды оқып біліңіздер :[1] 148¸161б.; [2] 82¸87б.; :[4] 96¸102б.;  [5] 96¸104б.; [6] 98¸105б., 351¸359б.

5.2.2 МЖМ = 0,5 және МЖМ = 5 индекстеріне сәйкес келетін жиіліктік-модуляцияланған тербелістің спектрін құру. Есептеу үшін Umo=1В. Тасымалдаушы модуляцияланбаған тербелістің деңгейі 0,1 амплитудасынан аспаса, шарт бойынша бір жақ шеті ескермейтіндей аз.

5.2.3 Есеп беру такырыбын және есептеулерін дайындаңыз.

 

5.3 Зертханалық тапсырма

 

5.3.1 Статикалық модуляционды сипаттаманы алыңыз және модулятордың ең тиімді күйін анықтаңыз.

5.3.2 Модульдеуші сигналдың амплитудасының ЖМ-сигналдың спектр ені мен түріне әсерін анықтаңыз (модуляцияның тұрақты жиілігінде).

5.3.3 Жиіліктік модуляцияның ЖМ-сигналдың спектр ені мен түріне әсерін анықтаңыз (модульдеуші сигналдың тұрақты амплитудасы кезінде).

5.3.4 Жиіліктік модулятордың кірісі мен шығысында сигнал түрін бақылаңыз.

5.3.5 «*» - мен белгіленген пунктер қосымша болып табылады. Оларды орындау міндетті емес. Әр * - мен белгіленген пунктті орындау зертханалық жұмыстың дифференциалдық бағасына 1 балл қосады.

 

5.4 Әдістемелік нұсқау

 

5.4.1 Статикалық модуляционды сипаттама (СМС):f=φ(Еығ) модульдеуші сигнал болмаған кезде алынады. Қозғалмалы потенциометрмен 5.1-кестеден алынған Еығ мәндерін реттеп орнатқаннан кейін модулятордың шығысын ( КТ 2 ұяшығы) спектр қорытынды режімінде жұмыс істейтін ДК – ның кірісіне  қосып модулятор жиілігінің f мәнін анықтау (ҚОСЫМШАНЫ қараңыз).

 

 

5.1 кесте

Еығ

B

0

-0,5

-1

-1,5

…………

-6,5

f

кГц

 

 

 

 

 

 

 

5.4.1.2 Кесте мәліметтері бойынша СМС – ның графигі тұрғызылады. Онда мыналарды ескерген жөн:

-        жұмыс нүктесінің жағдайы (сызықтық бөліктің ортасында); осыдан ЕСМ ОПТ және f0 (вертикаль осі бойынша) тасымалдаушы жиілікті табады;

-        СМС сызықты бөлігінің көлбеулік бұрышы; (бұл бұрыштың тангенсі КЖМ  модуляция коэффициентіне сәйкес);

-        Сызықтық бөліктің шекаралары (fMIN, fMAX).

Алынған мәліметтерді 5.2 кестесіне енгіземіз.

 

5.2 кесте

Еығ ОПТ

f0

fМIN

fMAX

КЧМ

 

 

 

 

 

 

СМС – ның жақсы сызықтығы кезінде тасымалдаушы жиілікті таңдамауға да болады, бірақ та келесі бөлімдерге f0=12¸13 кГц деп таңдаған жөн.

 

5.4.2 Модульдеуші сигналдың амплитудасының ЖМ спектріне әсері (FМОД=const болғанда).

5.4.2.1  МЖМ (5.3 кестеге қараңыз) берілген мәндер реті бойынша модульдеуші сигналдардың амплитудасын есептеу, содан соң әсерлік мәндерін де UC.

 

5.3 кесте - Модульдеуші сигналдың амплитудасының әсері (FМОД = 500 Гц)

МЖМ

0

0,1

0,5

1,0

2,4

3,8

DfMAX

 

 

 

 

 

 

UMC

 

 

 

 

 

 

UC

 

 

 

 

 

 

  2Df *

 

 

 

 

 

 

 

Кестені толтыру үшін ЖМ – ның кейбір анықтамаларын еске түсірейік.

Жиіліктік модуляцияның индексі

Df MAX

 
 


FМОД

 

МЖМ =

 
.                                                          (5.1)

 

ЖМ-сигналдың анықтамасы

                                       Df (t) = КЖМ UC(t).

Umc гармоникалық сигналдың амплитудалық мәні кезінде

 DfMAX = КЖМ Umc                                                           (5.2)

Осыдан  Umc=  D fMAX / КЖМ.

Кестенің төртінші жолы әсерлік мәндерінде градуировкасы бар айнымалы кернеу вольтметрін қолдану қажет болғандықтан толтырылады

UC = Umc 0,707.

5.4.2.2 Ішкі дыбысты генераторды модулятордың кірісіне қосу (КТ 1 ұяшығы). Сол жерге стендтің айнымалы кернеуінің вольтметрін қосу. Генератордың жиілігін орнату  FМОД = 500 Гц.

5.4.2.3 5.3 кестесінен UC мәндерін генератордың шығысындағы регулятормен орнатып, ДК –да модулятордың шығысына (КТ 2 ұяшығы) қосылған ЖМ – сигналдардың спектрлерін алу. Әр спектрограммада міндетті түрде мынаны көрсеткен жөн:

- тәжірибенің жүргізілу шарттары;

- спектрдің жеке құраушыларының жиіліктері;

- 2Df *спектрдің практикалық ені.

(2Df * анықтаған кезде спектрдің амплитудасы  максималды амплитудадан 10% артық болған бөлігін есепке алу қажет).

2Df *  алынған мәндерін 5.3 кестесіне енгізу.

 

5.4.3 ЖМ-сигналдың спектріне модуляция жиілігінің әсері (UC=const).

5.4.3.1 5.4.2 тармағын сақтай отырып, UC мәндерін МЖМ=5 үшін 5.3  кестесінен алу және оны ары қарай өзгертпеу.

5.4.3.2 Модуляцияның жиілігін ретпен орната отырып (5.4 кестеге қараңыз), ЖМ – сигналға сәйкес спектрограммаларды алу. 2Df * мәндерін кестеге енгізу.

 

5.4 кесте - Модуляция жиілігінің әсері (UC=const)

       UC = …… B;     f0 = …… кГц

FМОД

Гц

05

100

250

500

1000

2Df *

Гц

 

 

 

 

 

МЖМ

 

 

 

 

 

 

 

5.4.3.3 5.4 кестенің соңғы жолын 5.3 кестеден керекті мәліметтер мен МЖМ  анықтамасын қолдана отырып толтыру.

Үй жұмысында құрылған спектрлерді алынған спектрлермен салыстыру. Нәтижелерді есеп беруге енгізу.

Модуляция жиілігінің ЖМ-сигналдың спектріне әсері жайлы қорытынды жасаңыз (UC=const).

 

5.4.4 Жиіліктік модулятордың кірісі мен шығысындағы тербеліс түрі.

5.4.4.1 Екісәулелі осциллографтың бір кірісін модулятордың кірісімен байланыстыру (ол үшін генератормен байланысты сақтай отырып, вольтметрді істен шығару керек). Осциллографтың басқа кірісіне модулятордың шығыс сигналын беру керек.

5.4.4.2 FМОД = 300 Гц модуляция жиілігін орнатып, ал сигнал мөлшерін шығыс сигналдың осциллограммасында паразиттік амплитудалық модуляция шыққанша өсіріп отыру керек. Кіріс сигналды ЖМ – сигналдың орамасы түзу болғанша біршама кішірейту керек.

5.4.4.3 Жоғарғы жиілікті (шығыс) сигнал берілген арнаға (кірісіне) осциллографтың синхронизациясын орнатыңыз. Синхронизация тетікшелерімен жылжымайтын бейнені алыңыз (экранның бір бөлігінде болсын).

