Исследование АМ и DSBSC сигналов в ЧДМ

Лабораторная работа 7

Введение

Лабораторные работы 5 и 6, с использованием EmonaDATEx были продемонстрированы различия между выходными сигналами АМ- и DSBSC-модулятора. Рисунок 1 показывает АМ и DSBSC сигналы, которые были получены из одинаковых исходных данных (например, 1 kHz синусоида для сообщения и 100kHz синусоида для несущей).

Два сигнала выглядят по-разному, потому что они содержат разные синусоиды. То есть, они имеют разные спектральные составляющие. Объясняется это различными математическими моделями АМ и DSBSC. Легко заметить, что уравнения немного различны:

И, если уравнения будут решены для исходных данных, указанных выше, мы найдем, что АМ и DSBSC сигналы состоят из следующего:

АМ сигналы включают в себя несущую, в то время как DSBSC - нет.

На экране осциллографа при этом отображается график зависимости напряжения от времени (частоты). Таким образом графики изображают временную область.

Другой способ, представляющий сигналы как АМ и DSBSC сигналы включает в себя использование всех синусоид, которые они содержат на графике. Другими словами, они изображают частотную область. Когда АМ и DSBSC сигналы, показанные на рис.1 изобразить в частотной области:

Частотная область представления сигналов очень полезна для размышления об их спектральном составе. Они дают представление о синусоидах, которые составляют сигнал. Также они помогают увидеть, как много занимает частотный спектр сигнала. Это ширина полосы сигнала – важный вопрос в системе связи и телекоммуникаций.

Ширина полосы АМ и DSBSC сигналов может быть рассчитана по одному из двух путей. График частотной области на рисунке 2 показывает, что сигналы занимают область спектра от нижней полосы пропускания до верхней. В таком случае, ширина полосы может быть найдена с помощью формулы:

ШП = Верхняя полоса – Нижняя полоса

С использованием данной формулы мы можем найти, что ширина полосы АМ и DSBSC сигналов на рисунке 2 составляет 2 кГц. В ситуации, когда полосы пропускания созданы более чем одной синусоидой, вы должны решить уравнение, используя наивысшую частоты верхней полосы пропускания и самую низкую частоту нижней.

Сейчас, сравните ширину полосы сигналов на рисунке 2 (2кГц) и исходного сигнала (1 кГц сообщение и 100кГц несущая). Обратите внимание, что их широты полос в два раза больше частоты их сообщения. Это дает нам второе уравнение для расчета ширины полосы пропускания:

ШП = 2xf_m, где f_m - частота сообщения.

В ситуации, когда сообщение состоит более чем из одной синусоиды, вы должны решить уравнение, использую наивысшую частоты сообщения.

Экспериментальная часть

В данной лабораторной работе используется EmonaDATEx для формирования реального АМ и DSBSC сигнала. Затем анализируются спектральные элементы двух этих сигналов с помощью NIELVISDynamicSignalAnalyzer.

Выполнение займет приблизительно 50 минут.

Порядок выполнения

Часть А – Настройка АМ модулятора

1. Убедитесь в том, что выключатель на задней панели NIELVIS не горит (выключен).

2. Аккуратно вставьте экспериментальный подключаемый модуль EmonaDATEx в учебную платформу NIELVIS.

3. Установите режим контроля (ControlMode) на модуле DATEx (верхний правый угол) на Механический (Manual).

4. Убедитесь, что блок NIDataAcquisition выключен.

5. Подсоедините NIELVIS к NIDataAcquisition (DAQ) и подключите к ПК.

6. Включите выключатель питания на задней панели NIELVIS, затем включите выключатель питания макетной платы (PrototypingBoardPower) на передней панели.

7. Включите ПК и дайте ему загрузиться.

8. После завершения процесса загрузки, включите DAQ и следите за оповещением ПК о том, что ПК его распознал.

9. Запустите программное обеспечение NIELVIS.

10. Запустите программное обеспечение Передней панели (SortFrontPanelSFP).

11. Передвиньте переключатель ControlMode отрицательного вывода Регулируемого Источника Питания положительный выход ControlMode переключая так, чтобы он больше не находился в Ручном положении управления (Manual).

12. Запустите виртуальный Регулируемый Источник Питания (VariablePowerSupplies).

13. Поверните вполоборота отрицательный вывод Voltage Регулируемого источника питания, затем минимизируйте его окно.

