Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра телекоммуникационных систем 

 

 

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов всех форм обучения специальностей

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации,

5В074600 – Космическая техника и технологии)

 

 

 Алматы 2012 

СОСТАВИТЕЛИ: Г.А. Шахматова, А.У. Киргизбаева. Многоканальные телекоммуникационные системы. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов всех форм обучения специальностей 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации, 5В074600 – Космическая техника и технологии). – Алматы: АУЭС, 2012. – 41 с.

 

Методические указания содержат описание каждой лабораторной работы, приведены функциональные схемы экспериментальных установок, дана методика проведения обработки экспериментальных данных, предлагаются контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы.

Методические указания к выполнению лабораторных работ предназначены для студентов, обучающихся в бакалавриате по специальностям 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации; 5В074600 – Космическая техника и технологии.

Ил. 14, табл. 16, библ. 7 –  назв.

  

Рецензент: канд. техн. наук, проф. С.В. Коньшин

Член УМК: доц. А.А. Куликов   

  

Печатается по плану издания НАО «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

 

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.

 

Введение 

Методические указания предназначены к выполнению лабораторных работ по курсу «Многоканальные телекоммуникационные системы» для студентов специальностей 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации, 5В074600 – Космическая техника и технологии всех форм обучения.

В настоящий сборник включены работы, целью которых является изучение принципов, а также основных элементов и узлов систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК), систем с временным разделением каналов (ВРК), использующих амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), изучение работы ИКМ кодека, параметров линейного тракта, а также регенерацию цифровых сигналов.

  

1 Лабораторная работа №1. Исследование ВЧ канала системы передачи с частотным разделением каналов

 

Цель работы: изучение принципов работы ВЧ канала СП с ЧРК и экспериментальное исследование его основных параметров и характеристик.

 

1.1  Вопросы для домашней подготовки

 

Необходимо изучить принцип работы МСП с ЧРК, ее структурную схему и назначение каждого элемента схемы.

 

1.2 Описание используемого оборудования        

 

В данной работе используется комплект блоков СОМ-7А/1, СОМ-7А/2 и СОМ-7А/3. На блоке СОМ-7А/1 для работы необходим генератор несущих колебаний. На блоке СОМ-7А/2 расположены основные функциональные узлы передающего оконечного оборудования, а в блоке СОМ-7А/3 представлены основные функциональные узлы приемной аппаратуры СП с ЧРК. Также необходимы осциллограф, генератор НЧ, частотомер, вольтметр переменного тока.

 

1.3 Порядок выполнения работы

 

1.3.1 Собрать схему, представленную на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема экспериментальной установки

 

1.3.2 Убедиться с помощью осциллографа и частотомера в наличии сигнала несущей частоты на выходе генератора несущей частоты. Записать значение частоты сигнала и зарисовать форму этого сигнала.

1.3.3 Подать на вход модулирующего сигнала 1-го смесителя модулятора синусоидальный сигнал с генератора НЧ частотой 1 кГц и амплитудой примерно 1 В.

1.3.4 Подключить осциллограф к выходу канального фильтра модулятора и убедиться в наличии сигнала в этой точке. Измерить частоту и зарисовать форму сигнала. 

1.3.5 Повторить действия пункта 1.4.4 для следующих точек:

-      выход первого смесителя демодулятора;

-      выход ФНЧ демодулятора.

1.3.6 Измерение АХ канала СП с ЧРК. Уровень сигнала на выходе генератора НЧ сделать минимальным.

С помощью вольтметра переменного тока измерить напряжение на выходе канала (выход ФНЧ). Изменяя входное напряжение, снять зависимость Uвых=f(Uвх). Диапазон изменения входного напряжения брать таким, чтобы сигнал на выходе ФНЧ достигал насыщения. Результаты измерений занести в таблицу 1.1 и построить график.

 

Т а б л и ц а 1.1- Значения входного и выходного напряжения канала.

Uвх	Минимальное значение	Промежуточное значение* 1	Промежуточное значение* 2	Промежуточное значение* 3	Промежуточное значение* 4	Максимальное значение
Uвых
* Промежуточные значения берутся с равным интервалом

 

1.3.7 Измерение АЧХ канала. Уровень входного сигнала на генераторе НЧ установить таким, чтобы уровень выходного сигнала  лежал в середине линейного участка АХ. Изменяя частоту входного сигнала, снять зависимость уровня выходного сигнала от частоты. Данные занести в таблицу 1.2 и построить АЧХ канала передачи.

 

Т а б л и ц а 1.2— Данные для построения АЧХ канала передачи

Fвх, кГц	1	2	3	4	5	6
Uвых, В

 

1.3.8 Определить экспериментальную ширину полосы канала передачи (по уровню -3 дБ) и неравномерность АЧХ в полосе пропускания.

1.3.9 Нарисовать спектры сигналов во всех точках схемы с указанием частот.

 

1.4 Обработка результатов

 

в отчет обязательно должны войти следующие графические материалы:

- рисунок формы сигнала с выхода генератора несущей частоты;

- рисунки формы сигналов с выхода канального фильтра модулятора, выхода первого смесителя демодулятора, с выхода ФНЧ демодулятора;

- график АХ канала СП с ЧРК;

- АЧХ канала передачи.

Сделать выводы по работе.

 

1.5 Контрольные вопросы

 

1.5.1      Принцип действия МСП с ЧРК.

1.5.2      Укажите назначение всех устройств исследуемой схемы? 1.5.3      Какие существуют стандартные группы каналов и какой диапазон частот они занимают?

1.5.4      Какой метод получения канального сигнала используется в данной лабораторной работе?

1.5.5      Из каких соображений должны выбираться несущие частоты соседних каналов?

1.5.6      Фильтровый и фазоразностный методы формирования ОБП.

1.5.7      Как рассчитать число фильтров при применении многократного группообразования?

1.5.8 Дать характеристику вида модуляции, применяемой в оборудовании с ЧРК.

1.5.9  Объяснить вид и отличия идеальной и реальной АЧХ канала ТЧ.

1.5.10  Объяснить вид и отличия идеальной и реальной АХ канала ТЧ.

 

2 Лабораторная работа № 2. Дискретизация и восстановление аналогового сигнала. Временное разделение уплотненной АИМ

 

Цель работы: ознакомление с процессом дискретизации и восстановления аналогового сигнала, а также экспериментальное исследование АИМ модуляторов, принципов уплотнения и разделения сигналов.

 

2.1 Вопросы для домашней подготовки

 

Изучить принцип дискретизации, теорему Котельникова, принцип получения АИМ сигнала, его спектр, принципы временного разделения сигналов и восстановления исходного сигнала на приеме.

 

2.2 Описание используемого оборудования

 

Лабораторная установка состоит из блоков СОМ-6А/1 и СОМ-6А/2. Блок СОМ 6А/1содержит задающий генератор импульсов, частоту и длительность которых можно регулировать в широких пределах; электронные ключи, управляемые импульсными сигналами, а также модулятор задающего генератора, элементы схемы восстановления АИМ сигналов, электронные ключи и фильтры нижних частот. Блок СОМ 6А/2 содержит основные узлы АИМ модулятора, согласующие каскады и электронные ключи. Также используется осциллограф, генератор синусоидального НЧ сигнала и НЧ генератор синусоидального сигнала, частотомер.

 

2.3 Порядок выполнения работы

 

2.3.1 Снять АЧХ для любого фильтра низких частот ФНЧ блока СОМ 6А/1  Для этого подсоединить генератор НЧ синусоидального сигнала ко входу фильтра ФНЧ . Установить по осциллографу амплитуду сигнала на входе фильтра, равной 1В. К выходу ФНЧ подключить вольтметр переменного тока. Изменяя частоту синусоидального сигнала на генераторе в диапазоне от 0 до 10 кГц, снять зависимость напряжения выходного сигнала от частоты и построить АЧХ ФНЧ. Снять не менее 10 точек, особенно на участке спада. Уровень сигнала при измерениях поддерживать постоянным. Для дальнейшей работы использовать этот же ФНЧ.

