АЛМАТИНСКИЙ  ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра радиотехники

                                                                                                                       УТВЕРЖДАЮ

                                   Проректор по учебно-методической

работе ____________ Э.А. Сериков

                                                                 "____"__________2004г.

Т.А.Урусова

ЗАПИСЬ СИГНАЛОВ

 В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студ. специальностей 38.03,38.04)

Согласовано:                                                    Рассмотрено и одобрено       

Начальник УМО                                                на  заседании  кафедры

____________О.З.Рутгайзер                            РАДИОТЕХНИКА

                                                                          протокол №   от 5.02.04

                                                                          Заведующий кафедрой

“____”_____________2004г.

                                                                    ______А.З.Айтмагамбетов

                                                                    __________________2004г.         

Редактор                                                      Составитель (разработчик)

 _____________Шилина В.В

___________Т.А.Урусова

"____"_____________2004г.

Алматы 2004

                АЛМАТИНСКИЙ  ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

                                        Кафедра радиотехники

ЗАПИСЬ СИГНАЛОВ

 В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

    для студентов специальностей

38.03-Радиотехника,

 38.04-Радиосвязь, радиовещание и телевидение

Алматы 2002


Содержание

                                                                                                                        стр.

  1. Лабораторная работа N1. Изучение параметров лентопротяжного механизма видеомагнитофона «Panasonic NV-SD570EU»                                                                        4
  2. Лабораторная работа N2. Частотные характеристики канала  записи                                                                                    8
  3. Лабораторная работа N3. Определение параметров лентопротяжного  механизма   аудиомагнито­фона III класса 13
  4. Список литературы                                                            16

1. Лабораторная работа N1

Изучение параметров лентопротяжного механизма видеомагнитофона «Panasonic NV-SD570EU»

1.1 Цель работы: определение детонации лентопротяжного механизма в зависимости от скорости движения ленты бытового видеомагнитофона  «Panasonic NV-SD570EU»

1.2 Порядок проведения измерений:

ВКМ 

Panasonic

NV-SD570EU

 КОММУТАТОР

осциллограф

С1-9

 

ТВ

ЧАСТОТОМЕР

 

Рисунок 1

1.2 Подать тестовый  сигнал с внутреннего генератора видеомагнитофона  Panasonic NV-SD570EU (в дальнейшем – ВКМ) на вход осциллографа С1-9 и телевизора  через КОММУТАТОР, для этого:

1.2.2 Перевести положение переключателя TEST SIGNAL (на задней       панели ВКМ) в положение ON.

1.2.3 Соединить видео выход ВКМ  с разъемом «VIDEO ВХ.» КОММУТАТОРА сигналов.

1.2.4 Подать сигнал с разъема «О» КОММУТАТОРА  на осциллограф.

1.2.5 Соединить разъем «ТВ» КОММУТАТОРА и видео вход телевизора.

1.2.6 Соединить разъем «Ч» КОММУТАТОРА с частотомером.

1.2.7  Переключатель КОММУТАТОРА перевести  в положение  «В»- воспроизведение  (загорится индикатор – «В»)

1.2.8 Включить питание всех элементов схемы измерений, указанных на   рисунке 1.

1.2..9 Зарисовать форму сигнала в строчном периоде, фиксируя изменения времени фронта нарастания импульса.

1.2.10 Измерить частоту сигнала (с точностью до третьего знака)

1.2.11 Просмотреть видеоизображение на экране телевизора.

1.3.1 Записать тестовый сигнал  сигнал на пленку на  скорости –  SP (standart play)-  РАL ……. …………………SP-23,39 мм/сек

Для этого:

1.3.2 Выбрать с помощью кнопки «speed» на пульте ДУ ВКМ, режим  записи SP (standart play)

1.3.3 Переключатель КОММУТАТОРА перевести  в положение  «З»- запись.

1.3.4 Перевести ВКМ в режим записи одновременным нажатием кнопки REC/OTR, запомнив показания счетчика ленты.

1.3.5 Перемотать пленку на начало записанного фрагмента, используя показания счетчика ленты.

1.3.6 Переключатель КОММУТАТОРА перевести  в положение  «В».

1.3.7 Переключатель TEST SIGNALа – в положение OFF.

