АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 Кафедра телекоммуникационных систем

 

 

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

          (для студентов всех форм обучения специальностей 380240 – Многоканальные телекоммуникационные системы, 050719 – Радиотехника, электронника и телекоммуникации)

 

 

 

Алматы 2004

СОСТАВИТЕЛИ: Е.О. Нилова, А.К. Штунь. Многоканальные системы связи.. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов всех форм обучения специальностей 380240 – Многоканальные телекоммуникационные системы, 050719 — Радиотехника, электроника и телекоммуникации). – Алматы: АИЭС, 2005. – 29с.

 

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 специальности 380240 – Многоканальные телекоммуникационные системы всех форм обучения и для студентов обучающихся в бакалавриате по специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации.

Ил. 16, табл. 5, библиогр. – 9 назв.

 

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

Печатается по плану издания Министерства образования и науки Республики Казахстан на 2005 г.

 

 

 

© Алматинский институт энергетики и связи, 2005 г.

                                             Содержание                                                                  

Введение.................................................................................................. 4

1 Лабораторная работа №1. Исследование принципов работы основного оборудования.................................................................................. 5

2 Лабораторная работа №2. Исследование балансного модулятора в качестве детектора.................................................................................. 7

3 Лабораторная работа №3. Исследование ВЧ канала системы передачи с частотным разделение каналов....................................................... 11

4 Лабораторная работа №4. Дискретизация и восстановление аналогового сигнала. Временное разделение уплотненной АИМ................. 14

5 Лабораторная работа №5. Переходные помехи в ВРК-АИМ............ 18

6 Лабораторная работа №6. Исследование основных узлов в ИКМ... 21

7 Лабораторная работа №7. Исследование дельта-модулятора и дельта-демодулятора..................................................................................... 26

Список литературы

Введение

 

Методические указания предназначены к выполнению лабораторных работ по курсу «Многоканальные системы связи» для студентов специальности 3802 — Многоканальные телекоммуникационные системы всех форм обучения и для студентов, обучающихся в бакалавриате по специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации.

Данные методические указания необходимы для выполнения лабораторных работ на  стендах фирмы «Degem».

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) и цифровых систем передачи (ЦСП) с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

  

1 Лабораторная работа № 1. Исследование принципов работы основного оборудования.

 

1.1 Цель работы

 

Целью данной работы является исследование принципов действия, определение основных характеристик и приобретение навыков работы с генератором, модулятором и усилителем.

 

1.2 Вопросы для домашней подготовки

 

Изучить принцип работы генераторного оборудования, усилителя и модулятора.

 

1.3 Описание используемого оборудования

 

Внешний генератор (AUDIO GENERATOR Model 161), блок СОМ-3/3 содержит двойной балансный модулятор и  на блоке СОМ 3/2 усилитель на транзисторах. Кроме того, в данной работе используются частотомер, осциллограф и вольтметр переменного тока.

 

1.4 Порядок выполнения работы

 

1.4.1 Исследование работы генератора (AUDIO GENERATOR Model 161)

Подключить к выходу генератора осциллограф, рисунок 1.1.

 

 

 

 

 

С генератора подать синусоидальный сигнал частотой 1 кГц и напряжением 0,5-1 В.

Убедиться с помощью частотомера и вольтметра в правильности характеристик выходного сигнала. Зарисовать сигнал. Изменить частоту на 10 кГц и зарисовать форму сигнала.

Установить параметры выходного сигнала: частоту 1 кГц и напряжение 0,1 В.

Зарисовать форму сигнала. Все три графика разместить один под другим. Сделать выводы о том, как изменяется форма сигнала при изменении:

а) частоты сигнала,

б) напряжения.

1.4.2 Исследование работы усилителя на транзисторах

Подключить ко входу усилительного каскада на транзисторах СОМ 3/2 сигнал от внешнего генератора с частотой 1 кГц и амплитудой 0,5-1 В (рисунок 1.2).

 

К выходу усилителя подключить вольтметр переменного тока. Определить коэффициент усиления этого каскада. Для этого необходимо измерить уровни входного и выходного  напряжения. Зарисовать формы входного и выходного сигналов.

1.4.3 Исследование работы балансного модулятора

Собрать схему, изображенную на рисунке  1.3.

