Лабораторная работа 6 - DSBSCмодуляция

Краткая теория

DSBSC - система модуляции подобная АМ, в тоже время отличающаяся от нее. (АМ была рассмотрена в лабораторной работе 5)

Так же как и АМ, DSBSC использует микрофон или какие-либо другие преобразователи речи и музыки в электрический сигнал, называемый сообщением или полосовым сигналом. Затем сигнал сообщения используется для изменения амплитуды чистой синусоиды, называемой несущим колебанием. Так же как и в АМ, несущее колебание обычно имеет частоту, намного превосходящую частоту сообщения.

На рисунке 1 показан простой сигнал сообщения и немодулированная несущая. Так же проиллюстрирован результат модуляции несущей с использованием DSBSC.

Кажется нет никакого различия между AM и DSBSC. Однако, давайте рассмотрим рисунок 2, представленный ниже, иллюстрирующий DSBSC сигнал. Пунктиром обозначены огибающие линии сигнала (то есть, его положительные и отрицательные пиковые значения). Если вы приглядитесь к ним, то увидите, что они не одинаковой формы с сигналом, в отличие от АМ (посмотрите лабораторную работу 5).

Вместо этого, поочередные половины огибающей повторяют форму сигнала (рисунок 3).

Разница между DSBSC и АМ учитывается и математической моделью, определяющей DSBSC сигнал:

DSBSC = сигнал сообщение *несущая

Теперь вы видите разницу между DSBSC и АМ? Если нет, тогда посмотрите на уравнение АМ в лабораторной работе 5.

Когда сигнал сообщения представляет собой простую синусоиду (рисунок 1), решение уравнения (обязательно включающее тригонометрические действия) говорит нам, что DSBSC сигнал состоит из двух синусоид:

§ Одна с частотой, равной сумме несущей и частотами сигнала сообщения

§ Другая – разнице между ними.

Важно, что DSBSC сигнал не содержит синусоиды несущей частоты. Это еще одно важное отличие DSBSC от АМ.

Тем не менее, как показывает решение уравнения, при DSBSC и АМ одинаково формируется пара синусоид для каждой синусоиды, содержащейся в сообщении. При этом одна из них выше частоты немодулированного колебания, другая – ниже. Такие сигналы как речь и музыка состоят из тысяч синусоид, тысячи пар синусоид, которые находятся по обе стороны от частоты несущей, формируются в DSBSC сигнал. Две эти группы образуют полосы пропускания.

Итак, наличие двух полос пропускания при отсутствии несущей и дает нам имя данного вида модуляции – double-sideband, suppressedcarrier (DSBSC) – модуляция сигнала с двумя боковыми полосами и подавленной несущей.

Несущая частота при АМ составляет в среднем 66% от мощности сигнала, но при этом она не содержит какие-либо части исходного сообщение и необходима только для «настройки» (тюнинга). Таким образом, не посылая несущую, DSBSC предлагает существенное сохранение энергии, что является ее преимуществом перед АМ.

Экспериментальная часть

В данной лабораторной работе вам предстоит использовать EmonaDATEx для формирования реального DSBSC сигнала, реализуя его матмодель. Это означает, что вы возьмете чистую синусоиду (сигнал сообщение) и перемножите ее с другой синусоидой на более высокой частоте (несущая). Вы рассмотрите DSBSC сигнал, используя осциллограф, и сравните его с исходным сообщением. То же самое вы проделаете с речевым сообщением.

Затем, изменяя амплитуду сигнала сообщения, пронаблюдайте как это влияет на «интенсивность» несущей. Так же вы рассмотрите эффекты модуляции несущей.

Выполнение лабораторной работы займет около 50 минут.

Порядок выполнения

Часть А – Генерирование DSBSC сигнала с использованием простого сообщения

1. Запустите виртуальный осциллограф NIELVIS.

2. Настройки осциллографа должны соответствовать настройкам по умолчанию (лабораторная работа 1). Убедитесь, что TriggerSource контроль установлен на первый канал (CH 0).

3. Соедините, как показано на рисунке 4.

Примечание: Заземлите черные провода осциллографа. (GND)

Данное соединение может быть представлено следующей блок-схемой (рисунок 5), которая реализует уравнение: DSBSC = сигнал сообщения*несущая.

