АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 Кафедра телекоммуникационных систем

  

 

МОБИЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИи И ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов специальности 5В0719 –

Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

 

Алматы 2010

СОСТАВИТЕЛИ: Киргизбаева А.У., Закижан З.З.. Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В0719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АИЭС, 2010. –       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 специальности 5В0719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации.

 

Введение 

Методические указания предназначены к выполнению лабораторных работ по курсу «Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи» для студентов, обучающихся в бакалавриате по специальности 5В0719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникаций.

В настоящий сборник включены работы, целью которых является изучение основных элементов линейного тракта при передаче импульсных сигналов; ознакомление с искажениями принимаемого сигнала на выходе линии связи при передаче кодовых последовательностей; изучение линейных кодов, регенерация цифровых сигналов.

1 Лабораторная работа. Измерение параметров элементов линейного тракта

 

1.1 Цель работы:

Приобретение основных навыков, исследование характеристик основных элементов линейного тракта.

 

1.2 Описание используемого оборудования

 

Установка «Линейный тракт цифровой системы передачи» предназначена для проведения лабораторно-практических занятий по курсу «Мобильные системы передачи».

 

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 1 - Внешний вид установки

 

1.3   Программа работы

 

1.4  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 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 1 - Результаты наблюдений

Полоса пропускания

1

2

3

f ,  Гц

 

 

 

 

1.5  Измерение затухания линии связи

 

При измерении затухания линии используются:

- генератор синусоидального сигнала;

- линия связи, расположенная на средней панели;

- осциллограф.

Схема соединений изображена на рисунке 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 2;

          - произведите те же измерения для 2 и 3 затухания.

 

Т а б л и ц а 2 - Результаты наблюдений

Затухание

1

2

3

Uвых В

 

 

 

Затухание дБ

 

 

 

Рассчитать значение затуханий по формуле:

 

  .

Запишите рассчитанное значение в таблицу 2.

 

         1.6 Исследование усилителя с АРУ

 

1.6.1 Снятие амплитудной характеристики усилителя с АРУ

Амплитудная характеристика показывает зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного сигнала

 

Uвых = F(Uген) .

 

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 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 3;

          - изменяя напряжение на генераторе от 0,1 В до 2 В, замерить напряжение на выходе усилителя, полученные значения записать в таблицу 3.

 

Т а б л и ц а 3 - Результаты наблюдений

Uген, В

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1

1,5

2

Uвых, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным таблицы 3 построить график зависимости Uвых = F(Uген).

 

1.6.2 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 4.

Рисунок 4 - Схема соединений

 

Рисунок 5 - Схема подключения приборов

 

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»;                 

 

1.7 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.

 

1.8 Контрольные вопросы

 

1.8.1 Характеристики основных элементов линейного тракта.

1.8.2 Определение пропускной способности.

1.8.3 Нарисовать зависимость затухания от частоты.

1.8.4 Характеристики линий связи.

1.8.5 На что влияет важнейший показатель линии связи полоса пропускания.


 

2 Лабораторная работа. Исследование влияния параметров линейного тракта при передаче импульсных сигналов

 

 

2.1 Цель работы:

Исследование изменения формы импульсного сигнала при передаче его по каналам связи с различной полосой пропускания.

 

2.2 Программа работы

 

2.2.1  Определение основных параметров тестовых импульсов

При исследовании используются:

- формирователь тестовых импульсов, расположенный на левой панели;

- синхронизация осциллографа, расположенная на левой панели;

- осциллограф с внешней синхронизацией.

 

Формирователь вырабатывает три тестовых сигнала F1, F2 и F3. Вы должны определить основные параметры тестовых сигналов:

-  период;

-  частоту;

-  длительность импульса;

-  скважность;

-  амплитуду.

 

Последовательность подключения:

- подключите выход формирователя тестовых импульсов к входу канала А осциллографа;

- подключите выход «синхронизации осциллографа», расположенный на левой панели установки, к входу внешней синхронизации осциллографа.