 

На вход несущей подать сигнал с параметрами: частота 450 кГц, напряжение 250 мВ. На вход модулирующего сигнала подать сигнал с параметрами: частота равна 10 кГц, напряжение 30 мВ. Зарисуйте сигнал на входе модулирующего сигнала, на входе несущего сигнала и на выходе схемы.

Изменяя амплитуду модулирующего колебания, заполните таблицу 1.1, где Р – это значение амплитуды от минимально возможного до максимального. U_вх - значение модулирующего сигнала, которое показывает вольтметр переменного тока при установке значений амплитуды от минимально возможного до максимального значения.

 

Таблица 1.1—Результаты измерений

Р	min	0,25max	0,5max	0,75max	max
Uвх
Uвых

 

Зарисовать сигналы на выходе схемы при минимальном значении амплитуды, максимальном и 0,5 от максимального значения.

 

1.5 Обработка результатов

 

В отчете должны быть представлены следующие графические материалы:

-                    рисунок форм сигнала с выхода генератора;

-                    рисунок форм входного и выходного сигналов усилителя;

-                    рисунки сигналов на выходе схемы модулятора;

-     расчет коэффициента усиления усилительного каскада на полевом транзисторе.

 

1.6 Контрольные вопросы

                                         

1.6.1 Какие основные требования предъявляются к генераторному оборудованию?

1.6.2 Назовите основные характеристики усилительных устройств.

1.6.3 Нарисовать и объяснить принцип работы схемы простейшего усилителя.

1.6.4 Виды модуляторов и их основные характеристики.

1.6.5 В чем заключается принцип работы балансного модулятора? Почему на его выходе отсутствует сигнал несущей частоты?

1.6.6 Что такое входное сопротивление балансного модулятора и его потери преобразования и как они рассчитываются?

 

2 Лабораторная работа № 2. Исследование балансного модулятора в качестве детектора.

 

2.1 Цель работы

 

Целью данной работы является изучение возможности детектирования балансного модулятора в качестве детектора АМ колебаний.

 

2.2 Вопросы для домашней подготовки

 

Необходимо изучить принципы детектирования АМ сигналов.

 

2.3 Описание используемого оборудования

 

Лабораторная установка содержит блоки СОМ-3/1, СОМ-3/2 и СОМ-3/3. На блоке СОМ-3/1 для работы необходимо использовать генератор несущей частоты, амплитудный модулятор и активный фильтр низких частот. Из блока СОМ-3/2 используется усилитель несущей частоты. Блок СОМ-3/3 содержит балансный модулятор и усилитель модулированного сигнала. Кроме этого, используется НЧ генератор звуковой частоты, осциллограф и вольтметр переменного тока.

 

2.4 Порядок выполнения работы

 

2.4.1 Собрать схему, представленную на рисунке 2.1.

2.4.2 К выходу генератора подключить осциллограф и убедиться в наличии колебаний несущей частоты. Зарисовать форму сигнала.

2.4.3 Подключить генератор несущей частоты на блоке СОМ-3/1 к  модулятору и с помощью вольтметра переменного тока измерить уровень выходного сигнала несущей частоты. Далее на генераторе установить его уровень, равный 250- 300 мВ.

2.4.4 На НЧ генераторе установить частоту модулирующего сигнала, равную 1 кГц. Установить амплитуду модулирующего сигнала такой, чтобы глубина модуляции выходного сигнала была равна 30%. Глубина модуляции определяется как отношение амплитуды модулирующего сигнала к амплитуде несущего колебания.

2.4.5 Изменяя частоту модулирующего колебания, снять зависимость выходного напряжения детектора от частоты модулирующего сигнала. Результаты занести в таблицу 2.1 и по этим данным построить АЧХ детектора.

Зарисовать вид сигнала при коэффициенте модуляции, равном 30 %, 100% и при глубине модуляции, когда возникают искажения выходного сигнала.

 

Таблица 2.1- Данные для построения АЧХ детектора

Fмод, кГц	Минимальное значение	Промежуточное значение 1*	Промежуточное значение 2*	Промежуточное значение 3*	Максимальное значение
Uвых, В
* Промежуточные значения берутся с равным интервалом.

 

Рисунок 2.1 — Схема для исследования балансного модулятора в качестве детектора

 

2.4.6 С помощью вольтметра переменного тока измерить значения модулирующего сигнала на входе и на выходе схемы. Данные занести в таблицу 2.2. По значениям таблицы построить АХ детектора, выражаемую зависимостью U_вых = f(U_вх).