5.4.4.4 Модуляция жиілігін шағын шектерде құрай отырып, модульдеуші сигналдың жылжымайтын бейнесіне қол жеткізу. Кейде керек әсер (эффект) тасымалдаушы жиілікті аз ғана өзгерту арқылы алынады (ЫҒЫСУ тетікшесі арқылы).

5.4.4.5 Жиіліктік модулятордың кірісі мен шығысында осциллограмманы белгілеу.

5.4.4.6* МЖМ=0,5 үшін тәжірибені қайталау. МЖМ=0,5 и МЖМ=5 үшін осциллограммалар мен спектрлерді салыстыру. ТЖМ-ның спектрі мен формасы қандай параметрлерге тәуелді екені жайлы қорытынды жасау.

 

5.5 Есеп беру

 

5.5.1 Жиіліктік модулятордың сұлбасы.

5.5.2 Үй тапсырмасындағы есептеулер

5.5.3 Статикалық модуляционды сипаттама.

5.5.4 Зерттеудің барлық бөлігі бойынша спектрлер, кестелер және осциллограммалар.

5.5.5 5.4.2, 5.4.3 және  5.4.4 тармақтарына қорытынды.

 

5.6 Бақылау сұрақтары

 

5.6.1 ЖМ-тербелістерге анықтама беріңіз.

5.6.1 f0 = 100 МГц;   FМОД = 10 КГц;   DfMAX = 50 КГц параметрлерімен тональді ЖМ- тербелістердің жазылуына мысал келтіріңіз.

5.6.2 Жиіліктік модулятордың қозғалыс принципін сипаттап беріңіз. ЖМ – тербелістерді алудың қандай тәсілдерін білесіз?

5.6.3 Статикалық модуляционды сипаттама және оның мағынасы.

5.6.4 Бұрыштық  модуляция дегеніміз не?

5.6.5 ЖМ-тербелістерінің спектрін қалай есептейді?

5.6.6 Тербеліс спектрін көрсетіңіз  (сапалы түрде) i (t) = I m0 cos (ω0 t + 0,01 cos Ω t).

5.6.7 Бессель функцияларының жиіліктік модуляцияға  қандай қатысы бар?

5.6.8 МЖМ = 4 кезінде ЖМ спектрінің практикалық енінде қанша спектральді  сызықтарды есепке алу керек?

5.6.9 ЖМ сигналдардың сізге белгілі қолдану аясын атаңыз.

6 Зертханалық жұмыс №6. ЖМ сигналдардың детекторын зерттеу

 

Жұмыс мақсаты: жиіліктік детекторды тәжірибелік түрде зерттеу. Ең тиімді детектрлеу режімін таңдау

 

6.1 Жұмыс тізбегі мен өлшеуіш аспаптар

 

6.1.1 Бұл жұмыста ЖИІЛІКТІК МОДЕМ деген ауыспалы блогы бар әмбебап зертханалық стенд қолданылады (5.1 суретке қараңыз). Бұл жұмыста ЖМ – сигналдың көзі ретінде  №5 жұмыста қарастырылған жиіліктік модулятор қолданылады. Жиіліктік модулятордың шығысы (КТ 2 ұяшығы 7.1- суретке қараңыз) тұйықтағыш арқылы жиіліктік детектордың кірісімен (КТ 3 ұяшығы)  байланысады. Жиіліктік детектордың шығысы (КТ 4 ұяшығы) детектор тогының тұрақты құраушысын өлшейтін микроамперметрмен байланысқан. Жиіліктік детектордың сұлбасы әртүрлі жиіліктерге бапталған (f01 және f02) 2 резонанстық контуры жүктемесіне қосылған өрістік транзистордағы VT3 күшейткіштен тұрады. Бұл жиіліктер ЖМ – сигналдың тасымалдаушы жиіліктеріне қатысты симметриямен орналасқан. Тұрақты амплитудасы бар ЖМ – сигналдың тогы бұзылған екі контур арқылы өтіп, олардың кедергісіне пропорционалды болып келетін түсу кернеуін тудырады. ЖМ – сигналдың лездік жиілігі контурдың резонанстық жиілігіне неғұрлым жақын болса, соғұрлым контурдағы кернеудің амплитудасы үлкен болады және керісінше. Осылай, сызықты тізбек (қарастырылған тербелмелі контур ) ЖМ – сигналды амплитудасы мен жиілігі бір уақытта өзгеретін сигналға түрлендіреді. Осындай сигналдың осциллограммасы сырт көзге қарағанда АМ – сигналға өте ұқсас, бірақ оның толтыру жиілігі кіріс ЖМ – сигналдағыдай өзгереді. Әр контурдың жүктемесі болып ораманың өз детекторы (АМ - детектор) табылады.

6.1.2 АМ – детекторлардың шығыс кернеулері (R5 және R6 резисторларында) ЖМ – сигналдың лездік жиілігіне қатысты контурлардың бұзылуына тәуелді. ЖМ-детектор идеалды жұмыс істеу үшін бұзылған контурдың кедергісінің толық модулі ЖМ – сигналдың жиілігінің девиациясына тура пропорционал өзгеруі керек. Бірақ та контурдың жиіліктік сипаттамасында иілу нүктесі аумағында үлкен емес сызықты бөлік бар. Сызықты бөліктің енін үлкейту үшін детектрлеу сипаттамасы бір емес, екі симметриялы бұзылған контур қолданады. (VD2) диодтың ораманың екінші детекторына қарама-қарсы қосылуы АЖС – контурдың  құлауының (склон) сызықсыздығын маңызды деңгейде компенсациялауға мүмкіндік береді, сонымен қатар шығыс сигналдың тұрақты құраушысын компенсациялауға да мүмкіндік береді.

6.1.3 ЖМ – детектордың (КТ 3 ұяшығы) шығыс кернеуі АМ – детекторлардың шығыс кернеулерінің айырмасына тең:  Uшығ = UR5 – UR6.

6.1.4 Жұмыста сонымен қатар орнатылған дыбыс генераторы, тұрақты және айнымалы кернеу құралдары, екісәулелі осциллограф және жиілік өлшеуіш немесе спектр қорытындыаторы болып қолданылатын ДК қолданылады.

6.2 Үй тапсырмасы

 

6.2.1 Дәрістер жинағы бойынша және әдебиеттер бойынша негізгі сұрақтарды оқып біліңіз: [1] 161¸164б.; [2] 108¸111б.; [5] 291¸292б.; [6] 311¸316б.

 

6.3 Зертханалық тапсырма

 

6.3.1 Детектрлеу сипаттамасын алыңыз және жиіліктік детектордың ең тиімді жұмыс режімін таңдап алыңыз.

6.3.2 Ең тиімді режім кезінде және одан ауытқу кезінде детектордың шығысы және модулятордың кірісіндегі сигналдарды бақылау.

6.3.1 «*» - мен белгіленген пунктер қосымша болып табылады. Оларды орындау міндетті емес. Әр * - мен белгіленген пунктті орындау зертханалық жұмыстың дифференциалдық бағасына 3 балл қосады.

 

6.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

6.4.1 Детектрлеудің сипаттамаларын түсіру. I0 = φ2(f)  детектрлеу сипаттамасы модульдеуші сигнал (МЖМ=0) болмаған кезде кіріс сигналдың жиілігін өзгерту жолымен детектор тогының тұрақты құраушысын өлшеу арқылы жүзеге асырылады. Осы кезде модулятордың кірісі істен шығарылған  (КТ 1 ұяшығы бос), КТ 2 және КТ 3  ұяшықтары арасына тұйықтағыш орнатылған, ал жиілікті басқару модуляторда ығысудың (Еығ) өзгеруімен іске асырылады. Модулятордың шығысында жиілікті өлшеу «Спектроқорытындылауыш» режіміндегі ДК – ның көмегімен жүзеге асырылады, ал ток  I0 – микроамперметрмен, Еығ регулятордағы орналасуы.