Схема соединений изображена на рисунке 6.

                                                                                                                

Рисунок 6 - Схема соединений

 

Последовательность исследования:

- установите тестовый импульс F1;

- зарисуйте осциллограмму импульса.

 

По осциллограмме определите основные параметры:

-  период (T);

-  длительность (τ);

-  амплитуду (Um);

- рассчитайте:

- частоту (f);

- скважность (q).

- все основные параметры занесите в таблицу 1;

- повторите измерения для тестовых импульсов F2 и F3.

 

Т а б л и ц а 5 - Результаты наблюдений

Тестовый импульс

F1

F2

F3

T

 

 

 

τ

 

 

 

Um

 

 

 

f

 

 

 

q

 

 

 

 

2.2.2 Построение спектра тестовых импульсов

Алгоритм приближённого построения ПППИ (периодическая последовательность прямоугольных импульсов):

 1) рассчитать постоянную составляющую:

 ;     

2) рассчитать частоты, на которых огибающая спектра пересекает ось абсцисс:

  ;

3) рассчитать экстремумы огибающей спектра:

 

   ;

4) определить частоты составляющих спектра

   ;

5) построить спектр –

общий спектр изображён на рисунке 7.

Рисунок 7 - Общий спектр

 

По алгоритму постройте спектр тестовых сигналов F1, F2 и F3.

Определите диапазон частоты, в которой сосредоточено 80% и 95% энергии.

 

2.2.3 Исследование прохождения импульсов с разными спектрами через линию связи с разными полосами пропускания

 

При исследовании используются:

- формирователь тестовых импульсов, расположенный на левой панели;

- синхронизация осциллографа, расположенная на левой панели;

- линия связи, расположенная на средней панели;

- осциллограф с внешней синхронизацией.

Схема соединений изображена на рисунке 8.

 

Рисунок 8 - Схема соединений

 

Последовательность подключения:

- подключите выход формирователя тестовых импульсов (КТ4 левой панели) к каналу А осциллографа;

- подключите выход синхронизации осциллографа, расположенный на левой панели установки, к входу внешней синхронизации осциллографа;

- соедините выход формирователя тестовых импульсов (КТ4 левой панели) с входом линии связи (КТ1 средней панели);

- подключите выход линии связи к каналу Б осциллографа (КТ3 средней панели).

 

Последовательность исследования:

- установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 1;

- установите тестовый импульс F1, зарисуйте осциллограмму на выходе линии связи (КТ3 средней панели);

- зарисуйте осциллограммы для положений переключателя «полоса пропускания» 2 и 3.

- повторите измерения для тестовых импульсов F2 и F3.

 

2.3 Содержание отчёта

Отчет должен содержать: цель, схематический рисунки, таблицы результатов наблюдений,  выводы по работе. Осциллограммы тестовых импульсов, расчёт спектров тестовых импульсов. Осциллограммы сигналов на выходе линии связи для 3-х положений переключателя «полоса пропускания» (для всех 3-х тестовых импульсов F1, F2 и F3)

 

2.4 Контрольные вопросы

 

2.4.1 Основные параметры тестовых сигналов.

2.4.2 Принцип работы формирователя тестовых импульсов.

2.4.3 Дать определение огибающей спектра.

2.4.4 Нарисовать осциллограммы тестовых импульсов.

2.4.5 Рассчитать экстремумы огибающей спектра и дать определение огибающей спектра.

 

3 Лабораторная работа. Особенности передачи двухполярных кодовых последовательностей через линию связи

 

3.1 Цель работы:

Получить представление об особенностях искажений принимаемого сигнала на выходе линии связи при передаче кодовых последовательностей.

 

3.2     Программа работы

3.2.1 Формирование передаваемого сигнала

 

Соберите схему, изображённую на рисунке 9.