1.3.8 Воспроизвести сделанную запись, контролируя сигнал на ТВ, и осциллографе, измерив время фронта нарастания импульса.

1.3.9 На частотомере снять показания  частоты записанного сигнала.

1.3.10 Сравнить форму оригинала и записанного сигнала на экране ТВ и осциллографа, попеременно включая и выключая TEST SIGNAL, сделать выводы.

1.4.1 Записать тестовый сигнал  сигнал на пленку на  скорости LP  (long play)  – 11,7 мм/сек;

1.4.2 Перевести положение переключателя TEST SIGNAL  в положение OFF.  Нажатием кнопки «speed» перейти в режим  записи LP.

1.4.3 Включить  TEST SIGNAL и,  запомнив показания счетчика ленты, сделать еще один фрагмент записи.

1.4.4 Повторить выполнение  пп.1.2.6 - 1.2.9

1.4.5 Сравнить форму сигнала для  скоростей записи SP и LP, по результатам сделанных измерений сделать выводы о зависимости нестабильности частоты от скорости движения ленты.

1.5.1.Используя полученные значения частоты записанного сигнала, рассчитать значение детонации для скоростей SР и  LP.

Наиболее удобным является метод девиации частоты, основанный на том,  что частота воспроизводимого сигнала  f в   прямо пропорциональна скорости V 0 перемещения воспроизводимой фонограммы:

f в  = f з  V 0 / Vз,

где V з , f з  - скорость ленты эталонного магнитофона и частота записанного сигнала соответственно.

    К достоинствам метода можно отнести  низкую  трудоемкость измерения,  применимость метода для различных АМЗ и  достаточно высокую точность. Достижение потенциальной  точности  метода возможно при точном задании частоты f з ,  измерении f в  и наличии образцового сигнала (в данном случае TEST SIGNAL). Частоту воспроизводимого сигнала f в  в заводских и лабораторных условиях измеряют, как правило, с помощью цифрового частото­мера.

Cкорость движения магнитной ленты, учитывающая погрешности измерения:

                                                      f в ± Df в

                              V в  ± DV в =  __________   V з  ± D V з  ,   (1.1)            

                                                      f з  ±  D f з

где  D f в  - абсолютная погрешность измерения частоты –

0,25% от измеряемой частоты;

D f з  - абсолютная погрешность частоты генератора, с которого производилась  запись TEST SIGNALа – 0,01% f test signala ;

         DV з  - абсолютная погрешность скорости магнитофона - 0,005% .

  Сделать необходимые выводы по полученным результатам.

1.6 Содержание отчета:

1.6.2 Название и цель работы.

1.6.3 Структурная схема установки измерений.

1.6.4 Значения  усредненных значений измеренных частот записанного сигнала на скоростях SP и LP.

1.6.5 Расчеты скоростей движения магнитной ленты, учитывающие погрешность измерений.

1.6.6 Выводы.

1.7 Контрольные вопросы:

1.7.1 Что называется детонацией?

1.7.2 Причины возникновения детонации.

1.7.3 Методы девиации частоты и другие методы измерения детонации.

1.7.4 Преимущества и недостатки различных типов лентопротяжных механизмов  видеомагнитофонов.

   2. Лабораторная работа N 2

    Частотные характеристики канала  записи.  

2.1 Цель работы: Изучение  методов корректирования частотных              характеристик в  канале записи  магнитофона

2.2 Принцип проведения измерений

    Согласно общепринятой методике при снятии характеристик канала записи на вход магнитофона с генератора  звуковой  частоты  подается  сигнал  частотой 400 Гц напряжением, равным чувствительности входа магнитофона.  Регулятором уровня записи  устанавливается номинальное его значение.  Отключается электропитание генератора тока стирания и подмагничивания. Затем выходное напряжение генератора звуковой частоты уменьшается на 20 дБ (в 10 раз) и во время снятия характеристик поддерживается неизменным. Измеряются напряжение на головке записи и ток записи при различных частотах генератора в пределах  рабочего диапазона частот.

    В данной лабораторной работе с целью упрощения  измерений и повышения их точности характеристики снимаются при номинальном уровне записи.  При этом погрешность снятия  характеристик незначительна.