2.3.2 Собрать схему (смотрите рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Схема устройства дискретизации

Установить частоту дискретизации по осциллографу, равную 4 кГц, при длительности импульсов, равной 25 мкс. Проверить частоту дискретизации с помощью частотомера.

2.3.3 Ко входу усилителя подключить синусоидальный сигнал с размахом 2В. Зарисовать форму сигналов во всех точках схемы.

2.3.4 Подключить к выходу схемы ФНЧ. Посмотреть восстановленный сигнал на выходе ФНЧ. Зарисовать его.

2.3.5 Зарисовать сигналы на выходе ФНЧ и АИМ сигналы при разных частотах дискретизации 6,8,10 кГц, при  длительности импульсов, равной 10 мкс.

2.3.6 Собрать схему, изображенную на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема экспериментальной установки для исследования уплотненной двухканальной ВРК-АИМ

 

2.3.7 Подключить осциллограф к задающему генератору и убедиться в наличии импульсов частотой 80 кГц.

Подать этот сигнал на вход CLмодулятора и с помощью двух каналов осциллографа посмотреть и зарисовать импульсные сигналы на выходах модулятора «0» и «5». Убедиться в том, что импульс в гнезде «5» сдвинут относительно импульса в гнезде «0». Измерить частоту следования этих импульсов с помощью частотомера и удостовериться, что она составляет 8 кГц.

2.3.8 Подсоедините синусоидальный сигнал частотой 2 кГц и размахом 4 В на вход 1, а на вход 2 внесите «0». Нарисуйте сигналы, которые получаются на выходах фильтров один под другим.

Увеличьте частоту  на входе 2 до 3 кГц и уменьшите частоту входного сигнала на входе 1 до 1,5 кГц. Зарисуйте формы выходных сигналов.

2.3.9 Ко входу 2 подключить прямоугольный сигнал с размахом 2 В и частотой 2 кГц. Вход 1 заземлить. Используя в качестве синхронизирующего сигнала для осциллографа сигнал на выходе «0» модулятора, осторожно подстроить частоту НЧ сигнала на входе для получения устойчивого изображения.

На выходе ключа 2 наблюдать и зарисовать полученный АИМ сигнал. Подключить осциллограф на выход ФНЧ другого канала и посмотреть восстановленный сигнал прямоугольной формы.

Зарисовать формы сигналов во всех точках второго канала.

 

2.4 Обработка результатов

 

Обязательный графический материал:

- график АЧХ фильтра нижних частот;

- рисунки форм сигналов во всех точках схемы;

- рисунок восстановленного сигнала на выходе ФНЧ;

- рисунки сигналов на выходе ФНЧ и АИМ сигналы при разных частотах дискретизации 6,8,10 кГц, при  длительности импульсов, равной 10 мкс;

- импульсные сигналы на выходах модулятора «0» и «5»;

- рисунок форм выходных сигналов;

- полученный АИМ сигнал на выходе ключа 2;

- формы сигналов во всех точках второго канала.

Сделать вывод о возможности организации СП с ВРК-АИМ, о ее основных достоинствах и недостатках.

 

          2.5 Контрольные вопросы

 

2.5.1        Сформулировать теорему Котельникова для дискретизации непрерывного сигнала с ограниченным спектром.

2.5.2        Что такое АИМ сигнал? Как происходит получение АИМ сигнала с помощью ключа?

2.5.3 Назовите основные параметры АИМ сигнала. От чего они зависят?

2.5.4 Что необходимо сделать для восстановления исходного сигнала?

2.5.5 Назовите два вида искажений АИМ сигналов? Как они устраняются и на что они влияют?

2.5.6 Из каких соображений определяется частота дискретизации исходного сигнала?

2.5.7 Принцип действия МСП с ВРК.

2.5.8 Как влияют помехи на групповой АИМ сигнал при его передаче по линейному тракту?

2.5.9 Пояснить работу схемы АИМ-модулятора.

2.5.10 Для чего необходима синхронизация работы оборудования тракта приема и тракта передачи?

 

3 Лабораторная работа № 3. Исследование системы связи с амплитудно-импульсной модуляцией

 

Цель работы: изучение принципов построения системы связи с временным уплотнением каналов, использующих амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ).

Познакомиться с функциональной схемой лабораторной установки "Изучение принципов временного разделения каналов", проанализировать процессы формирования сигнала с АИМ.

 

3.1 Вопросы для домашней подготовки 

 

Изучить по рекомендованной литературе принцип получения групповых АИМ сигналов. Изучить принципы формирования группового сигнала при использовании АИМ, принципы разделения каналов в системе связи с АИМ, а также процессы восстановления сигнала с АИМ.

Подготовить бланк отчета.

 

3.2 Описание используемого оборудования 

 

Для проведения измерений используются:

-  лабораторная установка "Изучение принципов временного разделения каналов";

-  двухканальный осциллограф OS-620.

Блок схема установки для проведения исследований приведена на рисунке 3.1. Собирать схемы при выключенной установке!

 

 

Рисунок 3.1 - Изучение принципов временного разделения каналов (ЦСК-1)

3.3  Программа работы 

 

3.3.1    Проанализировать формирование дискретного сигнала с АИМ:

- зарисовать осциллограмму контрольного аналогового сигнала на входе второго канала осциллографа и определить его временной период;

-  определить период дискретизации;

-  зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией на входе второго канала осциллографа;

-   зарисовать осциллограммы контрольного сигнала и АИМ-сигнала на обоих входах осциллографа;

-   зарисовать осциллограммы сигналов при ВРК.

3.3.2       Исследовать процесс формирования группового сигнала:

-    зарисовать осциллограммы контрольного сигнала на входе мультиплексора;

-    зарисовать осциллограммы группового сигнала на выходе мультиплексора при последовательном подключении контрольных сигналов к его входу.

3.3.3      Исследовать восстановление аналогового сигнала:

-    зарисовать осциллограммы восстановленного сигнала на трех каналах, и отметить на них временную задержку восстановленного сигнала относительно исходного.

 

3.4 Порядок выполнения работы

 

3.4.1 Подготовка к работе.

Изучить схему установки, вынесенную на лицевую панель, и найти на ней: электронные ключи; кодеры; мультиплексор; линию связи; генератор шума с потенциометром, регулирующим уровень шумового напряжения; устройство регенерации и тумблер, осуществляющий его включение в линию связи; демультиплексор; декодер; фильтр нижних частот; устройство управления мультиплексором и демультиплексором; выходы генератора контрольных сигналов F1, F2 ,F3; входы I и II для подключения осциллографа; тумблер включения питания "ВКЛ-СЕТЬ".

Подготовить лабораторную установку к проведению измерений. Для этого:

-  установить тумблеры на устройстве управления в положение "32 кГц" и "цикл";

-  нажать кратковременно кнопку " сброс " на устройстве управления.

-  установить тумблер устройства регенерации УР в линии связи в положение "выкл";

-  установить потенциометр "уровень шума" в линии связи в крайнее положение против часовой стрелки;

-  включить питание лабораторной установки и осциллографа.

3.4.2 Формирование дискретного сигнала с АИМ.

Проанализировать формирование дискретного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией. Для этого выполнить следующие операции:

- С помощью соединительного шнура подключить контрольный сигнал F1 к входу 0 мультиплексора. К этой же точке подключить вход Y канала осциллографа. Проконтролировать появление осциллограммы контрольного сигнала.

- Зарисовать осциллограмму  контрольного аналогового сигнала. Пользуясь шкалой на экране осциллографа и учитывая цену деления, соответствующую положению переключателя "Развертка - время / дел." на лицевой панели, определить временной период контрольного сигнала.

- Подключить второй канал осциллографа к выходу мультиплексора (контрольная точка КТ1). Проконтролировать появление на его экране сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией. В данном случае она осуществляется электронными ключами, входящими в состав  мультиплексора.

- Определить период дискретизации, измерив временной интервал между соседними отсчетами при нажатой левой кнопке (правая при этом отжата). Занести измеренное значение в протокол отчета.

- Зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией, поступающего на вход второго канала осциллографа. Расположить ее под осциллограммой контрольного сигнала,  сохранив масштаб по временной оси и метки.

- Снять соединение F1 - вход 0 мультиплексора.