 

Таблица 2.2—Значения модулирующего сигнала на входе и выходе схемы

Номер измерения	1	2	3	4	5	6	7
Uвх
Uвых

 

2.5 Обработка результатов

 

в отчет должны войти следующие графические материалы:

-         рисунок формы сигнала с выхода генератора;

-         АЧХ детектора;

-         вид модулированного сигнала при различных коэффициентах модуляции;

-         АХ детектора.

Так же необходимо сделать вывод о возможности использования балансного модулятора в качестве детектора и общие выводы по работе.

 

2.6 Контрольные вопросы

 

2.6.1  Нарисовать вид сигналов и их спектры:

а) несущий сигнал;

б) модулирующий сигнал;

в) сигнал на выходе схемы.

2.6.2        В чем заключается принцип работы балансного модулятора и двойного балансного модулятора?

2.6.3        Что такое индекс балансной модуляции? Какое максимальное значение он может принимать?

2.6.4         Чем объясняется возможность применения балансных схем в качестве детектора?

2.6.5        В чем преимущества передачи ОБП без несущего колебания?

2.6.6        Для чего необходим ФНЧ на выходе балансной схемы?

3 Лабораторная работа №3. Исследование ВЧ канала системы передачи с частотным разделением каналов.

 

3.1 Цель работы

 

Целью данной работы является изучение принципов работы ВЧ канала СП с ЧРК и экспериментальное исследование его основных параметров и характеристик.

 

3.2 Вопросы для домашней подготовки

 

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

 

3.3 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.

 

3.4 Порядок выполнения работы

 

3.4.1 Собрать схему, представленную на рисунке 3.1.

3.4.2 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.

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.5 Повторить действия пункта 3.4.4 для следующих точек:

-      выход первого смесителя демодулятора;

-      выход ФНЧ демодулятора.

3.4.6 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 3.1 и построить график.

 

Таблица 3.1— 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

 

3.4.7 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 3.2 и построить АЧХ канала передачи.

 

Таблица 3.2— Данные для построения АЧХ канала передачи

Fвх, кГц	0	Промежуточное значение *1	Промежуточное значение *2	Промежуточное значение *3	Промежуточное значение *4	Промежуточное значение *5	Промежуточное значение *6	10
Uвых, В
* Промежуточные значения берутся с равным интервалом.

 

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

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

 

3.5 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.

 

3.6 Контрольные вопросы

 

3.6.1      Принцип действия МСП с ЧРК.

3.6.2      Для чего необходим ФНЧ на выходе смесителя?

3.6.3      Какие существуют стандартные группы каналов и какой диапазон частот они занимают?

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

3.6.5      Из каких соображений должны выбираться несущие частоты соседних каналов?

3.6.6      Фильтровый и фазоразностный методы формирования ОБП.

3.6.7      Как рассчитать число фильтров при применении многократного группопреобразования?

4 Лабораторная работа № 4. Дискретизация и восстановление аналогового сигнала. Временное разделение уплотненной АИМ.

 

4.1 Цель работы

 

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

 

4.2 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.

 

4.3 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.

 

4.4 Порядок выполнения работы

 

4.4.1 Построить 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.

4.4.2 Собрать схему, рисунок 4.1.

 

 

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

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

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

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

4.4.6 Собрать схему, изображенную на рисунке 4.2.

4.4.7 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.

4.4.8 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 уменьшить частоту входного сигнала на входе 1 до 1,5 кГц. Зарисуйте формы выходных сигналов.

 

 

 

 

4.4.9 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.

 

4.5 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.

 

4.6 Контрольные вопросы

 

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

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

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

4.6.4        Что необходимо сделать для восстановления исходного сигнала?

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

4.6.6        Из каких соображений определяется частота дискретизации исходного сигнала?

5 Лабораторная работа №5. Переходные помехи в ВРК-АИМ.

 

5.1 Цель работы

 

Целью данной работы является экспериментальное исследование переходных помех, возникающих в многоканальных системах передачи с ВРК-АИМ.

 

5.2 Вопросы для домашней подготовки

 

Повторить способы получения АИМ сигнала и его основные параметры. Повторить первичные параметры линии связи. Изучить переходные процессы в цепях с реактивными элементами и причины возникновения переходных помех.

 

5.3 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, резистор, конденсатор. Также используется генератор НЧ, вольтметр переменного тока и двухканальный осциллограф.