6.4.1.2 6.1-кестеге сәйкес ығысу кернеуін (Еығ)  өзгерте отырып, модулятордың жиілігі мен біруақытта детектордың тогын I0 ДК-ның («Спектроқорытындылауыш» режиміндегі)  көмегімен өлшеу.

 

6.1 кесте - Статикалық модуляциялы сипаттамаларды алу f = φ1ығ) және детектрлеу сипаттамасын алу I0 = φ2(f)

Еығ

B

0

-0,5

-1

-1,5

…………

-6,5

F

Кгц

 

 

 

 

 

 

I0

мкА

 

 

 

 

 

 

 

6.1-кестені толтырған кезде көрсетілген мәндерден Еығ басқа  I0  нөлдік немесе экстремалды мәндерін қабылдаған кездегі Еығ және f -тың мәндерін қосу керек.

6.4.1.3 6.1-кестенің мәліметтері бойынша статикалық модуляционды сипаттама (СМС) және детектрлеу сипаттамасы (ДС) тұрғызылады. ДС графигінен детектор тогының нөлдік мәніне және f0 –ден бастап есептеп ДС –ның шекарасының сызықты бөлігіне сәйкес жиіліктің максималды девиациясына D fMAX сәйкес келетін тасымалдаушы жиіліктің f0  ең  тиімді мәнін анықтау керек. СМС – дан тасымалдаушы жиілігі f0–ге тең және жиілік девиациясы DfMAX болатын сигналдың максималды амплитудасы UMC –ға тең болатын ығысу кернеуін ЕығОПТ анықтайды. Параметрлердің алынған мәндерін 6.2-кестеге енгізіңіз.

 

6.2 кесте - Жиіліктік  детектордың ең тиімді режімі

Еығ ОПТ

f0 , кГц

DfMAX , кГц

UMC MAX  ,B

UC MAX  ,B

 

 

 

 

 

 

6.4.2 Осциллограммаларды түсіру. Дыбыс генераторының шығысын КТ 1 (модулятордың кірісі) ұяшығымен қосу. Сол жерге айнымалы кернеудің вольтметрін қосу. Гармоникалық сигналды FМОД=200 Гц жиілікпен және UC МАХ  (вольтметр бойынша) әсерлік мәнін генераторда орнату. Еығ = ЕығОПТ  орнату (6.2 кестеге қараңыз).

6.4.2.1 Бірінші кірісіндегі вольтметрді екісәулелі осциллографтың бір кірісіне ауыстыру, ал екінші кірісін детектордың шығысымен (КТ 4 ұяшығы).

6.4.2.2 Қолғалмайтын осциллограммаларды алып, есептеуде оларды енгізу. Амплитудалық детекторлардың жұмысымен байланысты шығыс осциллограммасының “тістеріне (зубцы)” мән беру.

 

6.4.3 Детектордың жұмысы тиімді емес режим кезінде ДС-ның сызықты бөлігінен сигналдың асып түсуі кезінде пайда болады.

6.4.3.1 Ығысу кернеуін +0,5 В - ке тиімдіден өзгерту керек. СМС-ның графигі бойынша немесе 11.1 - кестедегі мәндер бойынша тасымалдаушы жиіліктің жаңа мәндерін алып, оларды есепке енгізу.

6.4.3.2 6.4.2.2 тармағын қайталау.

6.4.3.3 6.4.3.1 тармағын Еығ= Еығ ОПТ – 0,5 В болған кезде қайталау.

6.4.3.4 Еығ ОПТ алдыңғы мәнін қалпына келтіру. UC модульдеуші сигналды 1,5 есе үлкейту. (Ол үшін 1 ұяшығына қосылған осциллографтың кірісінің өлшеу уақытын вольтметрге ауыстыру керек).

6.4.3.5 6.4.2.2 бөлімін қайталау.

6.4.3.6 ТЖМ-ның детектрлеуден кейінгі тиімді және тиімсіз режимдерінің уақыттық диаграммаларын салыстыру. Детектрлеуден кейінгі алғашқы сигналдың формасының өзгеруінің немен байланысты екені туралы қорытынды жасау.

 

 

 

6.5 Есеп беру

 

6.5.1 Жиіліктік детектордың нақтылы сұлбасы.

6.5.2 Детектрлеудің сипаттамасы.

6.5.3 Тиімді және тиімді емес режімдердің уақыттық диаграммалары.

6.5.1 Тиімді және тиімсіз режімдерінің уақыттық диаграммалары.

6.5.1 6.4.1 - 6.4.3 тармақтары бойынша қорытынды.

 

6.6 Бақылау сұрақтары

 

6.6.1 ЖМ – сигналға анықтама беріңіз.

6.6.2 Тоналды жиіліктік модуляциясы бар сигналдың мәнін жазыңыз.

6.6.3 Тасымалдаушы тербелістің амплитудасы мен модульденбеген ЖМ – сигналдың амплитудасы бірдей ме?

6.6.4 Тасымалдаушы тербелістің амплитудасы мен модульденбеген АМ сигналдың амплитудасы бірдей ме?

6.6.5 МЖМ және КЖМ дегеніміз не?

6.6.6 Жиіліктік модуляторға және жиіліктік детекторға қойылатын талаптар?

6.6.7 Жиіліктік модулятор және жиіліктік детектор қандай функцияларды атқарады?

6.6.8 Жиіліктік детектор қалай жұмыс істейді?

6.6.9 Жиіліктік модуляция қайда қолданылады?

6.6.10 Бессель функциясының ЖМ – сигналдың спектріне қандай қатысы бар?

6.6.11 Жиіліктік детектордың ең тиімді режімі дегеніміз не?

 

7 Зертханалық жұмыс №7.  Кездейсоқ сигналдардың сызықты және сызықты емес тізбектерден өтуі

 

 

7.1 Зерттелетін тізбектер мен сигналдарға қысқаша сипаттама

 

7.1.1 Бұл жұмыста “СЫЗЫҚТЫ ЖӘНЕ СЫЗЫҚТЫ ЕМЕС” атты ауыспалы блогы бар әмбебап зертханалық стенд қолданылады (7.1 суретке қараңыз). Блок құрамында мынандай нөмірлерімен үш сызықты тізбектер қолданылады:

1 – ТЖФ 3 кГц қиық жиілігімен;

2 – ТЖФ 6 кГц қиық жиілігімен;

3 – ЖФ 6 кГц  орталық жиілігімен және Df=0.5 кГц жолағымен.

Және үш сызықты емес инерциалды емес тізбектер мынандай нөмірлермен:

4 – біржақты шектегіш;

5 – екіжақты шектегіш;

6 – “орталық қиылу (отсечка)” типті бұрмалануын тудыратын сызықты емес тізбек.

Сигнал ретінде мыналар қолданылады:

-     ”ақ” шу (қалыпты кездейсоқ процесс);

-     кездейсоқ бастапқы фазасы бар гармоникалық сигнал;

- әр түрлі қатынаста осы сигналдардың аддитивті қоспасы.

7.1.2 Әмбебап зертханалық стендтан басқа бұл жұмыста осциллограф, вольтметр және ықтималдылық тығыздығының қисықтарын алу үшін (гистограммалар) “ГИСТОРАММА” режімінде жұмыс істейтін ДК қолданылады. Зерттелетін процесстердің жүзеге асырылуын бекіту үшін «ОСЦИЛЛОГРАФ» режимінде жұмыс істейтін ДК қолданылады. Периодты емес сигналды зерттеген кезде бұны осциллографта істеу қиынырақ болады. Мұндай жағдайда зерттеліп жатқан сигналды стендта ДК – ның кірісіндегі “А” ұяшығына беру керек, содан соң бейнені “тоқтатуға” және оның масштабын керек болған жағдайда өзгертуге мүмкіндік беретін «ОСЦИЛЛОГРАФ» бағдарламасын шақыру керек.