- Подключить контрольный сигнал F2 и вход канала Y осциллографа к входу 1 мультиплексора. Вход канала Y для всех измерений, выполняемых в этом пункте, остается подключенным к контрольной точке КТ1.

- Зарисовать осциллограммы сигналов, поступающих на оба входа осциллографа (контрольный сигнал F2 и соответствующий АИМ сигнал). Во всех случаях выдержать одинаковый масштаб по временной (горизонтальной) оси и сохранить на них временные отметки. При зарисовке осциллограмм следует располагать их друг под другом так, чтобы на них были сохранены все временные  соотношения между сигналами. Снять соединение F2 - канал 1 мультиплексора. Повторить измерения, соответствующие пункту 3.8, подав контрольный сигнал F3 на вход 2 мультиплексора.

3.4.3 Исследовать принцип формирования ВРК.

С помощью соединительного шнура подключить контрольный сигнал F1 к входу 0 мультиплексора. Вход Y канала осциллографа подключить к СИ1, вход X канала – в КТ1. Зарисовать осциллограмму. Вход Y канала осциллографа оставить в СИ1, а вход X канала последовательно переключать в СИ2, СИ3, СИ4. Зарисовать осциллограммы, расположив их друг под другом.

3.4.4 Исследовать процесс формирования группового сигнала. Для этого выполнить следующие операции:

- Подключать контрольный сигнал F1 и вход Y канала осциллографа ко входу 0 мультиплексора (вход первого канала связи). Вход X канала остается подключенным к контрольной точке КТ1 (к выходу мультиплексора). Проконтролировать появление соответствующих осциллограмм на экране осциллографа. Не снимая установленного соединения, подключать контрольный сигнал F2 и вход Y канала осциллографа ко входу 1 мультиплексора. Проконтролировать по осциллограмме появление на выходе мультиплексора отсчетных импульсов АИМ сигнала, соответствующего второму каналу связи.

- Не снимая установленного соединения, подключать контрольный сигнал F3 и вход Y канала осциллографа к входу 2 мультиплексора и выполнить операции, соответствующие пункту 3.4.2. Анализ осциллограмм на выходе мультиплексора при выполнении последовательных подключений контрольных сигналов к его входам иллюстрирует  процесс формирования группового сигнала, который передается по линии связи.

- Выполнив все три коммутации (последний вход мультиплексора при этом остается свободным), зарисовать осциллограмму группового сигнала, наблюдаемую на выходе мультиплексора. Ее следует разместить под предыдущими, сохранив выбранный временной масштаб и метки.

3.4.5 Проконтролировать процесс разделения каналов с амплитудно-импульсной модуляцией. Для этого подключить первый вход осциллографа к клемме КТ3 (к входу демультиплексора), а второй - последовательно к его выходам 0, 1, 2, 3. При этом осциллограмма, наблюдаемая по первому каналу осциллографа, соответствует групповому сигналу, а по второму - АИМ сигналу соответствующего канала.

3.4.6 Проанализировать процесс восстановления аналогового сигнала. Для этого выполнить следующие операции.

Подключить выходы 0, 1, 2, 3 демультиплексора к соответствующим входам фильтров нижних частот. Для контроля временных соотношений подключить вход Y осциллографа ко входу 0 мультиплексора. При этом на экране наблюдается исходный аналоговый сигнал первого канала. Подключить вход Y осциллографа к входу 0 мультиплексора, а вход X - к выходу ФНЧ1. При этом наблюдаются исходный и восстановленный аналоговые сигналы. Зарисовать осциллограмму восстановленного сигнала, сохранив все временные соотношения, масштаб и временные метки. Отметить на ней временную задержку восстановленного сигнала относительно исходного.

Аналогичным образом, подключая входы Y, X осциллографа к входу и выходу второго и третьего каналов, зарисовать осциллограммы соответствующих восстановленных сигналов.

 

3.5 Анализ полученных результатов и содержание отчетов

 

Итогом работы является серия осциллограмм, снятых в контрольных точках системы связи. Их следует расположить друг под другом, сохранив порядок, в котором они снимались, временной масштаб и метки.

В отчете необходимо привести:

-  цель работы;

-  блок - схему измерений, отметив на ней точки, в которых снимались осциллограммы;   

-  все снятые осциллограммы должны быть расположены таким образом, чтобы  на них были отмечены все необходимые временные соотношения между исследуемыми сигналами;

-  значения измеренных величин;

-  выводы по выполненным исследованиям.

 

3.6 Контрольные вопросы

 

3.6.1  В чем заключается принцип временного разделения каналов?

3.6.2  Какой элемент схемы лабораторного макета производит АИМ модуляцию и каким образом?

3.6.3 Какую роль играют мультиплексор на передаче и демультиплексор на приеме?

3.6.4    Нарисуйте спектр АИМ сигнала.

3.6.5  Какие виды АИМ сигналов вы знаете?

3.6.6  Расскажите, каким искажениям подвергнут АИМ сигнал.

3.6.7  Как на приемном конце происходит преобразование АИМ сигнала в исходный аналоговый сигнал?

3.6.8  Как формируется групповой сигнал при использовании АИМ?

3.6.9  Расскажите принцип работы ФНЧ и приведите простейшую схему.

3.6.10 Какие преимущества имеет временное разделение по сравнению с частотным?

 

4 Лабораторная работа № 4. Принцип работы устройства, позволяющего осуществлять временное уплотнение каналов

 

 Цель работы:

 - изучение принципов построения устройств, позволяющих осуществлять временное уплотнение каналов связи и их коммутацию;

- исследование работы мультиплексора и демультиплексора при временном уплотнении линии связи сигналами АИМ;

- исследование работы мультиплексора и демультиплексора в режиме коммутации каналов.

                                

4.1 Вопросы для домашней подготовки 

Изучить по рекомендованной литературе принцип временного уплотнения каналов связи, а также принцип работы мультиплексора и демультиплексора при временном уплотнении каналов.

 

4.2 Описание используемого оборудования 

 

Для проведения измерений используется:

- лабораторная установка: "Изучение принципов временного разделения каналов";

- двухканальный осциллограф OS-620.

С помощью соединительных шнуров на лицевой панели установки производятся коммутации, в результате которых формируются четыре отдельных канала.

На рисунке 3.1 приведена блок-схема системы связи с ИКМ, которая исследуется в данной лабораторной работе.

На входы трех каналов (вход ЭК) подается один из испытательных сигналов F1 - F3. Вход одного из каналов остается свободным.

Блок-схема установки для проведения исследований приведена на рисунке 3.1. Собирать схемы при выключенной установке!

 

4.3 Программа работы 

 

-      зарисовать осциллограммы стробирующих и отсчетных импульсов на соответствующих входах мультиплексора для случаев, когда групповой сигнал на его выходе состоит из одного, двух и трех отсчетных импульсов;

-      зарисовать осциллограммы восстановленных сигналов.

 

4.4 Порядок выполнения работы 

 

4.4.1 Подготовка к работе.

Изучить схему установки, вынесенную на лицевую панель, и найти на ней: электронные ключи; кодеры; мультиплексор; линию связи; генератор шума с потенциометром, регулирующим уровень шумового напряжения; устройство регенерации и тумблер, осуществляющий его включение в линию связи; демультиплексор; декодер; фильтр нижних частот; устройство управления мультиплексором и демультиплексором; выходы генератора контрольных сигналов: F1, F2 ,F3; входы I и II для подключения осциллографа; тумблер включения питания "ВКЛ-СЕТЬ".

Подготовить лабораторную установку к проведению измерений. Для этого:

-   засинхронизировать осциллограф;

-   включить питание лабораторной установки и осциллографа;

-   установить тумблеры на устройстве управления в положение "32кГц" и "цикл";

-   нажать кратковременно кнопку "сброс" на устройстве управления;        

-   установить тумблер порогового устройства ПУ в линии связи в положение "выкл". Следует помнить, что в данной лабораторной установке передача цифрового ИКМ сигнала осуществляется только при включенном пороговом устройстве;             

-   установить потенциометр "уровень шума" в линии связи в крайнее положение, повернув его против часовой стрелки.

4.4.2 Исследование процесса формирования группового сигнала с помощью мультиплексора при использовании АИМ сигналов.