    Для измерения  тока записи  последовательно с головкой записи включен дополнительный резистор R доп = 10 Ом, не оказывающий заметного влияния на параметры канала записи. Вольтметром переменного тока производится измерение падения напряжения U доп  на этом резисторе.  Величина тока записи определяется  из выражения:

                        3  = доп  /   R доп

2.3  Подготовка аппаратуры к работе

2.3.1 Соединить  элементы  лабораторной установки согласно схеме (рисунок 2.1 ). Для этого: соединить выход  звукового генератора Г3-118 (разъем «ВЫХОД II») с входом вольтметра 1 В3-38 и с гнездом «УНИВ» на панели «Магнитофон ОРБИТА МПК-108С»;соединить вход вольтметра 2 ВЗ-З8 с  гнездом  «ГЗ-U» на панели «Магнитофона ОРБИТА МПК-108С».

2.3.2 Ручку «РЕГ.ВЫХОДА» генератора ГЗ-118 повернуть влево до упора.  Переключатель «ОСЛАБЛЕНИЕ dB» генератора установить в положение 60 .

2.3.3 Включить электропитание  генератора  ГЗ-118  и  двух вольтметров В3-38.

2.3.4 Подключить акустическую систему к выходу левого  канала усилителя мощности магнитофона (разъем «ВЫХ.  ЛЕВ» на панели «Магнитофон ОРБИТА МПК-108С»).

2.3.5 Переключатель скорости  движения  ленты  магнитофона «Орбита» установить в положение «19».  Включить электропитание магнитофона кнопкой «СЕТЬ».  Заправить магнитофон  лентой  без записи. Установить  нулевые  показания  счетчика расхода ленты нажатием кнопки «>O<».  Включить левый канал магнитофона нажатием кнопки «ЛЕВ». Кнопку «ВХОД УНИВ.» отжать.

2.3.6 Отключить   подмагничивание.   Для   этого   тумблер «ПОДМАГН.» на панели «Магнитофон ОРБИТА МПК-108С» установить в положение «ВЫКЛ».

2.4  Снятие АЧХ усилителя записи при скорости ленты 19 см/с

2.4.1 Установить частоту генератора ГЗ-118 400 Гц. При по-мощи ручки «РЕГ.ВЫХОДА» и  переключателя  «ОСЛАБЛЕНИЕ  dB»  по вольтметру  1  ВЗ-38 установить напряжение на выходе звукового генератора (на входе магнитофона) U ген = 1В .  Далее в процессе  снятия АЧХ усилителя записи поддерживать это напряжение постоянным на всех частотах генератора.

2.4.2 Включить магнитофон в режим записи. Для этого последовательно нажать  кнопки «ЗАПИСЬ» и «ВОСПР»,  отпустив кнопку «ЗАПИСЬ» последней.  При этом загорится индикатор над  кнопкой «ЗАПИСЬ» и включится режим «ПАУЗА». 

2.4.3 Установить номинальный уровень записи. Для этого: нажать кнопку «КОНТРОЛЬ ВХОД»; регулятор «УРОВЕНЬ  ЗАПИСИ»  левого  канала (ручка малого диаметра) установить в такое положение, при котором загорается сегмент «0dB» индикатора уровня, но не горят оранжевые сегменты, указывающие на превышение оптимального уровня.

2.4.4 Через акустическую систему прослушать  тон  частотой 400 Гц. Ручкой  «ГРОМКОСТЬ» левого канала (малого диаметра) установить удобный для контроля уровень громкости звука.

2.4.5 Изменяя частоту генератора f ген  от 20 Гц до  20  кГц при  помощи  вольтметра  2  измерить напряжение U зап  на выходе усилителя записи (гнездо «ГЗ-U» на панели  «Магнитофон ОРБИТА  МПК-108С»  ) для каждого значения частоты.  Значения частоты f ген  и напряжения U зап  занести в таблицу 2.1 .

Примечание: Значения частоты, на которых производится   измерение необходимо выбрать самостоятельно таким образом,  чтобы явно прослеживалась зависимость U зап  от f ген  .

2.4.6 Рассчитать и занести в таблицу 2.1 значения АЧХ усилителя записи.