 


7.1 сурет - Кездейсоқ сигналдарды әртүрлі тізбектерде өтуін зерттеу үшін қолданылатын ауыспалы блок

 

7.2 Үй тапсырмасы

 

7.2.1 Дәрістер жинағы  және әдебиеттер бойынша “Кездейсоқ сигналдардың сызықты және сызықты емес тізбектерден өтуі” тақырыбы бойынша негізгі сұрақтарды оқып келу: [3] 72¸82б.; [4] 138¸141б.; [5] 247¸256б.; 292¸299б.; [6] 265¸277б.

 

7.3 Зертханалық тапсырма

 

7.3.1 Сигналдың сызықты және сызықты емес тізбектерден өтуінің қалыпты үлестіру заңымен зерттеңіз.

7.3.2 Сигналдың таржолақты сызықты тізбек бойынша өтуі кезінде үлестіру заңының қалыптандыру (нормализация) процесін зерттеңіз.

7.3.3 Қалыпты үлестіру заңымен таржолақты сигналдың өтуін амплитудалық детектор арқылы зерттеңіз.

7.3.4 Белгіленген* тармақтар үстеме қосылу болып табылады, ал олардың орындалуы міндетті емес. Бұл тармақтардың орындалуы кезінде 1 балл  зертханалық жұмысты дифференциалды бағалау барысында қосылады.

 

7.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

7.4.1 Қалыпты үлестіру заңымен 1¸6 тізбектері бойынша сигналдың өтуі.

7.4.1.1 СИГНАЛДАРДЫҢ КӨЗІ блогында “1 кГц” генераторды және орнатылған мультиметрді пайдалана отырып,  осциллографты оның экранында Uкір=0.35 В кезінде синусоиданың құлашы бөліну ±1 болатындай етіп дәлдеу. Содан соң,  “1 кГц”  генераторын шуыл генераторына (ШГ) ауыстырып, ШГ-ның шығыс регуляторының тілшесі (ручкой) арқылы ±3s- ға (қалыпты кездейсоқ процесс үшін “үш сигма ережесіне” сәйкес) сәйкес келетін ±3 бөлініс (деления) экранында шудың “жолының (дорожки)” енін орнату. Осыдан шу s-сы 0.5 В-ке тең. Келесі алты тізбек үшін зерттеу кездінде шудың деңгейі мен осциллографтың күшеюін өзгертіңіз.

7.4.1.2 “ГИСТОРАММА” режимінде (Қосымшадағы нұсқауды қараңыз) жұмыс істейтін ДК - ның “А” кірісіне ШГ – ны қосып, ДК – ның кіріс сигналының “А” ұяшығының қасында орналасқан реттеушісінің (регулировка) тілшесінің (ручка) көмегімен  мониторда талап етілетін сигнал құлашын (размах) орнату. Барлық тізбектер үшін кірісте сигналдың жалпы реализациясын енгізу, ықтималдылық тығыздығының графигі және оның параметрлері -  m және s.

7.4.2 Фильтрға шумның әсері. ШГ-ның шығысын бірінші тізбектің кірісіне қосып, ал ДК  - ны оның шығысына қосып, шығыс реализациясын, шығыс сигналдың Wшығ(x) ықтималдылық тығыздығын және оның m және s параметрлерін 7.1-кестеге жазып алыңыз.

7.4.2.1 7.4.2 бөлігін қалған бес тізбек үшін қайталаңыз.

7.4.2.2 Фильтрдің жиілік бойынша шуға әсері туралы қорытынды жасаңыз. Осы тізбек арқылы өтетін, шудың спектрінің енін өзгертетін тізбектің өткізгіш жолағының өзгеруі мен құбылыстар санының өзгеруіне байланысты ықтималдық тығыздық амплитудасының Wшығ(x) өзгеруі арасындағы байланысқа талдау жасаңыз.

7.4.3 Амплитудалық шектегіштердің шуға әсері. ШГ шығуын төртінші тізбектің кірісіне, ал ДК-ны оның шығысына қосып, шығыс реализациясын, шығыс сигналдың ықтималдық тығыздығын Wшығ(x) және оның mшығ және sшығ параметрлерін 7.1 кестесіне жазып алыңыз.

7.4.3.1 7.4.3 бөлімін бесінші және алтыншы тізбекке қайталаңыз.

7.4.3.2 Амплитудалық шектеуіштердің шуға амплитуда бойынша әсері туралы қорытынды жасаңыз. Осы тізбек арқылы өтетін және шудың амплитудасын өзгертетін тізбектің өткізгіштігінің амплитудасының өзгеруі мен құбылыстар санының өзгеруіне байланысты ықтималдық тығыздық амплитудасының Wшығ(x) өзгеруі арасындағы байланысқа қорытынды жасаңыз.

 

7.1 кесте

Шудың параметрлері

ФТЖ 2

ФТЖ 1

ПФ

Біржақты шектеуіш

Екі жақты шектеуіш

Сызықсыз тізбек

Mшығ, В

 

 

 

 

 

 

sшығ, В

 

 

 

 

 

 

sшығ2, В2

 

 

 

 

 

 

Пикфактор

 

 

 

 

 

 

Тқатыс, с

 

 

 

 

 

 

 

7.4.3.3 7.1-кесте бойынша нәтижелерге салыстырмалы қорытынды жасаңыз. sшығ өзгеруінде Wшығ(x) графигінің қалай өзгеретініне назар аударыңыз.

7.4.3.4 Пик-фактор және деңгейдің белгілі бір аралықта х(Т) сигналының болу уақытын Wшығ(x)-қа негізделіп есептеңіз.

Wшығ(x)  =  Wшығ(а≤Х≤в) = Ф(в.∕ sшығ) - Ф(а.∕ sшығ),

мұндағы Ф(U) - Крамп функциясы (анықтамадан табылады).

 

                                   У                            Y = ax + b

Х

                                                       а    b

7.2 сурет - y = f(x) түрінің функционалдық байланысы

 

(в.∕ sшығ) = 1,2,3 и (а.∕ sшығ) = -1, -2, -3 біле отыра, уақыт осі бойынша симметриялы 2sшығ , 4sшығ, 6sшығ жолақтарындағы Wшығ(а≤Х≤в) есептеуге болады. Сол кезде шу жолының жолағын табуға болады (7.3 суретке қараңыз). Егер ықтималдығы 1%-дан төмен болмайтын Х(t) шыңдарын ескерсек, онда шудың пик-факторын бағалауға болады.

 

           Х(t)

    

                                                                                                                                

             3s

             2s

               s        (5-6)sх

 

 

              -s

            -2s                                                                                                                             

            -3s

 

 

7.3 сурет - Шулық жолды анықтау

 

 

 

7.4.4 Таржолақты сызықты тізбекпен тарату заңын қалыптастыру.

7.4.4.1 Таратуы бар кездейсоқ сигнал, қалыптыдан жақсы, сызықты емес тізбектен қалыпты кездейсоқ процесті өткізу арқылы алынады (5 және 6 блоктары), (7.1-суретке қараңыз).


7.4 сурет - Таратуы бар кездейсоқ сигнал

 

7.4.4.2 7.4 – суретке сәйкес сұлбаны құрау.