Подсоединить контрольный сигнал F1 к входу 0 мультиплексора (вход электронного ключа)

Подключить вход Х осциллографа к входу 0 мультиплексора, а вход Y – его выходу, на котором формируется групповой сигнал. Проконтролировать наличие аналогового и дискретного сигналов, подобрав период развертки так, чтобы на экране укладывалось бы четыре отсчетных импульса.

Подключить вход Х осциллографа к клемме СИ1 мультиплексора. При этом на его экране наблюдаются последовательность стробирующих импульсов, управляющая электронным ключом на входе 0.

Зарисовать осциллограммы стробирующих и отсчетных импульсов на соответствующих входах осциллографа, расположив их друг под другом, выдержав одинаковый масштаб по временной оси и сохранив метки. В этом случае групповой сигнал на выходе мультиплексора состоит из одного отсчетного импульса, соответствующего первому каналу.

Подсоединить контрольный сигнал F2 к входу 1 мультиплексора. Проконтролировать наличие аналогового и дискретного сигналов. Отсчетные импульсы дискретного должны занимать соседний временной интервал по отношению к отсчетному импульсу первого сигнала.

Подключить вход Y осциллографа к клемме СИ2 мультиплексора. При этом на его экране наблюдаются последовательность стробирующих импульсов, управляющая электронным ключом на входе 1. Она сдвинута относительно рассмотренной ранее последовательности первого канала на временной интервал, равный длительности отсчетного импульса.

Зарисовать осциллограммы стробирующих и отсчетных импульсов, на соответствующих входах осциллографа, расположив их под предыдущими осциллограммами, выдержав одинаковый масштаб по временной оси и сохранив метки. В этом случае групповой сигнал на выходе мультиплексора состоит из двух отсчетных импульсов, соответствующих первому и второму каналу.

Подсоединить контрольный сигнал F3 ко входу 2 мультиплексора. Проконтролировать наличие аналогового и дискретного сигналов. Отсчетные импульсы дискретного должны занимать соседний временной интервал по отношению к отсчетному импульсу второго сигнала.

Подключить вход Х осциллографа к клемме СИ3 мультиплексора. При этом на его экране наблюдаются последовательность стробирующих импульсов, управляющая электронным ключом на входе 2. Она сдвинута относительно рассмотренных ранее последовательностей первого и второго каналов, соответственно, на два и один временной интервал, равный длительности отсчетного импульса.

Зарисовать осциллограммы стробирующих и отсчетных импульсов на соответствующих входах осциллографа, расположив их под предыдущими, выдержав одинаковый масштаб по временной оси и сохранив метки. В этом случае групповой сигнал на выходе мультиплексора состоит из трех отсчетных импульсов, соответствующих первому, второму и третьему каналу. Вход 3 мультиплексора в дальнейших исследованиях остается свободным.

4.4.3 Исследование процесса разделения каналов в системе связи с АИМ сигналами с помощью демультиплексора.

Подключить вход Y осциллографа к входу демультиплексора (контрольная точка КТ3). Проконтролировать наличие в этой точке группового сигнала.

Подключить последовательно вход Х осциллографа к выходам мультиплексора, убедиться в наличии на них соответствующих отсчетных импульсов и зарисовать их.

Убедиться в синхронности управления ключами мультиплексора и демультиплексора. Для этого тумблер "32 кГц - 2 Гц" устройства управления поставить в положение "2 Гц". В этом случае управление электронными ключами осуществляется последовательностями импульсов с частотой следования 0,5 Гц. Это позволяет визуально контролировать моменты коммутации ключей по загоранию соответствующих светодиодов, которые расположены на лицевой панели установки. Тумблер "32 кГц - 2 Гц" устройства управления поставить в положение "32 кГц ".

Соединить выходы демультиплексора со входами соответствующих фильтров нижних частот и, подключая вход Х осциллографа последовательно к их выходам, проконтролировать наличие восстановленных сигналов.

 

4.5 Анализ полученных результатов и содержание отчетов

 

Итогом работы является серия осциллограмм, снятых в контрольных точках системы связи. Их следует расположить друг под другом, сохранив порядок, в котором они снимались, временной масштаб и метки.

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- блок-схему измерений, отметив на ней точки, в которых снимались осциллограммы;   

- все снятые осциллограммы должны быть расположены таким образом, чтобы  на них были отмечены все необходимые временные соотношения между исследуемыми сигналами;

 -   значения измеренных величин;

 -   выводы по выполненным исследованиям.

 

4.6 Контрольные вопросы

 

4.6.1 Каким способом осуществляется объединение АИМ сигналов – мультиплексирование?

4.6.2 Каким образом осуществляется разделение группового АИМ сигнала на приеме - демультиплексирование?

4.6.3 Поясните работу мультиплексора, выполняющего операции объединения (формирование группового сигнала).

4.6.4 Поясните работу демультиплексора, выполняющего операции  разделения сигналов различных каналов.

4.6.5 Назовите способы объединения цифровых потоков.

4.6.6 Нарисовать и объяснить структурную схему АИМ тракта.

4.6.7 Каким искажениям подвержен АИМ сигнал? Объяснить и зарисовать искаженные сигналы.

4.6.8 Как обеспечивается синхронная работа ключей на передаче и приеме в лабораторной установке и в действующем оборудовании?

4.6.9 Как происходит процесс преобразования сигнала при дифференциальной модуляции?

4.6.10 Как происходит процесс преобразования сигнала при дельта-модуляции?

 

5 Лабораторная работа № 5. Изучение работы ИКМ кодека и процесса преобразования сигналов в системе связи с ИКМ

 

Цель работы: изучение принципов преобразования сигналов в системе связи с импульсно-кодовой модуляцией.

 

5.1 Вопросы для домашней подготовки 

 

Познакомиться с принципами ИКМ. Изучить по рекомендованной литературе ИКМ кодек. Ознакомиться с описанием микросхемы 1146ПП1 (М5156) и 1146ПФ1 по справочнику «Интегральные микросхемы».

Подготовить бланк отчета.

 

5.2 Описание используемого оборудования 

 

Для проведения измерений используются:

- лабораторная установка " Изучение ИКМ кодека";

- двухканальный осциллограф OS-620;

- цифровой вольтметр.

Блок-схема установки для проведения исследований приведена на рисунке 3.1. Собирать схемы при выключенной установке!

 

5.3 Программа работы 

-   замерить амплитуду контрольного сигнала на выходе передающего фильтра (U_вых) при всех трех положениях переключателя П1 и полученные значения занести в таблицу 5.1;

-   зарисовать осциллограммы сигналов первого и второго каналов, соблюдая временные отношения;

-   зарисовать импульсы Fsx;

-   зарисовать осциллограмму сигнала на выходе приемного фильтра;

-   измерить напряжение на входе кодера и занести его в таблицу 5.2;

-   рассчитать шаг внутри сегментов;

-   построить передаточную характеристику.

 

5.4 Порядок выполнения работы

 

5.4.1 Изучение преобразования сигналов в системе связи с ИКМ.

Подготовить лабораторную установку к проведению измерений. Для этого:

-   включить питание лабораторной установки и осциллографа;

-   установить режим ИКМ-8.

Изучить схему установки, вынесенную на лицевую панель, и найти на ней: передающий фильтр, кодер, декодер, приемный фильтр, тумблер включения питания "ВКЛ-СЕТЬ".

С помощью гибкой перемычки подать контрольный сигнал на вход передающего фильтра (КТ1).

К контрольной точке КТ1^I подключить вход первого канала осциллографа, засинхронизировать сигнал и установить развертку таким образом, чтобы на экране наблюдался один период контрольного сигнала.

Установить амплитуду контрольного сигнала на входе передающего фильтра Uвх. = 50мВ.

Переключить первый канал осциллографа к выходу передающего фильтра (КТ3). Замерить амплитуду контрольного сигнала на выходе передающего фильтра (Uвых.) при всех трех положениях переключателя П1. Полученные результаты записать в таблицу 5.1.