 

Рисунок 9 - Схема соединений

 

Рисунок 10 - Схема исследований

 

Последовательность соединений:

― гнездо «метки времени» подключите к входу канала А осциллографа;

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

― гнездо КТ1 (левая панель) подключите к входу канала Б осциллографа;

― переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

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

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

― переключатель канала Б «Вольт/дел» установите в положение 2 В.

 

Последовательность исследования:

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 6;

 

Т а б л и ц а 6

Y1

Y2

Y3

Y4

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

 

 

― осциллограмму меток времени установите ниже осциллограммы на выходе мультиплексора;

Рисунок 11 - Метки времени

 

― с помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвиньте осциллограмму так, чтобы был видны все 4 восьмибитовых потока;

― зарисуйте осциллограмму канала Б.

 

 

3.2.2 Исследование сигнала на выходе линии связи

 

Последовательность соединений:

― гнездо «метки времени» подключите к входу канала А осциллографа;

― 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 входу канала Б осциллографа;

― установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

― установите  переключатель «затухание» в положение 1;

 

Рисунок 12 - Схема соединений

 

Последовательность исследования:

― переключатель входа осциллографа установить в положение     ;

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

― переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

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

― переключатель канала Б «Вольт/дел» установите в положение 2 В;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 7;

 

Т а б л и ц а 7

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

 

― зарисуйте осциллограмму канала Б;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 8;

 

Т а б л и ц а 8

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

 

― зарисуйте осциллограмму канала Б;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 9;

 

Т а б л и ц а 9

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

 

― зарисуйте осциллограмму канала Б;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 10;

 

Т а б л и ц а 10

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

 

 

― зарисуйте осциллограмму канала Б;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 11;

 

Т а б л и ц а 11

Y1

Y2

Y3

Y4

 

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

 

― зарисуйте осциллограмму канала Б.

 

 

3.2.3 Распознавание кода после прохождение линии связи

 

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 КТ8 (правая панель) подключите к входу канала Б осциллографа;

― установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

― установите  переключатель «затухание» в положение 1;

― установите  код NRZ.

 

Рисунок 13 - Схема соединений

 

Последовательность исследования:

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

― переключатели «Вольт/дел» установите в положение 2 В;

 
― переключатели входов осциллографа установить в положение        ;

― лучи осциллографа установить на одном уровне посередине экрана;

― переключатели входов осциллографа установить в положение    ;

― переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

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

― переключатели «Вольт/дел» установите в положение 2 В;

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 12;

 

Т а б л и ц а 12

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

 

 

― порог срабатывания установите 2 В;

― установите  переключатель «полоса пропускания» в положение 3;

― установите  переключатель «затухание» в положение 1;

― запишите в таблицу 13 коэффициент ошибок для кода NRZ;

― не меняя схемы подключения, запишите коэффициенты ошибок для всех остальных кодов.

 

Т а б л и ц а 13

Код

Коэффициент ошибок

NRZ

 

AMI

 

B3ZS

 

CMI

 

PST

 

 

3.3 Содержание отчёта

Отчет должен содержать: цель, схематический рисунки, таблицы результатов наблюдений,  выводы по работе. Осциллограммы сигналов на входе/ выходе формирователя кода. Осциллограммы сигналов на выходе линии для всех значений передаваемых кодовых комбинаций.

 

3.4 Контрольные вопросы

 

3.4.1 Дать определение регенерации цифрового сигнала.

3.4.2 Зарисовать осциллограммы сигналов на входе/выходе формирователя кода.

3.4.3 Дать определение коэффициенту ошибок.

3.4.4 Объяснить  по осциллограммам о смещении уровней «1» и «0» при передаче различных кодовых комбинаций.

3.4.5 Дать определение метки времени. 

 

4 Лабораторная работа. Изучение линейных кодов: NRZ и AMI, биполярного кода с замещением трёх нулей (B3ZS), манчестерского кода (CMI), парноизбирательного троичного кода (PST)

 

4.1 Цель работы:

Сравнение помехозащищённости линейных кодов при прохождении сигналов через линии связи с различными параметрами.