2.5 Снятие АЧХ усилителя записи при скорости ленты   9 cм/с

2.5.1 Переключатель скорости  движения  ленты  магнитофона установить в положение «9».

2.5.2 По методике, описанной в п.2.4.3, измерить АЧХ усилителя записи при скорости 9 cм/с. Полученные данные занести в таблицу, аналогичную таблице 2.1 .

.

Таблица 2.1-Амплитудно-частотная характеристика усилителя  записи при скорости движения ленты 19 см/с.

Частота генератора  f ген , Гц

20

. . .

. . . . .

20000

Напряжение на выходе усилителя     

¦записи U зап , В

       

Нормированное напряжениe U зап /U зап.макс 

       

Значение АЧХ, дБ                К = 20 lg U зап /U зап.макс 

       

2.5.3По данным таблиц в одних и тех же координатных осях  построить АЧХ усилителя записи для скоростей 19 см/с и 9 cм/с.

2.6Снятие АЧХ тока записи при скорости ленты 9 cм/с

2.6.1 Вход  вольтметра 2 отключить от гнезда «ГЗ-U» и соединить с гнездом «ГЗ-I» на панели «Магнитофона ОРБИТА МПК-108С» (рисунок 2.2 ).

2.6.2 По методике, аналогичной изложенной в п.2.4.3 , снять АЧХ тока записи.

Примечание: Измерение  тока  записи  проводится косвенным образом вольтметром 2 измеряется падение нап­ряже­ния U доп  на резисторе  R доп ,  включенном по­следовательно  с  головкой  записи  (гнездо «ГЗ-I»).

                                  = U доп  /   R доп

    Поскольку для построения АЧХ тока записи используются относительные значения тока I  ,  в целях упрощения расчетов целесообразно не производить вычисление I , а использовать относительные значения напряжения U доп  .Полученные данные занести в таблицу 2.3 .

Таблица2.3-Амплитудно-частотная характеристика тока записи при скорости движения ленты 9 cм/с

Частота генератора  f ген , Гц

20

. . .

. . . . .

20000

Напряжение на  U доп, В

 

 

 

 

Нормированное напряжениe на R доп  

 

 

 

 

2.7  Снятие АЧХ тока записи при скорости ленты 19 см/с

2.7.1 Переключатель скорости  движения  ленты  магнитофона установить в положение «19».

2.7.2 По методике,  описанной в п.2.4, измерить АЧХ тока записи при скорости 19 см/с. Полученные данные занести в таблицу 2.4 .

2.7.3 По данным таблиц в одних и тех же координатных осях построить АЧХ тока записи для скоростей 19 см/с и 9 cм/с.

2.7.4  Сделать выводы, содержащие пояснение форм полученных графических зависимостей. 

Таблица 2.4-Амплитудно-частотная характеристика тока записи                     при скорости движения ленты 19 cм/с

Частота генератора  f ген, Гц

20

. . .

. . .

20000

Напряжение на дополнительном              

резисторе U доп , В

       

Нормированное значение       

напряжения на R доп              

U доп /U допмакс 

       

Значение АЧХ, дБ               

I з  = 20 lg U доп /U допмакс 

       

      ВОЛЬТМЕТР 1   В3-38                       ВОЛЬТМЕТР 2   В3-38 

      ВХОД                                                                              ВХОД


               СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МАГНИТОФОНА

                                ОРБИТА МПК-108С

    УНИВ                                                                       ГЗ-U


    ГЕНЕРАТОР Г3-118            КАТУШЕЧНЫЙ МАГНИТОФОН

                                                      ОРБИТА МПК-108С


    ВЫХОД II             

 

Рисунок 2.1- Схема соединения элементов установки для снятия  АЧХ усилителя записи

.

      ВОЛЬТМЕТР 1   В3-38                         ВОЛЬТМЕТР 2   В3-38 

      ВХОД                                                                                 ВХОД

                    СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МАГНИТОФОНА

                                ОРБИТА МПК-108С

                  УНИВ                                                                       ГЗ-I

     ГЕНЕРАТОР    Г3-118        КАТУШЕЧНЫЙ МАГНИТОФОН

                                                     «ОРБИТА» МПК-108С  

     ВЫХОД II            

 

Рисунок 2.2- Схема соединения элементов установки для снятия АЧХ тока  записи

2.8 Контрольные вопросы:

2.8.1 Как обеспечивается сквозной канал в АМЗ?