      

Т а б л и ц а 5.1 – Результаты измерения амплитуды сигнала на выходе передающего фильтра

Амплитуда сигнала на входе передающего фильтра	Положение переключателя П1	Амплитуда сигнала на выходе передающего фильтра Uвых, (В)
Uвх = 50 Мв	левое
	среднее
	правое

 

5.4.2 Переключатель П2 поставить в верхнее положение. При этом положении переключателя контрольный сигнал с выхода передающего фильтра подключается на вход кодера. 

Переключатель П4 поставить в верхнее положение. При этом цифровой выход кодера подключается к входу декодера.

Подключить второй канал осциллографа к выходу декодера (КТ7). Переключатель П3 поставить в верхнее положение. Расположить изображение сигнала первого канала в верхней части экрана осциллографа, а изображение второго канала – в нижней части экрана. Развертку осциллографа выбрать такой, чтобы на экране укладывался один период контрольного сигнала. Зарисовать осциллограммы сигналов первого и второго каналов, соблюдая временные соотношения.

5.4.3 Переключить вход второго канала осциллографа к контрольной точке КТ13. Зарисовать импульсы Fsх, расположив их под рисунком осциллограмм.

5.4.4 Переключить вход второго канала осциллографа к выходу приемного фильтра (КТ2). Зарисовать осциллограмму сигнала на выходе приемного фильтра.

5.4.5 Снятие характеристики преобразования кодера.

Установить переключатель П2 в нижнее положение. С помощью гибкой перемычки соединить выход источника постоянного напряжения с контрольной точкой КТ4^I .

Подключить к контрольной точке КТ4 цифровой вольтметр.

Вращая ручки регулировки выходного напряжения источника и контролируя выходной код с помощью контрольного регистра, определить начальную точку характеристики , установив на контрольном регистре код 11010101 или 01010101. (Этот код теоретически соответствует нулевому уровню входного напряжения. Однако на практике, за счет технологического разброса параметров микросхем, это напряжение отличается от нуля). Измерить напряжение на входе кодера (КТ4) и занести его в таблицу 5.2.

Изменяя постоянное напряжение на входе кодера, установить последовательно коды, соответствующие началам сегментов передаточной характеристики кодера, фиксируя значения этих напряжений с помощью вольтметра. Полученные результаты занести в таблицу 5.2.

Рассчитать шаг внутри сегментов, разделив разность напряжений между точками начала сегментов на 16 (число шагов внутри сегмента).

Например: коду 11000101 соответствует входное напряжение 20.1 мВ, а коду 11110101 соответствует входное напряжение 40.3 мВ, следовательно, шаг внутри сегмента равен

 

Uшаг=40,3-20,1/16 = 1,26 (мВ).

 

Результаты расчетов занести в таблицу 5.2.

Построить передаточную характеристику по результатам, полученным в ходе измерений.

5.4.6 Снятие характеристики преобразования декодера.

Установить переключатели П3 и П4 в нижнее положение. Подключить цифровой вольтметр к контрольной точке КТ9.

С помощью кнопочных переключателей установки входного кода установить последовательно коды начала сегментов, фиксируя напряжения, соответствующие этим кодам на выходе декодера (КТ9).

Замеренные значения напряжений занести в таблицу 5.3.

Рассчитать шаг внутри сегментов аналогично примеру. Расчетные данные занести в таблицу 5.3.

Построить передаточную характеристику по результатам, полученным в процессе измерений.

 

Т а б л и ц а 5.2 – Результаты измерений на входе кодера

Выходной код кодера	Напряжение на входе кодера	Шаг внутри сегмента
10101010
10100101
10110101
10000101
10010101
11100101
11110101
11000101
(1/0)1010101
01000101
01110101
01100101
00010101
00000101
00110101
00100101
00101010

 

 

5.5 Анализ полученных результатов и содержание отчетов 

 

Итогом работы является серия осциллограмм, снятых в контрольных точках системы связи. Их следует расположить друг под другом, сохранив порядок, в котором они снимались и временной масштаб.

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- схему измерений, отметив на ней точки, в которых снимались осциллограммы;

- все снятые осциллограммы должны быть расположены таким образом, чтобы на них были отмечены все необходимые временные соотношения между исследуемыми сигналами;

- значения измеренных величин;

-    выводы по выполненным исследованиям;

-    заполнить таблицы.

Сделать выводы по работе кодека.

 

Т а б л и ц а 5.3 –  Результаты измерений на входе декодера

Входной код декодера	Напряжение на выходе декодера	Шаг внутри сегмента
10101010
10100101
10110101
10000101
10010101
11100101
11110101
11000101
(1/0)1010101
01000101
01110101
01100101
00010101
00000101
00110101
00100101
00101010

 

 

5.6 Контрольные вопросы

 

5.6.1 В чем заключается принцип цифро-аналогового преобразования сигнала?

5.6.2 В чем заключается принцип аналого-цифрового преобразования?

5.6.3 Какую операцию выполняют устройства, называемые кофидеками?

5.6.4 Пояснить характеристики преобразования кодера и декодера.

5.6.5 Объяснить принцип работы кодека по снятым в лабораторной работе осциллограммам.

5.6.6 Нарисовать и объяснить структурную схему ИКМ кодека.

5.6.7 Характеристики компандирования. В чем заключается различие компандирования по закону А и по закону m?

5.6.8 Какие достоинства имеет нелинейное кодирование сигнала?

5.6.9 Как определяются ошибки квантования?

5.6.10 Равномерное и неравномерное квантование.

6 Лабораторная работа № 6. Исследование процессов коммутации и оценка помехозащищенности систем связи с временным разделением каналов, использующих сигналы с АИМ и ИКМ

 

Цель работы: изучение принципов построения системы связи с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Изучение формирования ИКМ сигнала. Качественная оценка помехозащищенности систем связи при АИМ и ИКМ.

 

6.1 Вопросы для домашней подготовки

 

По рекомендованной литературе изучить принципы разделения каналов в системе связи с ИКМ. Изучить принципы восстановления сигнала c ИКМ. Изучить принципы формирования группового сигнала при временном уплотнении линии связи с использованием ИКМ.

Подготовить бланк отчета.

 

6.2 Описание используемого оборудования 

 

Для проведения измерений используются:

- лабораторная установка "Изучение принципов временного разделения каналов";

- двухканальный осциллограф OS-620.

Блок-схема установки для проведения исследований приведена на рисунке 3.1. Собирать схемы при выключенной установке!

 

6.3 Программа работы

 

-  зарисовать осциллограмму контрольного аналогового сигнала;

-  зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией, поступающего на вход второго канала осциллографа;

-  зарисовать осциллограмму кодовой комбинации;

-  проконтролировать по осциллограмме появление на выходе мультиплексора кодовой комбинации, соответствующей сигналу, передаваемому по второму каналу;

-  зарисовать осциллограмму группового сигнала на выходе мультиплексора;

-  проконтролировать процесс разделения сигналов с ИКМ;

-  зарисовать осциллограммы сигналов на входе всех трех каналов декодера, входах и выходах ФНЧ;

-  измерить амплитуду шума;

-  установить с помощью устройства управления заданную преподавателем коммутацию четырех каналов;

-  произвести запись номера выходного канала демультиплексора в память устройства управления для всех четырех коммутаций;

-  проконтролировать правильность введенной информации.

 

6.4 Порядок выполнения работы 

 

6.4.1 Подготовка к работе.

Изучить схему установки, рисунок 3.1, вынесенную на лицевую панель и найти на ней: электронные ключи; кодеры; мультиплексор; линию связи; генератор шума с потенциометром, регулирующим уровень шумового напряжения; устройство регенерации и тумблер, осуществляющий его включение в линию связи; демультиплексор; декодер; фильтр нижних частот; устройство управления мультиплексором и демультиплексором; выходы генератора контрольных сигналов F1, F2 ,F3; входы I и II для подключения осциллографа; тумблер включения питания "ВКЛ-СЕТЬ".

Подготовить лабораторную установку к проведению измерений. Для этого:

-  установить тумблеры на устройстве управления в положение "32кГц" и "цикл";

-  нажать кратковременно кнопку "сброс" на устройстве управления;

-  установить тумблер устройства регенерации УР в линии связи в положение "вкл". В данной лабораторной установке передача цифрового ИКМ сигнала осуществляется только при включенном устройстве регенерации;

-  установить потенциометр "уровень шума" в линии связи в крайнее положение против часовой стрелки;

-  соединить выход четвертого кодера с входом 3 мультиплексора. Вход электронного ключа четвертого канала при этом остается свободным;

-  включить питание лабораторной установки и осциллографа.