 

4.2 Описание используемой установки:

- источник передаваемого кода;

- формирователь линейных кодов (линейный кодер);

- линейный усилитель;

- эквивалент линии связи с переключаемыми параметрами;

- блок регенерации принятого сигнала;

- блок выделения тактовой частоты;

- индикатор принятого кода;

- блок подсчёта ошибок.

На левой панели установки (см. рисунок 14) расположен формирователь передаваемого кода, который включает в себя:

 

Рисунок 14

 

─ четыре восьмиразрядных регистра с возможностью параллельной записи информации, представляющей собой четыре цифровых сигнала;

─ мультиплексор, выполняющий побайтовое объединение четырёх цифровых сигналов в единый поток. Коэффициент мультиплексирования равен четырём;

─ линейный кодер, который преобразует объединённый поток в один из выбранных кодов:

● без возврата к нулю (NRZ);

● чередующей полярностью импульсов (AMI);

● биполярный код с замещением трёх нулей (B3ZS);

● манчестерский код (CMI);

● парноизбирательный троичный код (PST);

─ формирователь импульсов управления, который вырабатывает импульсные сигналы для считывания информации  с регистров Y1, Y2, Y3 и Y4, управления работой мультиплексора и синхронизации генератора тактовых импульсов, необходимых для работы формирователя линейных кодов;

─ генератор меток времени (см. рисунок 15), предназначенных для визуального индикации:

 ● начала цикла объединённого потока;

 ● начала байта цифрового сигнала;

 ● начала каждого бита.

Рисунок 15 -  Метки времени

 

─ выход для синхронизации осциллографа, позволяющий просматривать поочерёдно потоки цикла Y1, Y2, Y3 и Y4. Выход этого блока подключается к входу внешней синхронизации осциллографа.

─ формирователь тестовых импульсов вырабатывает три варианта импульсных сигналов со следующими параметрами:

● период (T) равен 16 мс;

● частота (f) равна 62,5 Гц;

● амплитуда (Um) равна 5 В;

● длительность (τ) равна:

                             ◊ F1 = 0,125 мс;

                             ◊ F2 = 0,25 мс;

                               ◊ F3 = 0,5 мс;

● скважность (q) равна:

                             ◊ F1 = 128;

                             ◊ F2 = 64;

                               ◊ F3 = 32.

 

На средней панели установки (см. рисунок 16) расположен эквивалент линии связи, который включает в себя:

 

Рисунок – 16

 

─ линейный усилитель, который усиливает мощность передаваемого сигнала с коэффициентом усиления по напряжению равным 1;

─ эквивалент линии связи с изменяемыми параметрами:

● полоса пропускания:

                   1) 1100 Гц;

                   2) 2050 Гц;

                   3) 9000 Гц;

         

● затухание:

                   1) 1,5 дБ;

                   2) 9 дБ;

                   3) 18 дБ;

● генератор шума с регулируемым уровнем.

 

На правой панели установки (см. рисунок 17) расположена приёмная часть, которая включает в себя:

Рисунок 17

 

─ усилитель с АРУ (автоматической регулировкой уровня);

─ устройство выделения тактовой частоты:

● выпрямитель;

● узкополосный фильтр;

● контур ударного возбуждения;

● формирователь тактовых импульсов;

─ схема решения с изменением порога срабатывания от -5 до +5 В;

─ индикатор принятого кода, зелёным светом загораются правильно принятые импульсы (присутствующие на передаче), красным светом не правильно принятые (отсутствующие на передаче);

─ блок подсчёта ошибок показывает процент ошибок в линии.

 

Для проведения лабораторных занятий из внешних измерительных приборов требуется двухканальный осциллограф с полосой 20 МГц.