2.8.2 Пояснить форму полученных АЧХ канала записи.

2.8.3 Назначение и постоянные времени цепей коррекции для  разных скоростей движения ленты.

2.8.4 Пояснить конструктивные различия магнитных головок АМЗ.
 3Лабораторная работа N3

 Определение параметров лентопротяжного  механизма аудиомагнито­фона IIIкласса.

3.1Цель работы: Изучение детонации и её влияния на процесс  звуко­записи

3.2 Теоретическая  подготовка:

        Важным параметром,  характеризующим лентопротяжный  механизм (ЛПМ) магнитофона,  является скорость V 0 движения магнитной ленты относительно магнитных головок.

        Отклонение скорости движения магнитной ленты от номинальной не сказывается при записи и воспроизведении на одном и том же магнитофоне,  если это отклонение постоянно.  В этом случае оно может быть замечено при воспроизведении записи,  выполненной на другом магнитофоне,  либо при воспроизведении на другом магнитофоне записи  с  используемого  магнитофона.  Отклонение скорости  субъективно воспринимается,  как общее изменение тональности программы.

        Скорость движения магнитной ленты в магнитофоне, в основном,  определяется скоростью вращения ведущего вала и его диаметром, однако,  в реальных условиях существует еще ряд факторов, которые оказывают на нее влияние, в частности на изменения:

  •  температуры и влажности окружающей среды;
  •  натяжения магнитной ленты;
  •  силы прижима магнитной ленты к ведущему валу;
  •  трения в отдельных частях ЛПМ механизма вследствие  загрязнения и т. д.

       Периодические и  непериодические  отклонения  мгновенного значения  скорости движения магнитной ленты от среднего значения приводят  к  появлению  детонации  воспроизводимого звука, т.е.  возникновению  искажений  вследствие  паразитной частот- ной  модуляции  сигнала. В  бытовой  магнитной  записи   мерой оценки величины  этих искажений является коэффициент детонации

Кд: К д  =  DV / V ср,

 где D V-амплитуда  отклонения  скорости  движения  магнитной ленты от среднего значения;

  V ср  - средняя скорость движения магнитной ленты.

    Низкочастотная детонация воспринимается как периодическое изменение тональностизвука, высокочастотная - как дробление (дрожание) звука. Лучше всего детонация звука ощущается при прослушивании  чистых  тонов, в этом случае человек с музыкальным слухом улавливает детонацию с К д  0= 0,1 %  и менее.  Для магнитофонов высокой сложности  предусмотрены два метода измерения коэффициента детонации:  с применением измерительной ленты (при  этом  измеряется коэффициент  детонации  в режиме воспроизведения) и измерения, при которых сигнал от генератора записывается на  магнитофоне,

а  измерения К д производят при воспроизведении сделанной записи.  Поскольку детонация в бытовой аппаратуре магнитной записи имеет место как при записи, так и при воспроизведении, следует иметь в виду,  что вышеуказанные два метода неадекватны.  Последний метод вернее отражает качество лентопротяжного механизма магнитофона,  но при этом К д , как правило, выше на 20-40 %, .чем по первому методу. около  (0,3...1) %  только при использовании электронного секундомера. 

    Наиболее удобным является метод девиации частоты.  Он основан на том,  что частота воспроизводимого сигнала  f в   прямо пропорциональна скорости V 0 перемещения воспроизводимой фонограммы: f в  = f з.  V 0/Vз, где V з , f з  - скорость ленты эталонного магнитофона и частота записанного сигнала соответственно.

     К достоинствам метода можно отнести  низкую  трудоемкость измерения,  применимость метода как для катушечных,  так и для кассетных ЛПМ и  достаточно высокую точность. Достижение потен циальной  точности  метода возможно при точном задании частоты f з ,  измерении f в  и наличии образцового записывающего магнитофона,  средняя скорость которого незначительно,  например,  не более чем на 0,5%  отличается от нормируемой. Первое и третье требование удовлетворяются одновременно,  если в качестве сигналограммы использовать измерительную  ленту,  предназначенную для измерения детонации (часть "Д"). Погрешность записи частоты (f з =3150 Гц) на этой ленте находится в пределах 0,5-1,0  %. Частоту воспроизводимого сигнала f в  в заводских и лабораторных условиях измеряют, как правило, с помощью цифрового частотомера.