6.4.2 Исследование процесса формирования цифрового ИКМ сигнала.

С помощью соединительного шнура подключить контрольный сигнал F1 к входу электронного ключа первого канала. К этой же точке подключить вход Y канала осциллографа. Проконтролировать появление осциллограммы контрольного сигнала.

Подобрать период развертки так, чтобы на экране укладывался приблизительно один период контрольного сигнала.

Зарисовать осциллограмму контрольного аналогового сигнала.

Подключить второй канал осциллографа к выходу электронного ключа. Проконтролировать появление на его экране сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией.

Включить метки, нажав соответствующую кнопку на лицевой панели установки, убедиться, что временной интервал между ними соответствует длительности отсчетного импульса.

Зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией, поступающего на вход второго канала осциллографа. Расположить ее под осциллограммой контрольного сигнала,  сохранив масштаб по временной оси и метки.

Подключить вход Х осциллографа к выходу кодера 1 и зарисовать соответствующую осциллограмму. Следует учесть, что в данной лабораторной установке использовано схемное решение, обеспечивающее на выходе кодера формирование  ИКМ сигнала, в котором единицам соответствуют положительные, а нулям – отрицательные импульсы одинаковой амплитуды. При выбранном значении периода развертки осциллографа подробная структура наблюдаемых кодовых комбинаций не может быть проанализирована детально. Поэтому следует отметить только ее длительность, сохранив временные соотношения с предыдущими и метки времени.

Зарисовать осциллограмму кодовой комбинации. Включить метки времени с интервалом, соответствующим длительности отсчетного импульса. Обратить внимание на то, что он соответствует длительности кодовой комбинации.

Исследовать процесс формирования группового сигнала на выходе мультиплексора. Для этого выполнить следующие операции:

- Соединить с помощью шнура выход кодера первого канала с входом 0 мультиплексора. Подключить вход II осциллографа к выходу мультиплексора и проконтролировать появление кодовой комбинации на его выходе.

- Не снимая установленных ранее соединений, подключить контрольный сигнал F2 и вход Y осциллографа к входу ЭК2 второго канала. Выход кодера 2 соединить с входом 1 мультиплексора.

- Проконтролировать по осциллограмме появление на выходе мультиплексора кодовой комбинации, соответствующей сигналу, передаваемому по второму каналу связи. Она должна занять временной интервал в промежутке между двумя кодовыми комбинациями, соответствующими первому и третьему каналам.

- Повторить две предыдущие операции для третьего канала, используя контрольный сигнал F3.

- Зарисовать осциллограмму группового сигнала, наблюдаемую на выходе мультиплексора. Ее следует разместить под предыдущими, сохранив выбранный временной масштаб и метки.

- Проконтролировать процесс разделения сигналов с ИКМ. Для этого подключить вход Y осциллографа к клемме КТ3 (к входу демультиплексора), а второй – последовательно к его выходам 0, 1, 2, 3. При этом осциллограмма, наблюдаемая по первому каналу осциллографа, соответствует групповому сигналу, а по второму – ИКМ сигналу соответствующего канала.

6.4.3 Анализ процесса восстановления аналогового сигнала.

Подключить выходы 0, 1, 2, 3 демультиплексора к соответствующим входам декодеров, а выходы декодеров – к входам фильтров нижних частот.

Для контроля временных соотношений подключить вход Y осциллографа к входу электронного ключа первого канала. При этом на экране наблюдается исходный аналоговый сигнал.

Последовательно подключая вход Х осциллографа ко входу декодера 1, входу ФНЧ1 и его выходу, зарисовать соответствующие осциллограммы, сохранив временные соотношения с предыдущими и временные метки. Подключить вход Х осциллографа к выходу ФНЧ1. При этом, соответственно, наблюдаются исходный и восстановленный аналоговые сигналы.

Зарисовать осциллограмму восстановленного сигнала, сохранив все временные соотношения, масштаб и временные метки. Отметить на ней временную задержку восстановленного сигнала относительно исходного.

6.4.4 Аналогичным образом, подключая для контроля временных соотношений вход I  осциллографа ко входу второго  и третьего каналов, проконтролировать наличие соответствующих сигналов на входе и выходе декодеров, на входе и выходе ФНЧ, подключая в соответствующие контрольные точки вход II осциллографа. Зарисовывать осциллограммы только восстановленных сигналов. Отметить на них временную задержку восстановленных сигналов относительно исходных.

 

Установить тумблер устройства регенерации УР в линии связи в положение "выкл". Следует помнить, что в данной лабораторной установке передача цифрового ИКМ сигнала осуществляется только при включенном пороговом устройстве.

 

6.4.5 Оценить помехоустойчивость системы связи с АИМ сигналами. Для этого выполнить следующие операции:

- Вход I осциллографа подключить к выходу мультиплексора – началу линии связи (КТ1), а вход II – к ее окончанию ( КТ2 ).

- Вращая потенциометр "уровень шума" по часовой стрелке, наблюдать появление шумов в групповом сигнале на приемном конце линии связи.

- Подключить I вход осциллографа к одному из входов мультиплексора (входу канала связи), а вход II – к соответствующему выходу (выход ФНЧ). Наблюдая восстановленный сигнал и сравнивая его с исходным, установить с помощью потенциометра "уровень шума" заметные его искажения. Зафиксировать положение потенциометра. Измерить амплитуду шума. В ходе дальнейших исследований менять его положение нельзя.

6.4.6 Оценить помехозащищенность каналов связи при использовании сигналов с ИКМ. Уровень шумов в линии связи был установлен ранее при исследовании системы связи с АИМ сигналами. Для этого выполнить следующие операции:

Подключить входы I и II осциллографа соответственно к контрольным точкам КТ1 и КТ2 и убедиться в наличии шумов в групповом сигнале на приемном конце линии связи (контрольная точка КТ2).

Подключить вход I осциллографа к контрольной точке КТ3 на выходе устройства регенерации. Убедиться в том, что уровень шумов на его выходе существенно меньше, чем на входе.

Подключить входы I , II осциллографа ко входу и выходу одного из каналов связи, по которому передается испытательный сигнал (ко входу ЭК и выходу соответствующего ФНЧ), убедиться в том, что аналоговый сигнал восстанавливается практически без искажений. Для этого уменьшить уровень шумов до минимума, повернув ручку потенциометра " уровень шума " против часовой стрелки до упора. Форма восстановленного сигнала при этом не должна меняться.

6.4.7 Установить с помощью устройства управления коммутацию четырех каналов – пространственную коммутацию (соединение входа М мультиплексора канала с выходом N демультиплексора). Установить тумблер "цикл - програм." устройства управления в положение "програм." и кратковременно нажать кнопку "сброс".

На цифровом индикаторе "шаг" высвечивается одна из цифр: 0, 1, 2, 3, которая соответствует номеру входа мультиплексора. Ей соответствует индикация с помощью светодиодов А0, А1 на мультиплексоре. Они дублируют номер коммутируемого входа в двоичной системе исчисления. Зажигание светодиода соответствует единице в соответствующем разряде. Кроме того, горит соответствующий светодиод электронного ключа мультиплексора. Нажимая кратковременно кнопку "шаг", установить на цифровом индикаторе цифру 0 (оба световода А0, А1 не горят, горит светодиод электронного ключа входа 0 мультиплексора). Устройство управления готово к записи информации о номере выхода демультиплексора, с которым должен быть соединен вход 0 мультиплексора.

Ввести номер выхода демультиплексора, на который должен быть коммутирован вход 0 мультиплексора. Номер вводится в двоичной системе исчисления с помощью кнопок В0 (нулевой разряд) и В1 (первый разряд). Индикация осуществляется с помощью светодиодов - зажигание соответствует единице в соответствующем разряде.