 

5.4 Порядок выполнения работы

 

5.4.1 Соберите схему, показанную на рисунке 5.1.

5.4.2 Подсоедините вход счетчика модулятора синхронизации к выходу генератора синхроимпульсов 160 кГц. Подсоедините оба электрода управления ключем 1 к выходу «0» счетчика модулятора синхронизации, а оба электрода ключа 2 к выходу «1». С помощью осциллографа измерить длительность импульса на гнезде «0» модулятора. Используя два канала осциллографа, зарисовать взаимное расположение  импульсных сигналов на гнездах «0» и «1».

5.4.3 Определить задержку импульса на гнезде «1» относительно импульса гнезда «0».Величину задержки определяем с помощью осциллографа между задним фронтом импульса на гнезде «0» и передним фронтом импульса на гнезде «1». Далее повторить измерения для всех последующих гнезд от «2» до «9» относительно  гнезда «0». Величина задержки при переходе к соседнему гнезду должна увеличиваться на величину длительности импульса.

 

 

5.4.4 Подсоедините синусоидальный сигнал частотой 2 кГц и размахом 8 В ко входу 1, а вход 2 заземлите. Резистор R2 и конденсатор С1 моделируют характеристики линии передачи. Зарисуйте формы выходных сигналов выходов 1 и 2 один под другим и с помощью вольтметра переменного тока измерьте напряжение на них. Переключая проводник управления ключами Кл.2 поочередно к гнездам «2»…»9», зарисовать форму выходного сигнала и измерить уровень напряжения сигнала на выходе 2.

5.4.5 По результатам измерений рассчитать величину относительной переходной помехи

.

5.4.6 Повторить измерения, заменяя конденсатор С1 на С2, а затем С3. По результатам измерений построить график зависимости величины относительной переходной помехи от величины времени задержки между импульсами гнезда «0» и соответствующего гнезда. Все три кривые для разных конденсаторов построить на одном графике.

5.4.7 Подключить вход осциллографа к конденсатору. Развертку осциллографа сделать такой, чтобы один импульс АИМ сигнала занимал весь экран осциллографа. Наблюдать этот импульс при отключенном конденсаторе, при подключенном С1, затем С2, а потом С3. Зарисовать эти импульсы и сделать вывод о причине возникновения переходных помех и их зависимости от величины времени задержки.

 

5.5 Обработка результатов

 

В отчет должны войти:

-         рисунок взаимного расположения  импульсных сигналов на гнездах «0» и «1»;

-         формы выходных сигналов выходов 1 и 2 один под другим;

-         рисунок форм выходных сигналов в гнездах «2»… «9»

-         график зависимости величины относительной переходной помехи от величины времени задержки между импульсами гнезда «0» и соответствующего гнезда;

-         рисунки сигналов на выходе схемы при различных конденсаторах;

-         рассчитать величину относительной переходной помехи.

 

5.6 Контрольные вопросы

 

5.6.1   Назовите основные причины возникновения переходных помех.

5.6.2   Почему величина переходных помех уменьшается при увеличении времени задержки между импульсами?

5.6.3   Объясните, почему при увеличении емкости конденсатора уменьшается уровень сигнала в основном канале?

5.6.4   Показать графически, чем будет определяться уровень сигнала помехи в смежном канале.

5.6.5   К чему приводят переходные помехи в каналах связи?

5.6.6   Какие меры принимаются для уменьшения влияния и уровня переходных помех?

6 Лабораторная работа № 6. Исследование основных узлов системы ИКМ.

 

6.1 Цель работы

 

Изучить принцип действия некоторых основных узлов системы ИКМ

 

6.2 Вопросы для домашней подготовки

 

Изучить принцип линейного преобразования аналогового сигнала в цифровую форму, а также принципы кодирования, принцип работы кодеров и декодеров системы ИКМ.

 

6.3 Описание используемого оборудования

 

В данной лабораторной работе используются блоки СОМ 6А/1, СОМ 6А/2, СОМ 6А/3, СОМ 6В/1, СОМ 6В/2 и СОМ 6В/3. СОМ 6В/1 содержит элементы схемы выделителя абсолютной величины входного напряжения и его знака, сдвиговый регистр, источники тока. СОМ 6В/2 содержит двоичный счетчик и параллельно-последовательный преобразователь. СОМ 6А/1 содержит модулятор синхронизации, генератор синхроимпульсов. СОМ 6А/2 содержит элементы схемы дискретизации и запоминания АИМ сигналов. Из блока СОМ 6А/3 необходим инвертор. Также в работе используются НЧ генератор синусоидального сигнала, цифровой вольтметр и осциллограф.