 

4.2.1  Программа работы

 

В таблице 14 приведены пять вариантов заданий

 

Т а б л и ц а 14

Вариант

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

2

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

3

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

4

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

5

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

 

4.2.2 Расчётная часть

 

Запишите свой вариант задания в таблицу 15 и переведите в код NRZ и AMI.

Т а б л и ц а 15

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

NRZ

1

1

-1

1

1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

AMI

1

-1

0

1

-1

1

-1

0

1

0

-1

1

-1

0

0

1

0

-1

1

-1

0

0

0

1

-1

0

1

0

0

-1

0

1

Зарисуйте кодированный цикл.

 

4.2.3 Практическая часть

 

Соберите схему исследований, изображённую на рисунке 19.

 

 

Рисунок 19 - Схема исследований

 

Последовательность исследования:

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице1 для вашего варианта;

― с помощью ручки синхронизация осциллографа, расположенной на левой панели установки, можно легко рассмотреть весь цикл мультиплексированного потока;

― установите код NRZ;

― настройте осциллограф, чтобы на экране был виден первый 8 битовый поток (Y1);

― зарисуйте осциллограмму;

― с помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму, зарисуйте осциллограммы потоков Y2, Y3 и Y4;

― установите код AMI;

― зарисуйте осциллограммы потоков Y1, Y2, Y3 и Y4.

 

4.2.4 Пример выполнения

 

Вариант задания:

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

 

 

Переводим заданную последовательность в коды NRZ и AMI и записываем в таблицу

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

NRZ

1

1

-1

1

1

1

1

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

1

-1

1

1

1

-1

-1

-1

1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

AMI

1

-1

0

1

-1

1

-1

0

1

0

-1

1

-1

0

0

1

0

-1

1

-1

0

0

0

1

-1

0

1

0

0

-1

0

1

 

Нарисуем сигнал на выходе кодера рисунок 20.

 

Рисунок 20

 

Собираем схему измерений (см. рисунок 19).

Устанавливаем на регистрах заданную кодовую комбинацию.

На кодере выбираем линейный код NRZ.

Осциллограф настраиваем так, чтобы был виден Y1.

Y1

Зарисовываем осциллограмму.

С помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки, передвигаем осциллограмму, и зарисовываем все остальные потоки Y2, Y3, Y4.

 

 

 

 

                Y2                                            Y3                                          Y4

 

На кодере выбираем линейный код AMI.

Зарисовываем осциллограммы потоков Y1, Y2, Y3 и Y4.

 

Y1

               

 

 

 

   Y2                                          Y3                                                Y4

 

4.3 Изучение линейного биполярного кода с замещением трёх нулей (B3ZS)  с различными параметрами.

 

4.3.1 Программа работы

В таблице 16 приведены пять вариантов заданий.

 

Т а б л и ц а 16

Вариант

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

2

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

3

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

4

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

5

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

 

4.3.2 Расчётная часть

Запишите свой вариант задания в таблицу 17 и переведите в код B3ZS.

 

Т а б л и ц а 17

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

B3ZS

1

-1

0

1

-1

1

-1

0

1

0

-1

1

0

0

1

0

0

-1

1

-1

0

0

-1

0

1

0

-1

0

0

1

0

-1

 

Зарисуйте кодированный цикл.

 

 

4.3.3 Практическая часть

 

Снять осциллограммы с выхода декодера. Для этого соберите схему исследований, изображённую на рисунке 21.

Рисунок 21 - Схема исследований

 

Последовательность исследования:

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице16 для вашего варианта;

― установите код B3ZS;

― настройте осциллограф, чтобы на экране был виден первый 8 битовый поток (Y1);

― зарисуйте осциллограмму;

― с помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму, зарисуйте осциллограммы потоков Y2, Y3 и Y4.