Произвести запись введенного номера выходного канала демультиплексора в память устройства управления. Для этого нажать кратковременно кнопку "запись" на панели устройства управления. При этом номер канала в двоичной системе будет продублирован с помощью светодиодов В0, В1 на демультиплексоре. Кроме того, зажигается светодиод у электронного ключа соответствующего выхода демультиплексора.

При ошибочной записи нажмите «сброс» и наберите номер канала в двоичной системе заново.

6.4.8 Аналогичным образом установить остальные три коммутации, последовательно нажимая кратковременно кнопку "шаг" и выполняя аналогичные действия по записи номера выхода демультиплексора. При ошибочном вводе номера следует нажать кратковременно кнопку "сброс" и повторить процедуру ввода.

После записи последнего номера проконтролировать правильность введенной информации. Для этого установить тумблеры на устройстве управления в положение "цикл" и "2 Гц" соответственно. По одновременности зажигания светодиодов электронных ключей мультиплексора и демультиплексора проверить правильность установленного порядка коммутации. После проверки установить тумблер "32 кГц - 2 Гц" в положение "32 кГц".

 

6.5 Анализ полученных результатов и содержание отчетов

 

Итогом работы является серия осциллограмм, снятых в контрольных точках системы связи. Их следует расположить друг под другом, сохранив порядок, в котором они снимались, временной масштаб и метки.

В отчете необходимо привести:

- цель работы;

- блок-схему измерений, отметив на ней точки, в которых снимались осциллограммы;   

- все снятые осциллограммы, расположенные таким образом, чтобы  на них были отмечены все необходимые временные соотношения между исследуемыми сигналами;

- значения измеренных величин;

- выводы по выполненным исследованиям.

 

6.6 Контрольные вопросы

 

6.6.1  В чем заключается принцип временного разделения каналов?

6.6.2 Какой элемент схемы лабораторного макета производит ИКМ модуляцию, и каким образом?

6.6.3  Как на приемном конце происходит преобразование ИКМ сигнала в исходный аналоговый сигнал?

6.6.4  Для чего нужна пространственная коммутация? Как она организуется?

6.6.5  Сравнить помехоустойчивость сигнала с АИМ и ИКМ.

6.6.6  Какие преимущества имеет временное разделение по сравнению с частотным?

6.6.7  Привести схему ИКМ тракта и объяснить принцип его работы.

6.6.8  Как помехи влияют на ИКМ сигнал?

6.6.9  Что называется помехозащищенностью?

6.6.10 Какие бывают виды шумов?

 

7 Лабораторная работа №7. Измерение параметров элементов линейного тракта

 

Цель работы: приобретение основных навыков, исследование характеристик основных элементов линейного тракта.

 

7.1 Описание используемого оборудования 

 

Лабораторная установка  состоит из 3 основных частей:

-  левая панель – источники передаваемых сигналов;

-  средняя панель – эквивалент линии связи с регулируемыми параметрами;

-  правая панель – устройства приёма и обработки принятого сигнала.

 

Рисунок 7.1 - Внешний вид установки

 

7.2   Программа работы

 

7.3     Исследование полосы пропускания линии связи

 

При снятии АЧХ линии используются:

- генератор синусоидального сигнала;

- линия связи, расположенная на средней панели;

- осциллограф.

Последовательность подключения:

- подключите выход генератора синусоидального напряжения к входу линии связи (КТ2 средней панели);

- подключите выход линии связи (КТ3 средней панели) ко входу канала А осциллографа.

Схема соединений изображена на рисунке 2.

Рисунок 7.2 - Схема соединений

 

Линия связи имеет изменяющиеся параметры: полоса пропускания, затухание и уровень шума. Для исследования полосы пропускания переключатель «затухание» должен быть установлен  в положение 1, а уровень шума быть минимальным (повернуть ручку против часовой стрелки до упора). 

Последовательность исследования:

- установите переключатель «полоса пропускания» в положение 1;

- установите на генераторе частоту 100 Гц;

- изменяя выходное напряжение синусоидального генератора, установите на выходе линии связи 1 В;

- с увеличением частоты генератора, напряжение на выходе линии связи будет уменьшаться. В таблицу 1 запишите частоту, при которой напряжение достигнет 0,7 В;

- произведите те же измерения для второй и третей полосы пропускания.

 

Т а б л и ц а 7.1 - Результаты наблюдений

 

7.4 Измерение затухания линии связи

 

При измерении затухания линии используются:

- генератор синусоидального сигнала;

- линия связи, расположенная на средней панели;

- осциллограф.

Схема соединений изображена на рисунке 7.2. 

При измерении затухания линии переключатель «полоса пропускания» должен быть установлен  в положение 3, и уровень шума быть минимальным (повернуть ручку против часовой стрелки до упора). 

Последовательность измерений:

          - установите  переключатель «затухание» в положение 1;

          - установите на генераторе частоту 1 кГц и напряжение 1 В;

          - измерьте напряжение на выходе линии связи и запишите в таблицу 7.2;

          - произведите те же измерения для 2 и 3 затухания.

 

Т а б л и ц а 7.2 - Результаты наблюдений

Затухание	1	2	3
Uвых В
Затухание дБ

Рассчитать значение затуханий по формуле:

 

  .

Запишите рассчитанное значение в таблицу 7.2.

 

7.5 Исследование усилителя с АРУ

 

7.5.1 Снятие амплитудной характеристики усилителя с АРУ

Амплитудная характеристика показывает зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного сигнала

 

U_вых = F(U_ген) .

 

При исследовании усилителя с АРУ используются:

- генератор синусоидального сигнала;

- усилитель с АРУ, расположенный на правой панели;

- осциллограф. 

Последовательность подключения:

- подключите выход генератора синусоидального напряжения к входу усилителя с АРУ (КТ1 правая панель);

- подключите выход усилителя (КТ2 правая панель) ко входу канала А осциллографа.

Схема подключения приборов изображена на рисунке 3.

Рисунок 7.3 - Схема подключения приборов при снятии амплитудной характеристики усилителя с АРУ

 

Последовательность измерений:

- установите на генераторе частоту 1  кГц;

- установите на генераторе напряжение 0,1 В;

- измерьте напряжение на выходе усилителя с АРУ, запишите в таблицу 7.3;

- изменяя напряжение на генераторе от 0,1 В до 2 В, замерить напряжение на выходе усилителя, полученные значения записать в таблицу 7.3.

 

Т а б л и ц а 7.3 - Результаты наблюдений

Uген, В	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2
Uвых, В

 

По данным таблицы 7.3 построить график зависимости U_вых = F(U_ген).

 

7.5.2 Исследование работы усилителя с АРУ при приёме импульсных сигналов, прошедших через линию связи.

При исследовании используются:

- формирователь тестовых импульсов, расположенный на левой панели;

- линия связи, расположенная на средней панели;

- усилитель с АРУ, расположенный на правой панели;

- осциллограф. 

Последовательность подключения:

- подключите выход формирователя тестовых импульсов к входу линейного усилителя (КТ1 средняя панель);

- подключите выход линии связи (КТ3 средняя панель) к входу усилителя с АРУ (КТ1 правая панель);

- подключите выход линии связи (КТ3 средняя панель) к входу канала А осциллографа;

- подключите выход усилителя (КТ2 правая панель) к входу канала Б осциллографа.

Схема соединений изображена на рисунке 7.4.

Рисунок 7.4 - Схема соединений

 

При исследовании установить переключатель «полоса пропускания»  в положение 3, уровень шума уменьшить до минимального значения (ручку регулировки уровня шума повернуть против часовой стрелки до упора). 

Последовательность исследования:

- установите переключатель тестовых импульсов в положение F3;

- установите  переключатель «затухание» в положение 1;

- установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

- вращая ручку «синхронизация осциллографа, установите на экране осциллографа импульс;

- зарисуйте осциллограмму на входе (КТ1 правая панель) и выходе (КТ2 правая панель) усилителя с АРУ при трёх положениях переключателя «затухание».                 

 

7.6 Содержание отчёта

 

Отчет должен содержать: цель, схематический рисунки, таблицы результатов наблюдений,  выводы по работе. Все иллюстрации (приближённые графики частотных характеристик линии связи, амплитудная характеристика усилителя с АРУ, осциллограммы тестовых импульсов на входе и выходе усилителя с АРУ) и таблицы должны быть помещены с указанием названия.