 

6.4 Порядок выполнения работы

 

6.4.1 Исследование схемы выделителя абсолютной величины входного напряжения и его знака

Собрать схему на рисунке 6.1 Элементы этой схемы входят в состав блока СОМ 6В/1. На вход схемы выделителя подать с генератора НЧ синусоидальное напряжение частотой 1 кГц и размахом 1 В. Зарисовать один под другим входной сигнал, напряжение на выходе компаратора и на входе выделителя. Для данной схемы выходное напряжение . В том случае если между выходом компаратора К1 и последующей схемой включить инвертор G2 из блока СОМ 6В/3, то выходной сигнал будет равен . Зарисовать сигналы в тех же точках и для этого случая. Зарисовать сигналы при различных значениях U_вх при минимальном значении, максимальном и три точки промежуточных значений, взятых с равным интервалом.

6.4.2 Исследование работы семиступенчатого сдвигового регистра и генератора ступенчатой функции

Семиступенчатый сдвиговый регистр управляет источниками тока, на которых реализован цифро-аналоговый преобразователь. Собрать схему, рисунок 6.2.

 

 

Рисунок 6.1 — Схема выделителя абсолютной величины входного напряжения и его знака

Сигналы «0» и «4» подаются счетчиком  синхронизации модулятора в блоке СОМ 6А/1, подсоединенном как пятиступенчатый счетчик (при выходе «5», подсоединенном ко входу R). На вход модулятора подается сигнал 40 кГц с генератора синхроимпульсов.

Зарисовать временные диаграммы сигналов синхронизации в следующих точках: 160 кГц (CL), входе данных D (EN), входе сброса R (PS), а так же выходах Q1 – Q7 семиступенчатого сдвигового регистра.

6.4.3 Собрать схему на рисунке 6.3 К выходам Q1 – Q7 семиступенчатого сдвигового регистра подключить соответствующие входы управления источников тока СI1-CI7. На блоке СОМ 6В/1 переключатель должен стоять в положении «линейная».

Зарисовать временную диаграмму напряжения на резисторе R3. Напряжение на нем немного запаздывает по отношению к генератору синхроимпульсов частотой 80 кГц. Это осуществляется с помощью схемы задержки на входе CL сдвигового регистра.

6.4.4 Схема дискретизации и запоминания АИМ сигнала добавляется ко входу ИКМ кодера для улучшения частотной характеристики системы ИКМ. Таким образом на вход системы подается не сам аналоговый сигнал, а АИМ сигнал со схемой запоминания. Собрать схему 6.4.

 

 

 

Рисунок 6.2 — Схема для исследования семиступенчатого сдвигового регистра

 

 

 

 

 

Рисунок 6.3 — Схема генератора ступенчатой функции

Подсоединить синусоидальный сигнал частотой 1 кГц, с размахом 2 В ко входу схемы дискретизации и запоминания АИМ сигнала. Посмотреть с помощью осциллографа сигнал на выходе схемы. Зарисовать сигнал на входе и выходе схемы один под другим. Увеличить частоту сигнала на входе и обратить внимание, при какой частоте выходной сигнал станет сильно искаженным. Записать эту частоту и зарисовать искаженный сигнал.

 

6.5 Обработка результатов

 

-      рисунок сигналов на выходе компаратора и на входе выделителя;

_-       сигналы при различных значениях U_вх;

-      временные диаграммы сигналов синхронизации в следующих точках: 160 кГц (CL), входе данных D (EN), входе сброса R (PS), а также выходах Q1 – Q7 семиступенчатого сдвигового регистра;

-      временная диаграмма напряжения на резисторе R3;

-      рисунок сигналов на входе и выходе схемы один под другим;

-      вид искаженного сигнала.

 

6.6 Контрольные вопросы

 

6.6.1    Объясните принцип импульсно-кодовой модуляции.

6.6.2    Для чего в схеме необходим выделитель абсолютной величины входного сигнала и его знака?

6.6.3    В чем принцип действия сдвигового регистра?

6.6.4    Для чего в кодере необходим сигнал ступенчатой функции? Каким образом происходит его формирование?