 

4.3.4 Пример выполнения

 

Вариант задания:

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

 

Переводим заданную последовательность в код B3ZS и записываем в таблицу

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

B3ZS

1

-1

0

1

-1

1

-1

0

1

0

-1

1

0

0

1

0

0

-1

1

-1

0

0

-1

0

1

0

-1

0

0

1

0

-1

 

Нарисуем сигнал на выходе кодера рисунок 22.

Рисунок  22 - Сигнал на выходе кодера

 

Собираем схему измерений (см. рисунок 21).

Устанавливаем на регистрах заданную кодовую комбинацию.

На кодере выбираем линейный код B3ZS.

Осциллограф настраиваем так, чтобы был виден Y1.

Y1

 

Зарисовываем осциллограмму.

С помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму и зарисовываем все остальные потоки Y2, Y3, Y4.

 

 

 

 

 

 


                           

            Y2                                          Y3                                          Y4

 

4.4 Изучение линейного манчестерского кода

 

4.4.1 Программа работы

В таблице 18 приведены пять вариантов заданий.

 

Т а б л и ц а 18

Вариант

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

2

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

3

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

4

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

5

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

 

4.4.2 Расчётная часть

Запишите свой вариант задания в таблицу 19 и переведите в манчестерский код (CMI).

 

Т а б л и ц а 19

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CMI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зарисуйте кодированный цикл.

 

4.4.3 Практическая часть

Снять осциллограммы с выхода декодера. Для этого соберите схему исследований, изображённую на рисунке 23.

Рисунок 23 - Схема исследований

 

Последовательность исследования:

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 23 для вашего варианта;

― установите код CMI;

― настройте осциллограф, чтобы на экране был виден первый 8 битовый поток (Y1);

― зарисуйте осциллограмму;

― с помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму, зарисуйте осциллограммы потоков Y2, Y3 и Y4.

 

4.4.4 Пример выполнения

 

Вариант задания:

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

 

Переводим заданную последовательность в манчестерский код (CMI) и записываем в таблицу

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

 

CMI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нарисуем сигнал на выходе кодера рисунок 24.

Рисунок 24 - Сигнал на выходе кодера

 

Собираем схему измерений (см. рисунок 23).

Устанавливаем на регистрах заданную кодовую комбинацию.

На кодере выбираем линейный код CMI.

Осциллограф настраиваем так, чтобы был виден Y1.

 

Y1

Зарисовываем осциллограмму.

С помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму и зарисовываем все остальные потоки Y2, Y3, Y4.

 

 

 

 

 

 


                                 

       Y2                                          Y3                                        Y4

 

4.5 Изучение линейного парно избирательного троичного кода (PST)

 

4.5.1  Программа работы

В таблице 20 приведены пять вариантов заданий.

 

 

Т а б л и ц а 20

Вариант

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

 

2

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

 

3

0

1

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

 

4

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

 

5

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

 

 

4.5.2 Расчётная часть

Запишите свой вариант задания в таблицу 21 и переведите в парноизбирательный троичный код (PST).

 

Т а б л и ц а 21

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

 

PST

0

-1

-1

1

1

0

1

-1

1

-1

0

-1

0

1

-1

0

-1

1

1

0

-1

0

0

1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

 

         Зарисуйте кодированный цикл.

 

4.5.3 Практическая часть

Снять осциллограммы с выхода декодера. Для этого соберите схему исследований, изображённую на рисунке 25.

Рисунок 25 - Схема исследований

Последовательность исследования:

― установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 20 для вашего варианта;

― установите код PST;

― настройте осциллограф, чтобы на экране был виден первый 8 битовый поток (Y1);

― зарисуйте осциллограмму;

― с помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму, зарисуйте осциллограммы потоков Y2, Y3 и Y4.

 

4.5.4 Пример выполнения

 

Вариант задания:

Y1

Y2

Y3

Y4

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

 

Переводим заданную последовательность в манчестерский код (CMI) и записываем в таблицу.