7.4.4.3 Осциллографты 5 тізбегінің шығысына қосып, ШГ-ның шығысының регуляторының тілшесі арқылы байқалатын сигналдың екіжақты шектеуінің осциллограммада пайда болуына жету. Таржолақты сызықты тізбек (3) арқылы өтіп, мұндай сигнал “қалыптандырылады”, яғни оның тарату заңы Гаусстың тарату заңына жақындап келеді.

7.4.4.4 ДК-ны тізбектің (3) кірісі мен шығысына қоса отырып, тізбектің (3) шығысы мен кірісінде гистограммалар мен сигналдардың реализациясын алу.

7.4.4.5 Сызықсыз 5-тізбектің шығысындағы шудың статистикалық сипаттамаларын алу: шудың ортаквадраттық ауытқуы sшығ және шудың дисперсиясы sшығ2. Нәтижелерді 7.2-кестеге түсіріңіз.

 

7.2 кесте

Параметрлер

my

σшығ, В

σшығ2, В2

U0, В

<Uшығ2>, В2

Сызықсыз тізбек

 

 

 

 

 

Сүзгі

 

 

 

 

 

 

Алынған нәтижелер бойынша мыналарды есептеңіз:

1) Сызықсыз тізбектің шығысындағы шудың математикалық күтімі my =0,399а σшығ;

2) Сызықсыз тізбектің шығысындағы шудың тұрақты құраушысы U0 = √π/2 σшығ;

3) Ортаквадраттық кернеу: <Uшығ2> = 2σшығ2.

 

Есептеу нәтижелерін 7.2-кестеге түсіріңіз. 7.4.4 бөлімі бойынша есептеуде сызықты таржолақты тізбек өтуі кезінде сигналдың тарату заңын сипаттап беріңіз.

 

7.4.4.6 Шудың параметрін өзгертпей, үшінші тізбектің шығысы және кірісіне спектрдің қорытындылауышын қосыңыз.

7.4.5 Ораманың әртүрлі қатынас сигнал/шу кезінде тарату заңдары.

7.4.5.1 Таржолақты қалыпты процесті алу үшін жолақты фильтрді (3- тізбек) қолданамыз, ал ораманы алу үшін – 7.5-суретінде көрсетілгендей диодтық шектегіштен (4- сызықты емес тізбек) және ТЖФ (1- тізбек) тұратын амплитудалық детекторды қолданамыз.

 

 
7.4.5.2 Шу генераторын қосындылауыштан алып тастап,  вольтметрдің көрсетуі максимумға жететін Г3-111 генераторының жиілігін (6 кГц маңында) таңдау. Генератор кернеуін 3- тізбектің шығысында вольтметрдің көрсетуі  0.35 В болатындай етіп, генератордың шығыс кернеуін орнату.

 

7.5 сурет - Таржолақты қалыпты процесті алу

 

7.4.5.3 Диапазонды генераторды қосындылауыштың кірісінен алып тастап, орнына ШГ-ны қосу. ШГ-ның шығыс кернеуін 3-тізбектің шығысына қосылған осциллографтың экранында шу “жолының” максималды ені 6 тор (6s=6 тор) болатындай етіп реттеу. Егер де орындалған осциллографтың калибровкасы өзгермеген болса, онда s  0.5 В-ке тең болып, ал мына қатынас a/s=0 (генератор өшірулі болғандықтан) болады.

7.4.5.4  ДК-ны амплитудалық детектордың кірісіне (4- тізбектің кірісі) және оның шығысына (1- тізбектің шығысы) қоса отырып, зерттелуші сигналдардың гистограммалары мен реализациясын жазу.

7.4.5.5 Диапазонды дыбыстық генераторды қосындылауыштың кірісіне қосып, шу көзін істен шығару. Генератордың шығыс кернеуін сол нүктеде осциллограмманың ені 2 тор (екі есе амплитуда 2a 1 В-қа сәйкес, яғни a=0.5 В) болатындай етіп реттеу. Шу көзін қосындылауыштың кірісіне қосып, оның шығысында “ақ” шудың және a/s=1 кезіндегі гармоникалық сигналдың аддитивті қоспасын  аламыз.

7.4.5.6 7.4.5.4 тармағын қайталау.

7.4.5.7 Шуыл генераторын сумматордың кірісінен алып тастап, гармоникалық сигналдың шығыс кернеуін осциллограмманың ені 4 тор (яғни, a=1 В) болатындай етіп реттеу. Шу көзін сумматордың кірісіне қосу. Егер шығыстағы регулятордың жағдайы өзгермесе, онда s бұрынғысынша 0.5 В тең, сәйкесінше a/s=2.

7.4.5.8 7.4.5.6 тармағын қайталау, бірақ осциллограмманың енін 6 тор қылып орнату (генератордың шығысының регуляторымен). Енді амплитуда a=1.5 В, ал қатынасы a/s=3.

7.4.5.9 7.4.5.4 тармағын қайталау.

7.4.5.10 Шудың параметрлерін алу: шудың ортаквадраттық ауытқуы sшығ және шудың дисперсиясы sшығ2.

Шудың және сигналдың аддитивтік араласуының тұрақты құраушысын есептеу: U0 ≈ а (1+ σкір2/2 а2).

Нәтижелерді 7.3-кестеге түсіріңіз.

 

7.3 кесте

[a/s]

σвх

σвх2

σвых2

U0

0

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

3

 

 

 

 

7.4.5.4, 7.4.5.6 және 7.4.5.10 бөлімдерінен алынған гистограммаларды салыстырыңыз. Сигнал/шум [a/s] қатынасының өзгеруіне байланысты амплитуданың ықтималдық тығыздығының өзгеруіне қорытынды жасаңыз.

 

7.5 Есеп беру

 

7.5.1 Зерттеулердің функционалды сұлбалары.

7.5.2 Зерттеулердің жүргізілу талаптарының нұсқауларымен нәтижелері.

7.5.3 Зерттеу нәтижелері бойынша қорытындылар.

 

7.6 Бақылау сұрақтары

 

7.6.1 Ықтималдылық тығыздығы дегеніміз не? Ықтималдылық тығыздығының графигінің мағынасы мен қасиетін анықтап беріңіз.

7.6.2 Үлестірілу функциясы мен ықтималдылық тығыздығы – екеуінің байланысы қандай?

7.6.3 Қалыпты кездейсоқ процесс және оның қасиеттері.

7.6.4 “Үш сигма ережесі” қандай кездейсоқ процеске жатады?

7.6.5 W(х) графигінің формасы кез келген кездейсоқ процестің төмендегідей жағдайда өзгеруі мүмкін бе:

- сызықты инерциялы тізбек;

- сызықты емес инерциялы емес тізбек?

7.6.6 W(x) графигін сызықты емес тізбектің шығысында қалай алуға болады?

7.6.7 Сызықты емес тізбектің шығысында дисперсия мен математикалық күтімді қалай есептейді?

7.6.8 Таржолақты сызықты тізбектен өткен кезде кездейсоқ сигналдың ықтималдылық тығыздығымен не болады?

7.6.9 Рэлей заңы дегеніміз не?

7.6.10 Таржолақты қалыпты кездейсоқ процестің және гармоникалық сигналдың орама қоспасының лездік мәндерінің үлестірілуі қандай заңға бағынады?

7.6.11 Сызықты тізбектің шығысында процестің дисперсиясын қалай есептейді?

7.6.12 Сызықты тізбектің шығысында процестің математикалық күтімін қалай есептейді?

7.6.13 Стационарлық кездейсоқ процесіне анықтама беріңіз.

7.6.14 Стационарлық кездейсоқ процесінің эргодикалық қасиетін анықтау.

7.6.15 Орташа мәнін және дисперсиялы кездейсоқ процесінің орташалау ансамбілінің орындалуы және оны орташалау уақыт бойынша анықтау?

7.6.16 Ляпунова теоремасын шекті орталығын қалыптастыру.