С данными значениями, уравнение можно записать:

DSBSC = 4Vp-p2kHz синусоида * 4Vp-p100kHz синусоида

4. Настройте Timebase контроль осциллографа, чтобы видеть выходные данные (2 кГц синусоиды) модуля MasterSignal.

5. Активируйте второй канал осциллографа, чтобы видеть DSBSC сигнал на выходе модуля Умножителя так же как и сигнал сообщения.

6. Настройте первый канал осциллографа и второй канал

7. Постройте два графика в масштабе (сигнал сообщения выше, чем DSBSC сигнал)

8. Сравните сигналы, используя Position контроль первого канала осциллографа.

Вопрос 1

Какая особенность выхода модуля умножителя показывает, что это DSBSC сигнал?

Вопрос 2

DSBSC сигнал является комплексным сигналом, состоящим из множества сигналов. Является ли одним их этих сигналов 2кГц синусоида? Ответ поясните.

Вопрос 3

Для исходных входных данных модуля Умножителя, сколько синусоид содержит DSBSC сигнал и каковы их частоты?

Вопрос 4

Почему это делает DSBSC предпочтительнее, чем АМ?

Часть Б – Генерирование DSBSC сигнала с использованием речевого сигнала.

9. Отсоедините провода от выхода модуля MasterSignals.

10. Соедините их с выходом модуля Speech, как показано на рисунке 6. Помните, что пунктирные линии показывают провода, которые уже соединены.

11. Настройте контроль Timebase осциллографа 1ms/div

12. Пошумите и поговорите в микрофон, следя за экраном осциллографа.

Вопрос 5

Почему если вы не шумите или не говорите, отсутствует выходной сигнал с выхода модуля Умножителя?

Часть С - Исследование глубины модуляции

13. Верните настройки контроля Timebaseосциллографа

14. Найдите модуль Усилителя (Amplifiermodule) и поверните его Gain приблизительно на четверть (указатель должен быть направлен на цифру 9 циферблата)

15. Соедините, как показано на рисунке 7:

Блок-схема:

Усилитель позволяет регулировать амплитуду сигнала сообщения.

Примечание: На данном этапе, выходным сигналом умножителя должен быть нормальный DSBSC сигнал, который вы зарисовали ранее.

Напомним, что в лабораторной работе 5 АМ сигнал имел 2 значения (P и Q), которые могут быть измерены и использованы затем для расчета индекса модуляции (m).

16. Изменяя амплитуду сигнала чуть поворачивая Gain контроль влево и вправо, заметьте эффект, который это производит на P и Q моделей DSBSC сигнала.

Вопрос 6

Базируясь на исследованиях, проведенных на 27 шаге ответьте, когда амплитуда сигнала изменялась?

· Без влияния значений P и Q

· Только с влиянием значения Q

· Только с влиянием значения P

· с влиянием значений P и Q

На первый взгляд, определение «глубины» модуляции DSBSC сигнала – проблема. Индекс модуляции всегда одинаков, независимо от амплитуды сигнала сообщения, потому что DSBSC сигнал Q-размерности всегда равен нулю.

Однако, данная проблема не такая, каковой она выглядит. Одной из основных причин для расчета индекса модуляции АМ сигнала является то, что может быть посчитано распределение энергии между несущей сигнала и его боковыми полосами. Однако,DSBSC сигнал не имеет несущей (она подавлена). Следовательно, вся энергия DSBSC сигнала равномерно распределяется между его боковыми полосами. Так что нет необходимости считать индекс модуляции DSBSC сигнала.

Тот факт, что вы не можете посчитать индекс модуляции DSBSC сигнала может означать, что вы можете сделать сообщение или несущую настолько большими, не беспокоясь о «перемодуляции». Это действительно так. Принятие одного из этих 2 сигналов таким большим все же может перегрузить модулятор в результате какого-либо типа искажений, какие вы знаете. Следующая часть лабораторной работы позволит вам исследовать, что случается при перегрузке DSBSC модулятора.

28. На модуле Amplifier (Усилитель) Gaincontrol установите приблизительно в среднее положение и обратите внимание на произведенный эффект на DSBSC сигнал.

Примечание 1: Чтобы изменить размер сигнала нажмите Autoscale 2-го канала на дисплее по мере необходимости.

Примечание 2: Если это не производит эффекта, поверните Gain еще чуть-чуть.

29. Зарисуйте новый DSBSC сигнал в масштабе, представленном ниже

Вопрос 7

Как называет данный тип изкажения?

Дата добавления: 2015-06-04