 3.3 Принцип проведения измерений

Для измерения средней скорости движения магнитной ленты в проигрывателе компакт-кассет используется  сигналограмма колебаний частотой f з = 3150 Гц.  При воспроизведении данной ленты  на исследуемом магнитофоне со скоростью V в производится измерение частоты колебаний f в  на линейном выходе с  помощью частотомера. Скорость движения магнитной ленты

                                          f в

                              V в =  ---- V з     .                             (3.1 )

                                           f з

 Погрешность определения скорости


DV =Ö[( Vз/fз ) Dfв]2 + [(fвVз/fз2) Dfз]2 + [(fв/fз) DVз]2  ,          (3.2)

где   Df в  - абсолютная погрешность измерения частоты;

  Df з  - абсолютная погрешность частоты генератора, с которого производилась  запись сигналограммы;

  DV з  - абсолютная погрешность скорости магнитофона.

     Измерение коэффициента  детонации  частотомером при подаче на его вход напряжения с линейного  выхода исследуемого магнитофона,  работающего в режиме воспроизведения сигналограммы  гармонических  колебаний  частотой 3150Гц,

записанной на  этом  же  магнитофоне. 

3.4 Подготовка аппаратуры к работе

Генератор

Г3-118

                50W вых.

Частотомер

                        вх.

Вольтметр В3-38

вх.

Магнитофон

                  лин.вх

 


3.4.1 Включить электропитание генератора и магнитофона. При этом загорятся  соответствующие индикаторные лампочки

3.4.2 Подать сигнал частотой f = 3150Гц и Uвых £ 500мВ от генератора Г3-118 ( 50W вых.) на линейный вход проигрывателя компакт кассет (в дальнейшем – магнитофона).

3.4.3 Вставив в магнитофон кассету, перемотать пленку на начало.

3.4.4 Установить  нулевые  показания счетчика расхода  магнитной ленты нажатием кнопки ">0<".

3.2.5 Включить  магнитофон  в режим записи одновременным нажатием кнопок " зап. и воспр., при этом автоматически включится режим «пауза» и загорится соответствующая индикаторная лампочка.

3.2.6 Произвести измерение частоты  на линейном выходе магнитофона.

3.2.7 Перемотать измерительную ленту на середину(конец) рулона кассеты. Повторить измерения частоты записанного сигнала  для середины (конца) рулона по методике, описанной  в п.п 3.2.2-3.2.6

3.5.8По результатам измерений, используя формулу (3.2),  определить среднюю скорость движения  магнитной ленты и погрешность измерения.

Исходные данные для расчета:

  • номинальная скорость движения магнитной ленты  эталонного магнитофона 4,76 см/;
  • погрешность скорости движения магнитной ленты  эталонного   магнитофона:  0,3 % от номинальной;
  • частота записанного эталонного сигнала:  3150 Гц ;
  • погрешность установки частоты эталонного сигнала:  0,1 % ;
  • погрешность измерения частоты:  0,25 % от измеряемой частоты.

4.8 Сравнить результаты измерений,  полученные в п.п. 

4.6.8  и cделать необходимые выводы, содержащие анализ зависимости изменения Кд от степени натяжения ленты в кассете

4.9  Контрольные вопросы:

4.9.1 Что называется детонацией?

4.9.2 Какой типов ЛПМ характеризуется наибольшей стабильностью скорости движения ленты? Является ли он наиболее применяемым?

4.9.3 Причины возникновения детонации? Как она проявляется на слух?

.

                            Список литературы

  1. Радиовещание и электроакустика /Под. ред. М.В. Гитлица- М.: Радио и связь, 1989.
  2. Магнитная запись сигналов / М.В. Гитлиц  - М. :Радио и связь, 1990.
  3. Устройства для настройки магнитофонов / Н.В. Шиянов- М.: Радио и связь, 1988.