8 Зертханалық жұмыс №8. Модульденген сигналдардың спектрлерін зерттеу

 

Жұмыс мақсаты: периодты түрде модульденетін сигналдар үшін модуляцияның (манипуляция) - АМ, ЖМ, ФМ и ҚФМ әр түрлері үшін цифрлық жүйелерде модульденген сигналдарды оқу.

 

8.1 Зерттелетін тізбектер мен сигналдарға қысқаша сипаттама

         

8.1.1 Бұл жұмыста “ МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР ” атты ауыспалы блогы бар әмбебап зертханалық стенд қолданылады. (Блокты стендқа орнату кезінде модуляторға тасымалдаушы жиіліктерді f1 және f2 төмен жиіліктерге-  9 и 18   кГц тумблермен қосқан жөн. Бұл  спектроқорытындылауыштыңың– Fmax = 24 кГц шектік жолағымен шақырылған ).

8.1.2 МОДУЛЯТОРДЫҢ кірісіне КОДЕРДАН- 1 (ҚОРЕК КӨЗІ КОДЕРІ) цифрлық сигналдар беріледі, немесе КОДЕР-1 ден төмен орналасқан аналогты цифрлық түрлендіргіштен АЦТ беріледі. МОДУЛЯТОРДЫҢ үстінде орналасқан МОДУЛЯЦИЯ ТҮРІ батырмалық ауыстырғышы модуляцияның төрт түрінің бірін орнатады. Батырманы әр басқаны модуляцияның түрінің өзгерісіне әкеледі: “0” (модуляция болмағанда және модулятордың шығысы оның кірісмен қосылған кезде), АМ, ЖМ, ФМ, ҚФМ, тағы “0”, АМ … және т. б. 

8.1.3 МОДУЛЯТОРДАН төмен орналасқан екі ұяшық - sжәне  s0  модуляцияның таңдалған түріне сәйкес тасымалдаушы жиіліктердің сигналдарын оқуға мүмкіндік береді.

8.1.4 Зерттейтін құрылғылар ретінде екісәулелі осциллограф пен спектранализатор режіміндегі ДК қолданылады.

 

8.2 Үй тапсырмасы

 

8.2.1 Дәрістер жинағы мен әдебиеттер бойынша сәйкес курстың бөлімін оқып келу: [3]36¸44б.; [4] 115¸120б.

8.2.2 tи=T=450 мкс, Т0=17Т периоды және амплитудалық манипуляциясы үшін тікбұрышты импульстердің периодты тізбегінің спектрін есептеу Тасымалдаушы жиілікті  f1=18 кГц деп алу.

 

8.3 Зертханалық тапсырма

 

8.3.1 Төменгі жиілікті цифрлық сигналдардың амплитудаларының спектрларын оқыңыз.

8.3.2 АМ, ЖМ, ФМ және ҚФМ кезінде модульденген сигналдардың спектрларын және түрлерін зерттеңіз.

8.3.3 (*) белгіленген тармақтар қосымша болып табылады және оларды орындау міндетті емес. Әрбір орындалған * тармағы үшін, зертханалық  жұмыстың дифференциалдық бағасына 1 балл қосылады.

8.4 Әдістемелік нұсқаулар

 

8.4.1 КОДЕР-1 шығысын  және МОДУЛЯТОР кірісін қосу. Екісәулелі осциллографтың бір кірісін шығысымен, ал екіншісін – МОДУЛЯТОР шығысымен қосу.

8.4.2 КОДЕР-1 тумблерлерімен бірліктер мен төрт нөлдердің кез келген комбинациясын орнату. Кез келген символдың ұзақтығы (Т=450 мкс) және комбинацияларды қайталау периоды (Т0=17Т) тұрақты болып қалады.

8.4.3 Модуляцияның түрін ауыстырушыны АМ жағдайында орнату.

8.4.4 Спектранализатор режимінде жұмыс істеуге ДК-ны дайындау. Спектрді бақылау үшін зерттелуші сигнал стендтің оң жағында орналасқан ДК – кірісінің “А” ұяшығына берілуі тиіс.

8.4.5 Сигналдардың осциллограммасын МОДУЛЯТОРДЫҢ кірісі мен шығысында салу және жанында (бір жолда) осы сигналдардың спектрлерін салу.

8.4.6 КОДЕР-1 –де 01100 комбинациясын енгізіп, 8.4.5 бөлімін қайталау.

8.4.7 КОДЕР-1 кез келген комбинация үшін 8.4.5 бөлімін қайталау.

8.4.8 8.4.6 бөлімін модуляцияның қалған түрлері үшін қайталу (АМ – нан басқа). ФМ және ҚФМ үшін осциллограмманы бақылаған кезде фаза секірістерінің пайда болуының сәтіне мән беру.

8.4.9 Модуляцияның барлық түрлері үшін МОДУЛЯТОРДЫҢ sжәне  s1 тасымалдаушы сигналдарының  спектрлерін салу.  

8.4.10 Цифрлық сигналдың көзі ретінде кірісін төменгі жиілікті аналогты сигналдың s4 көзімен, ал шығысын -  МОДУЛЯТОРДЫҢ шығысымен (8.1 суретті қараңыз) қосып АЦТ-ны қолдану. АЦТ-ның разрядталуының ауыстырушысын 3 жағдайына орнату (яғни, АЦТ-да әрбір сигналдың есептелуі үш екілік символдармен кодталады).

8.1 сурет – Аналогтық сигналдың цифрлық модульденген сигналға түрленуі

 

Төмендегі осциллограммаларды уақыттың бір масштабында (осциллографтың жаймасының (развёртки) ұзақтығы 120 мс, С2 ұяшығынан сыртқы синхронизация)  салыңыз:

-     аналогты сигнал s4;

-     дискреттелген сигнал s4(kDt)  (АЦТ- ның төменгі ұяшығынан );

-      АЦТ- ның шығысынан цифрлық сигнал (ИКМ – сигнал деп аталатын). Бұл уақыттық диаграмманы осы сигналдың спектрінің қорытынды процесі кезінде монитор экранына алған ыңғайлы. 10 мс периодта уақыттың осі бойынша ыңғайлы масштабта нөлдердің және бірліктердің тізбегін көшіріп алған жөн;

-     модульденген  сигнал (модуляции түрі – АМ).

Сигналдардың спектрлерін салу:

-     аналогты сигналдың s4;

-     ИКМ – сигналдың;

-     модульденген сигналдың (АМ).

 

8.5 Есеп беру

 

8.5.1 Үй тапсырмасын орындау.

8.5.2 Зерттеулердің құрылымдық сұлбасы.

8.5.3 Барлық бөлемдер бойынша осциллограммалар мен спектограммалар.

8.5.4 ИКМ-сигналдың анықтамасы (расшифровка) (қалыпты екілік код). Нәтижелерді вертикаль осі бойынша ыңғайлы масштабта шығыс сигналдың графигімен қосып  сигналдың есептелуінің s4 (t) дөңгелектенген мәндерінің графигі түрінде келтіріңіз.

8.5.5 Есептеу нәтижелері мен қорытындылары.

 

8.6 Бақылау сұрақтары

 

8.6.1 Периодтық сигналдың спектрін қалай есептейді?

8.6.2 Дара тікбұрышты импульстің спектрін бейнелеңіз. Импульстің ұзақтығы үлкейген кезде ол қалай өзгереді?

8.6.3 Периодты түрде қайталанатын тікбұрышты импульстің спектрінің орамасы (огибающая) неге тәуелді?

8.6.4 Т0 периодпен қайталанатын 10110 кодтық комбинациясының спектрін қалай есептейді? Бұндай есептеудің идеясы неде?

8.6.5 Модулятордың кірісіне 01101 цифрлық сигналды беру кезіндегі модульденген сигналды суреттеңіз (модуляцияның бір түрімен).