6.6.5    Почему схема дискретизации и запоминания АИМ сигнала улучшает частотную характеристику кодера?

6.6.6    Что такое линейное и нелинейное кодирование?

7 Лабораторная работа №7. Изучение работы дельта-модулятора и Дельта демодулятора

 

7.1 Цель работы

 

Изучить работу дельта-модулятора.

 

7.2 Вопросы для домашней подготовки

 

Изучить принципы дельта-модуляции.

 

7.3 Описание используемого оборудования

 

В этом эксперименте будут использованы блоки CОM-6A/1 и CОM-6C/1. Они запитываются напряжением +12 В от источни­ка питания А, напряжением-12  В от источника питания В и напряжением - 5 В от источника питания F.

 

7.4 Порядок выполнения работы

 

7.4.1 Проверка работы генератора ступенчатой функции. Для этого необходимо на блоке CОM-6C/1 присоединить каждый из управляющих входов ST1- ST4 поочередно к логической "1".

Проверьте влияние управления балансировкой генератора ступенчатой функции на напряжение на выходе.

Подсоедините вход полярности к логической "1" (+ 5 В) и повторите измерения.

7.4.2 Проверка работы интегратора. Соберите схему, показанную на рисунке 7.1.

 

Зарисуйте формы сигналов генератора синхроимпульсов частатой 20 кГц и на выходе интегратора V₀ один под другим. Увеличьте частоту до 40 кГц и тоже зарисуйте сигналы.

7.4.3 Исследование работы дельта-модулятора

Соберите интегрирующий дельта-модулятор, показанный на рисунке 7.2.

 

Сначала испытайте модулятор, подсоединяя сигналы к его входам, которые образуют особого рода выходные сигналы и которые дадут возможность понять работу модулятора.

Подайте на вход напряжение 0 В и зарисуйте формы сиг­налов в следующих точках (один под другим): выход интег­ратора (Vi), CL_I, Q_I и выход компаратора.

Изображение сигнала на выходе интегратора, которое по­лучается на экране осциллографа, будет, вероятно, неустой­чивым. Это обусловлено тем фактом, что ступенька при увели­чении напряжения не равна ступеньке при его уменьшении.

Для того, чтобы сделать изображение устойчивым, необхо­димо уравнять величины ступенек путем регулировки стереобаланса генератора ступенчатой функции.

Огибающая сигнала, полученного на выходе интегратора, должна быть постоянным напряжением, как показано на рисунке 7.3

 

 

Рисунок 7.3 —Форма сигнала на выходе интегратора

 

Отрегулируйте стереобаланс генератора ступенчатой фу­нкции для того, чтобы получить сигнал с огибающей в виде постоянного напряжения.

7.4.4 Замените генератор синхроимпульсов частотой 20 кГц на генератор синхроимпульсов частотой 80 кГц. Подсоедините генератор синхроимпульсов частотой 20 кГц ко входу модуля­тора. Зарисуйте формы сигналов в следующих точках: СL_I, Vi и  Vi - на том же самом графике,  выход компаратора и Q_I.

7.4.5 Изучение работы дельта-демодулятора. Соберите дельта-демодулятор, показанный на рисунке 7.4. Подсоедините генератор синхроимпульсов частотой 20 кГц ко входу ДМ и зарисуйте формы сигналов в следующих точках: CL1,Q1 и выходе интегратора.

 

 

7.5 Обработка результатов

-      рисунок формы сигналов генератора синхроимпульсов частой 20 кГц и 40 кГц и на выходе интегратора V₀ один под другим;

-      рисунок формы сиг­налов в следующих точках дельта-модулятора (один под другим): выход интег­ратора (Vi), CL_I, Q_I и выход компаратора;

-      рисунок формы сигналов в следующих точках дельта-демодулятора: СL_I, Vi и  Vi на том же самом графике,  выход компаратора и Q_I.

 

7.6 Контрольные вопросы

7.6.1  В чем заключается принцип дельта-модуляции?

7.6.2  Объясните принцип работы дельта-демодулятора.

7.6.3  В чем отличие дельта-модуляции от ИКМ?

7.6.4  В чем заключается принцип адаптивной дельта-модуляции?

7.6.5  Причины появления шумов квантования при дельта-модуляции.

7.6.6  Из-за чего возникает перегрузка по крутизне при дельта-модуляции?

 

 

Список литературы 

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

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

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

Дополнительный план 2005 г., поз. 48