 

7.7 Контрольные вопросы

 

7.7.1 Характеристики основных элементов линейного тракта.

7.7.2 Определение пропускной способности.

7.7.3 Нарисовать зависимость затухания от частоты.

7.7.4 Характеристики линий связи.

7.7.5 На что влияет важнейший показатель линии связи - полоса пропускания.

7.7.6 Нарисовать эквивалентную схему линии передачи и пояснить влияние первичных параметров на условия передачи импульсных сигналов.

7.7.7 Назначение и виды устройств АРУ?

7.7.8 Пояснить принцип работы устройств АРУ прямого действия.

7.7.9 Пояснить принцип работы устройств АРУ косвенного действия.

7.7.10 Где применяются устройств АРУ прямого и косвенного действия?

 

8 Лабораторная работа №8.  Регенерация цифровых сигналов при приёме

 

Цель работы: приобретение основных навыков, ознакомление со стандартом 802.3, снятие характеристик основных элементов линейного тракта.

 

8.1         Программа работы

 

 8.1.1 Контур ударного возбуждения и формирователь тактовых импульсов.

Последовательность соединений:

    ―  гнездо «синхронизация осциллографа» подключите к входу внешней синхронизации осциллографа;

    ―  гнездо КТ3 (левая панель) подключите к гнезду КТ1 (средняя панель);

    ―  гнездо КТ3 (средняя панель) подключите к гнезду КТ1 (правая панель);

    ―  гнездо КТ6 (правая панель) подключите к входу канала А осциллографа;

    ―  гнездо КТ7 (правая панель) подключите к входу канала Б осциллографа;

    ―  установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

    ―  установите  переключатель «затухание» в положение 1;

    ―  установите  код AMI.

Рисунок 8.1 – Схема подключения приборов

 

Последовательность исследования:

    ―  переключатель «Время/дел» установите в положение 2 мс;

    ―  переключатель «Вольт/дел» для канала А установите в положение 1 В;

    ―  переключатель «Вольт/дел» для канала Б установите в положение 5 В;

    ―  переключатели входов осциллографа установите в положение;

    ―  лучи осциллографа установить на разных уровнях;

    ―  переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

    ―  установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

    ―  установите  переключатель «затухание» в положение 1;

    ―  установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 8.1.

 

Т а б л и ц а 8.1

Y1								Y2								Y3								Y4
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

 

- зарисуйте осциллограмму;

- установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 8.2;

 

Т а б л и ц а 8.2

Y1								Y2								Y3								Y4
1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

 

-  зарисуйте осциллограмму.

 

8.1.2 Выделение тактовой частоты.

Последовательность соединений:

―  гнездо «синхронизация осциллографа» подключите к входу внешней синхронизации осциллографа;

―  гнездо КТ3 (левая панель) подключите к гнезду КТ1 (средняя панель);

―  гнездо КТ3 (средняя панель) подключите к гнезду КТ1 (правая панель);

―  гнездо КТ2 (правая панель) подключите к входу канала А осциллографа;

―  гнездо КТ4 (правая панель) подключите к входу канала Б осциллографа;

―  установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

―  установите  переключатель «затухание» в положение 1;

―  установите  код AMI.

Рисунок 8.2 – Схема подключения приборов

 

Последовательность исследования:

―  переключатель «Время/дел» установите в положение 2 мс;

―  переключатель «Вольт/дел» для канала А установите в положение  5 В;

―  переключатель «Вольт/дел» для канала Б установите в положение  5 В;

―  переключатели входов осциллографа установить в положение;          ―  лучи осциллографа установить на разных уровнях;

―  переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

―  установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 8.3;

 

Т а б л и ц а 8.3

Y1								Y2								Y3								Y4
0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	1	1	1	0	1	0	0	0	1	1	0	1	1	0	0	0	1	0	1	0	0	0

 

―  зарисуйте осциллограмму;

―  переключите вход канала Б на выход узкополосного фильтра (КТ5);

―  зарисуйте осциллограмму.

 

Рисунок 8.3 – Схема подключения приборов

 

   ―  переключите вход канала Б на выход контура ударного возбуждения (КТ6);

   ―  переключатель «Вольт/дел» для канала Б установите в положение 1 В;

   ―  зарисуйте осциллограмму;

 

Рисунок 8.4 – Схема подключения приборов

 

―  переключите вход канала Б на выход формирователя тактовых импульсов (КТ7);

―  переключатель «Вольт/дел» для канала Б установите в положение 5 В;

―  зарисуйте осциллограмму;

 

Рисунок 8.5 – Схема подключения приборов

 

―  установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 8.4, и повторите измерения.

 

Т а б л и ц а 8.4

Y1								Y2								Y3								Y4
0	1	0	1	0	1	1	0	0	0	1	1	1	0	1	0	0	0	1	1	0	1	1	0	0	0	1	0	1	0	0	0

 

8.2         Содержание отчёта

 

Отчет должен содержать: цель, схематические рисунки, таблицы результатов наблюдений, осциллограммы сигналов,  выводы по работе.

 

8.3 Контрольные вопросы

 

8.3.1 Объяснить назначение процесса регенерации в ИКМ-аппаратуре.

8.3.2 Привести комплекс факторов, воздействующих на сигнал при его распространении по линии связи.

8.3.3 Дать определение тактовой частоты и выполнить ее расчет для потока Е1.       

8.3.4 Объяснить принцип работы регенератора.

8.3.5 Укажите необходимость синхронизации работы линейных регенераторов.

8.3.6 Как происходит процесс выделения тактовой частоты в линейном регенераторе?

8.3.7 Почему для выделения тактовой частоты необходимо преобразовать линейный код HDB-3 в биполярный код RZ?

8.3.8 Почему длинные серии нулей могут привести к потере тактовой синхронизации и как можно этого избежать?

8.3.9 Как работает контур ударного возбуждения?

8.3.10 Почему в схеме регенератора устанавливают по два решающих и формирующих устройства? Для чего они предназначены?

 

 

Список литературы

 

1. Зингеренко А.М., Баева Н.Н., Тверецкий М.С. Системы многоканальной связи. – М.: Связь, 1980. – 440 с.

2. Баева Н. Н. Многоканальная электросвязь и РРЛ.- М.: Связь, 1988.-312 с.

3. Баева Н. Н., Бобровская И.К. и др. Основы многоканальной связи. – М.: Связь, 1975.- 328 с.

4. Гордиенко В., Тверецкий М. Многоканальные телекоммуникационные системы. – С.П., Горячая линия – Телеком., 2005. – 416 с.

5. Кириллов В. Многоканальные системы передачи. – Издательство «Новое знание», 2002. – 751 с.

6. Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание. – С.П., Издательский дом «Вильям», 2003. – 1104 с.

7. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. – М.: Радио и связь, 1995.

8. Course COM-6 Degem system, – 1986.- 182p.

9. Course COM-4 Degem system, – 1986.- 155p.

10. Course COM-3 Degem system, – 1986.- 52p.

 

Содержание

 

Введение                                                                                                                  3

1 Лабораторная работа №1. Исследование ВЧ канала

системы передачи с частотным разделением каналов                                        4

2 Лабораторная работа № 2. Дискретизация и восстановление

аналогового сигнала. Временное разделение уплотненной АИМ                     6

3 Лабораторная работа № 3. Исследование системы связи

с амплитудно-импульсной модуляцией                                                               9

4 Лабораторная работа № 4. Принцип работы устройства,

позволяющего осуществлять временное уплотнение каналов                        14

5 Лабораторная работа № 5. Изучение работы ИКМ кодека

и процесса преобразования сигналов в системе связи с ИКМ                        18

6 Лабораторная работа № 6. Исследование процессов коммутации

и оценка помехозащищенности систем связи с временным

разделением каналов, использующих сигналы с АИМ и ИКМ                       23

7 Лабораторная работа №7. Измерение параметров элементов

линейного тракта                                                                                                  28

8 Лабораторная работа №8.  Регенерация цифровых сигналов

при приёме                                                                                                            33

Список литературы                                                                                              40

 

 

                                                                                    Сводн. план 2012 г. поз. 155