 

Код

Y1

Y2

Y3

Y4

 

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

PST

0

-1

-1

1

1

0

1

-1

1

-1

0

-1

0

1

-1

0

-1

1

1

0

-1

0

0

1

1

-1

1

-1

-1

1

-1

1

 

Нарисуем сигнал на выходе кодера рисунок 26.

Рисунок 26 - Сигнал на выходе кодера

 

Собираем схему измерений (см. рисунок 25.).

Устанавливаем на регистрах заданную кодовую комбинацию.

На кодере выбираем линейный код PST.

Осциллограф настраиваем так, чтобы был виден Y1

 

Y1

Зарисовываем осциллограмму.

С помощью ручки «синхронизация осциллографа» на левой панели установки передвигаем осциллограмму и зарисовываем все остальные потоки Y2, Y3, Y4.

 

 

 

 

 

 


                          

               Y2                                           Y3                                           Y4

 

4.6 Содержание отчёта

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

 

4.7 Контрольные вопросы

 

4.7.1 Принцип работы узкополосного фильтра.

4.7.2 Принцип работы мультиплексора.

4.7.3 Объяснить, для чего предназначен генератор меток времени.

4.7.4 Основные методы линейного кодирования.

4.7.5 Дать определение самосинхронизирующимся кодам.

4.7.6 Оптимальный метод кодирования сигнала в линии передачи.

4.7.7 Что за метод, позволяющий определить начало, середину и конец передачи каждого бита.

4.7.8 Привести преимущества и недостатки линейного кода PST и манчестерского кода.

4.7.9 Объяснить принцип кодирования манчестерского кода.

4.7.10 Объяснить принцип работы кодера и декодера.

 

5 Лабораторная работа.  Регенерация цифровых сигналов при приёме

 

5.1 Цель работы:

Приобретение основных навыков, ознакомление со стандартом 802.3, снятие характеристик основных элементов линейного тракта.

 

           5.2    Программа работы

           5.2.1. 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 27

 

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;

    ―  переключатели входов осциллографа установить в положение      ;

    ―  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 21;

 

Т а б л и ц а 21

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 22;

 

Т а б л и ц а 22

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.

 

5.2.2 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 28

 

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;

    ―  переключатели входов осциллографа установить в положение      ;

    ―  переключатель синхронизации осциллографа установите в положение «Внеш»;

    ―  установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 23;

 

Т а б л и ц а 23

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 29

 

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

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

    ―  зарисуйте осциллограмму;

 

Рисунок 30

 

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

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

    ―  зарисуйте осциллограмму;

 

Рисунок 31

 

    ―  установите на регистрах Y1, Y2, Y3 и Y4 двоичный код, приведённый в таблице 24, и повторите измерения.

 

Т а б л и ц а 24

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

 

 

Приложение 1

к лабораторной работе № 5

 

1.     Контур ударного возбуждения и формирователь тактовых импульсов

 

Т а б л и ц а 25

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

 

 

Т а б л и ц а 26

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

 

 

 

2.     Выделение тактовой частоты

 

Т а б л и ц а 27

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

 

 

КТ4                                                        КТ5

                                                    

 

КТ6                                                         КТ7

                                                     

 

Т а б л и ц а 28

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

 

КТ4                                                         КТ5

                                                    

 

КТ6                                                         КТ7

                                                    

 

5.3 Содержание отчёта

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

 

8.4 Контрольные вопросы

 

8.4.1 Объяснить процесс регенерации.

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

8.4.3 Дать определение тактовой частоты.       

8.4.4 Объяснить принцип работы регенератора.

8.4.5 Дать определение полосы пропускания.

 

Список литературы 

1.       Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. — М.: Высш. шк. – 1991.

2.       Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. — Киев: Высшая школа. – 1989.

3.       Семенов Э.В., Малютин Н.Д., Рыбин А.П., Сопротивление различных способов падающего и отражающего видеоимпульса. – Томск: Изд-во ИОА СО РАН. – 2005.