8.6.6 Модульдеуші және модульденген сигналдардың спектрлерінің қандай айырмашылығы бар (модуляцияның бір түрімен мысал келтіріп)?

8.6.7 Тасымалдаушы жиілік 1кГц - ке өзгерген кезде модульденген сигналдың спектрі қалай өзгереді?

8.6.8 Егер де периодты модульденген сигналдың орнына кездейсоқ цифрлық сигналды берсек, модульденген сигналдың амплитудаларының спектрі қалай өзгереді?

8.6.9 Кездейсоқ сигналдың спектрін қалай анықтауға болады?

8.6.10 Амплитудалардың спектрінің спектрлік тығыздығынан айырмашылығы қандай?

8.6.11  Қуаттың спектрлік тығыздығы дегеніміз не?

8.6.12  Сигналдың энергетикалық спектрі дегеніміз не?

8.6.13 Сигналдың автокорреляция функциясы қуаттың спектрлік тығыздығымен қандай байланысы бар? Бұндай жағдайда сигналға қойылатын шектеулер қандай?

8.6.14 Синхронды телеграфты сигнал үшін модульдеуші және модульденген сигналдардың қуаттарының спектрінің түрі қандай? (Модуляцияның бір түрін қарастыру)?

8.6.15 ФМ мен ҚФМ-ның айырмашылықтары неде?

8.6.16 Импульсты – кодтық  модуляция (ИКМ) дегеніміз не?

8.6.17 ИКМ – сигналы толық мағынада модульденген сигнал болып санала ма?

8.6.18 Аналогты – цифрлық түрлендіргіш қандай функцияны атқарады?

8.6.19 Модульденген сигналдың спектрінің ені цифрлық тарату кезіндегі төменгі жиілікті шығыс сигналдың спектрінің енімен қалай байланысты?

 

А қосымшасы

 

Зертханалық қондырғы мен өлшеуіш құрылғылар

 

Зертханалық қондырғы жұмыс үстеліне орналастырылған өлшемдері (1200х370х280мм) болатын тіктөртбұрыш түріндегі блок (1 суретке қараңыз).

 

 

1 сурет - Зертханалық қондырғының жалпы көрінісі

 

Стендте байланыс жүйелерінің функционалды сұлбасын модельдеуші функционалды түйіндер қатары, сонымен қатар қажетті сигнал көздері мен өлшеуіш құрылғылар орналасқан. Солдан оңға:

1) сигнал көздері;

2) КОДЕР-1, АЦТ және қосындылауыш блоктары;

3) зерттелінетін функционалды түйіндері, бақылау нүктелерінің ұяшықтары, қажетті басқару мен индикациялау органдары бар ауыстырылатын блоктар (стендтің ортасында);

4) жіберілген және қабылданған хабарлама, ЦАТ және қателіктерді бақылау блогының жарық диодты тақтайшасы;

5) тұрақты және айнымалы кернеуде жұмыс істейтін өлшеуіш қондырғылары, кернеу ығысуының қозғалыс потенциометрі бар индикация блогы.

СИГНАЛ КӨЗІ блогында ұсынылады:

6) жиілігі 1 кГц, 2 кГц и 110 кГц*, шығыс реттеушілері (0÷1,5) болатын гармоникалық сигналдар;

7) тасушы жиілігі 110 кГц мен модуляция жиілігі 1 кГц болатын амплитудалық модулятор. Тасушы деңгейі мен модуляция тереңдігі (m) сәйкесінше 0÷1,5 В  мен 0÷1 В шектерінде реттеледі;

8) шығыс сигналының реттелуі (10 Гц-100 кГц жолағындағы квази ақ шуылы) бар шуыл генераторы (ШГ).

9) тактілік (С1) және циклдік (С2) синхронизациялы импульстік сигналдар. С1 үшін период Т=450 мкс (тактілік аралық). С2 периоды ТЦ=17Т. Сигналдар осциллографтың сыртқы синхронизациясы үшін қолданылады;

10) модуляцияның дискретті түрлерін алуда қолданылатын f1 және f2 гармоникалық сигналдары;   f1=27 кГц;  f2=18 кГц;

11) “δ-функцияның” δ(t)-сигналы – ұзақтығы tu=5 мкс, периоды 17Т және амплитудасы 5 В-тан аз емес тікбұрышты сигнал;

12) s1÷s3 –екі гармоникадан тұратын күрделі пішінді сигнал (негізгі жиілік 2 кГц);

13) s4 - жиіліктері 23 и 69 Гц бірінші және үшінші гармоникаларының қосындысынан тұратын сигнал (АЦТ зерттеу үшін);

 

*) бұл жиіліктердің дәл мәні стендтің осы модификациясында қолданылатын кварцтық резонатордың номиналына байланысты.

1) U1 и U2 –тұрақты кернеулердің жөнге салынатын көздері ( –10 ÷ +10 В шектерінде);

2) төменгі жиілікті диапазонды генератор; шығыс сигналының жатық және сатылық реттелуі бар Uшығ = 0 дб (0÷5В эфф). Uшығ = 40 дб (50 мВ эфф), Uшығ = 20 дб (0,5 В эфф).  Жиілікті орнату (20 Гц÷160 кГц шегінде) цифрлық индикациясы бар қоса салынған жиілік өлшегіш бойынша іске асырылады.

Стендтің бар көздерінің сигналдары (ШГ мен ТЖ генераторынан басқа) бір кварцтық генератордан жиілікті бөлу мен фильтрлеу әдісімен алынған. Бұл зерттелетін сигналдарды осциллографта бақылауды  едәуір оңайлатады.

КОДЕР-1 блогында кез келген бессимволды комбинацияны микротумблерлер көмегімен қолдық ұйымдастыру орындалады. Терілген комбинация жарық диодтық тақтайда ПЕРЕДАНО жазуымен көрсетіледі. (ПРИНЯТО жазуы бар дәл сондай тақтай ДЕКОДЕР-1 белгісінің үстінде жайғасқан).

АЦТ блогы аналогтық сигналдар үшін КОДЕР-1 болып саналады. АЦТ-тің 1 кірісіне кіріс аналогтық сигнал беріледі, 2 кіріс (“ашық кіріс”) А-Ц түрлендірудің статикалық сипаттамасын алуда қызмет атқарады. s (кΔt) төменгі ұяшығы түрлендірілетін сигналдың санап шығаруын бақылау үшін қолданылады. Мұнда тублер қосатын дискретизацияның екі жиілігі  fд1=125 Гц немесе fд2=2,3 кГц пайдаланылады. РАЗРЯДНОСТЬ батырмалық айырып-қосқышы АЦТ-тің 3, 4 және 5 разряд сандарын алуға мүмкіндік береді. Батырмалар басылған мезетте сегізразрядты кодтау жүргізіледі.

ЦАТ блогында бір кіріс пен екі шығыс бар. 1 шығысында АЦТ-да таңдалған разрядтылық пен дискретизация жиілігіне сәйкес сатылық сигнал құрылады. 2 шығысында тегістегіш фильтрден кейінгі шығыс сигнал қалыптасады. ЦАТ-тен төмен орналасқан “0 τ” тумблері демодулятор енгізетін Т бөгелісін компенсациялау қызметін атқарады. АЦТ және ЦАТ блоктарын тікелей қосу кезінде тумблер “0” күйінде болу керек, ал олар арасына модулятор мен демодулятор қосқанда - “τ” күйінде орналасады.

Қателіктерді бақылау блогы “байланыс жүйелеріндегі” қателіктерді тіркеу үшін арналған. Бұл блок шығысынан қателіктер сигналдары ДК-де белгілі бір бақылау уақыт үшін саналып, қателік ықтималдылығының бағасы есептелінеді. Символдағы қателік сигналы – ұзақтығы 200 мкс тіктөртбұрышты оң импульстер тізбектің (ақпараттық) тек алғашқы бес символы үшін құрылады.

«Әріптегі», яғни бессимволды ақпараттық тасымалдаушыда, қателік сигналының ұзақтығы қабылданған бірінші қате символ орналасуы мен бесінші символдың аяқталу кезеңімен анықталады.

Қателіктерді бақылау блогынан төмен ДК-ге жіберілетін сигналдар деңгейін реттейтін потенциометрлері бар ДК кіріс ұяшықтары орналасқан. Стендтің ДК-мен байланысы ДК-дің дыбыс платасына ажыратқыш арқылы қосылатын экрандалған кабель арқылы жүзеге асырылады.

 

Б қосымшасы

 

«Электр байланыс теориясы» (ЭБТ) бағдарламалық пакетін қолдануға нұсқау

 

1 Жалпы жағдайы

 

«Байланыс теориясы» бағдарламалық пакеті «Электр байланыс теориясы» курсы бойынша зертханалық стендпен бірге қолдануға арнайы құралған. Бұл пакет өлшеуіш құрылғылардың бағдарламалық реализациясынан құралады: Спектроқорытындылауыш, коррелятор, гистограмма (Сигналдың лездік мәндерінің ықтималдылық тығыздығының бағасы) және келесі олардың ықтималдылықтарын бағалай отырып, қателердің санын есептеу. Бағдарламаның жұмысы үшін Celeron 300 МГц, 32 МБ кем емес оперативті жадылы процессор, дыбыстық карта және Windows 98 (SE ұсынылады) талап етіледі.

 

2 Пакеттің компоненттерімен жұмыс істеу жолдары

 

1 - суретте көрсетілген терезе бағдарлама іске қосылғаннан кейін пайда болады.

 

Овал: Бағдарламаны басқару панелі

1 сурет – Бағдарламаны басқару панелі

 

Басқару панеліндегі батырмалардың көмегімен компоненттерді шақыру жүзеге асырылады (1 суретті қараңыз). Зерттеліп жатқан сигналдарды А және Б стендтерінің кірістеріне берген жөн, сонымен қатар сигналдардың деңгейін сәйкесінше кірістердің маңында орналасқан потенциометрлердің көмегімен өзгертуге болады.

 

2.1 Спектранализатор

 

4 батырмасын басу арқылы «Спектранализатор» режімі шақырылады (2 суретті қараңыз).

 

 

 

2 сурет - “Спектранализатор” режімі

 

3 - суретте көрсетілген терезе батырманы басқаннан кейін шығады.

 

 

3 сурет – Шкаланы басқару блогы

 

Шкаланы А(Б) басқару блогында сигналдың спектрі бейнеленетін масштабты өзгертуге болады. Бірінші шек – кернеу Вольтпен.  Fн және Fв – сәйкесінше төменгі және жоғарғы жиілік шектері (Б арнасы үшін де осылар). Талдау жасау үшін сигналдар сәйкес кірістерге (А және Б) беріледі, сонымен қатар олардың амплитудаларын осы кірістердің потенциометрлері көмегімен өзгертуге болады (зерттеліп жатқан сигнал 0.7 В асқан кезде және кірісте артық жүктеу пайда болған кезде осы реттеу қажет болады).

 

2.2 Гистограмма ( деңгейлер диаграммасы)

 

«Гистограмма» режімі 3 батырмасын басу арқылы шақырылады (4 суретті қараңыз).

 

 

 

Овал: 3 батырмасы

4 сурет – «Гистограмма» режімі

 

Батырманы басқаннан кейін 5-суретте көрсетілген терезе пайда болады.

 

5 сурет - “Гистограмма” терезесі

 

Талдау жасау үшін сигналды макеттің бір кірісіне берген жөн (А немесе Б).  “МОНО” режімі қолданған соң  сигналды қандай кіріске бергеніміздің мәні жоқ, бірақ  сигналды біруақытта екі кіріске де беруге болмайды. Ол кезде екеуінің алгебралық мәні шығады. Осы режімде алынған график зерттелуші сигналдың лездік мәндерінің ықтималдылық тығыздығының бағасы болып келеді.

 

2.3 Коррелятор

 

1 батырмасын басу арқылы корреляторды шақырамыз (6 суретті қараңыз).

 

 

6 сурет – Корреляторды шақыру терезесі

 

7 - суретте көрсетілген терезе батырманы басқаннан кейін пайда болады

7 сурет - Дыбыстық картамен есептеулерді алу

 

«Пуск» жасыл батырмасын басқан кезде дыбыстық картамен есептеулерді алу және келесі өңдеулер (автокорреляция, өзаракорреляция) жүзеге асырылады. Нәтижелер сәйкесінше үш графиктерде пайда болады. АКФ және ӨКФ графиктері  мәндер диапазонында тұрғызылады. ЕСКЕРТУ!!! Ойластырылған нәтижелерді ең болмаса бір рет “Пуск” батырмасын басқан кезде бағдарлама шығарып отырады. Сигналдарды сәйкесінше А және Б кірістеріне берген жөн, сонымен қатар сигналдың деңгейі тек қана сызықсыз бұрмалануларға әсер етеді.

 

2.4 Қателерді қайта есептеу

 

2 батырмасын басу арқылы арқылы Қателерді қайта есептеу режімін шақырамыз (8 суретті қараңыз).

 

 

 

8 сурет – Қателерді қайта есептеу режімі

 

9 - суретте көрсетілгендей бейне 2 батырмасын басқан кезде пайда болады.

9 сурет - Қателерді қайта есептеу терезесі

 

Қайта есептеу жасыл үшбұрышты («Пуск» батырмасы) басу арқылы жүргізіледі. Талдау ұзақтығы берілген баптауға тәуелді. Баптау диалогының терезесі 10- суретте көрсетілген.

 10 сурет - Баптау диалогы

 

Бір ғана аймаққа қол жеткізе аламыз: Есептеу уақыты. Қалған аймақтар – ақпараттық аймақтар. Қателерді есептеу жүргізілетін уақыт аралығы есептеудің уақытын секундтап береді. Жұмыс істеу үшін А және Б кірістеріне сәйкес қателер сигналдарын символмен және әріппен беру қажет. Символдың ұзақтығы және символдардың саны әріптерде зертханалық жұмыс стендында нұсқауда көрсетілген.

 

Әдебиеттер тізімі

 

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

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

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

4. Теория электрической связи. - Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: «Радио и связь»,  1999.

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

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

7. Накисбекова Б.Р., Павлова Т.А. Электрлік байланыс теориясы. Дәрістер жинағы.- Алматы: АЭжБУ, 2012.

 

 

 

Мазмұны

 

 

Кіріспе

3

1 Зертханалық жұмыс № 1. Сандық  байланыс жүйесі

4

2 Зертханалық жұмыс №2. Уақыт бойынша үздіксіз сигналдардың дискреттелінуі (Котельников теоремасы)

 

8

3 Зертханалық жұмыс №3. Амплитудалық модуляция

14

4 Зертханалық жұмыс № 4. АМ тербелістерін детектрлеу

5  Зертханалық жұмыс №5. Жиіліктік модуляторды зерттеу

6 Зертханалық жұмыс №6. ЖМ сигналдардың детекторын зерттеу

7 Зертханалық жұмыс №7.  Кездейсоқ сигналдардың сызықты және сызықты емес тізбектерден өтуі

8 Зертханалық жұмыс №8. Модульденген сигналдардың спектрлерін зерттеу

А қосымшасы

Б қосымшасы

19

22

27

 

31

 

39

43

46

Әдебиеттер тізімі

51

 

Жинақтық жоспар 2013 ж., реті. 105