14. На модуле сумматора регуляторы G и g поверните против часовой стрелки до упора.

15. Соедините схему, как показано на рисунке 3:

16. Запустите виртуальный Цифровой мультиметр, игнорируя сообщение о максимальной точности, нажав ОК.

17. Настройте цифровоймультиметр для измерения постоянного напряжения

18. Соедините вывод модуля сумматора со входом HI цифрового мультиметра и отрегулируйте g контроль для получения выходного постоянного напряжения 1V.

19. Закройте окно цифровогомультиметра.

20. Переключите ControlMode Функционального генератора так, чтобы он больше не находился в Ручном режиме управления.

21. Запустите функциональный генератор.

22. Нажмите ON/OFF, чтобы включить функциональный генератор.

23. Настройте функциональный генератор, с помощью его мягких регуляторов следующим образом:

· Waveshape: Sine (форма волны);

· Frequency: 10kHz (частота);

· Amplitude: поверните ручку управления примерно в среднее положение;

· DCOffset: 0V (смещение постоянной составляющей).

24. Вы будете использовать функциональный генератор позже, сейчас просто минимизируйте его окно.

25. Запустите виртуальный осциллограф.

26. Настройте его следующим образом:

· Trigger Source – Immediate

· Channel A Coupling – DC

· Channel A Scale – 500 mV/div

· Timebase - 50µs/div

27. Регулятор G модуля сумматора настройте для получения 1Vp-p синусоиды.

28. Настройте осциллограф:

Trigger Source – CH A

Trigger Level – 1V

29. Активируйте вход второго канала осциллографа для того, чтобы видеть оба сигнала и модулированную несущую.

Самопроверка: Если Scale контроль осциллографа для второго канала установлен позицию 1 V/div, то на экране осциллографа должен отображать АМ сигнал с огибающими, которые имеют форму сообщения. Если нет – повторите шаги, начиная с 11.

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 4. Она реализует уравнение:

Вопрос 1:

Для входных данных модуля Умножителя, какими должны быть частоты трех выходных синусоид?

Вопрос 2:

Посчитайте ширину полосы АМ сигнала.

Часть 2 – Настройка Динамического Анализатора Сигнала.

30. Закройте виртуальный осциллограф.

31. Запустите виртуальный Анализатор Спектров Сигнала.

Примечание: при успешном запуске анализатора, ваш дисплей должен выглядеть следующим образом (рисунок 5):

32. Настройте Анализатор следующим образом:

Примечание: При правильно настройке Анализатора ваш дисплей должен соответствовать рисунку 6:

Окно экрана анализатора требует небольшого объяснения: вообще-то он имеет два дисплея – один большой (верхний) и более маленький (расположенный ниже). На меньшем дисплее отображается входной сигнал (другими словами – дисплей осциллографа). Заметьте, что он показывает АМ сигнал, о котором говорилось ранее (29 шаг).

Больший из двух дисплеев отображает частотную область входного сигнала. Заметьте, что изображение на нем выглядит подобно частотной области АМ сигнала, изображенного на рисунке 2. На дисплее анализатора не отображает форму каждой синусоиды по отдельности, потому что на практике быстрое преобразование Фурье не является точным.

Часть 3 – Спектральный анализ АМ сигнала

Следующая часть лабораторной работы позволит вам провести анализ в частотной области представления АМ сигнала для того, чтобы определить насколько значения частотных составляющих совпадают со значениями, которые вы получили, отвечая на 1 и 2 вопросы.

33. Активируйте маркеры анализатора нажатием кнопки Markers.

Примечание 1: После нажатия данной кнопки, на ней должно отображаться слово “ON”, вместо “OFF”.

Примечание 2: Зеленые горизонтальная и вертикальная линии должны появиться на изображении частотной области анализатора. Понажимайте кнопку Markers пару раз, наблюдая за изображением.

Анализатор Спектров Сигнала NIELVIS имеет два маркера M1 и M2, которые по умолчанию находятся с левой стороны окна анализатора. Они перемещаются влево и вправо с помощью мышки методом «захвата» их вертикальных линий.

34. «Захватите» мышкой первый маркер M1 и медленно передвиньте его.

35. Повторите это для второго маркера.

Примечание: Точный контроль над положениям маркеров достигается с помощью контроля MarkerPosition, расположенного под кнопкой ON/OFF.

Лабораторная работа 8

Амплитудная демодуляция

Теоретическая часть

Восстановление информационного сообщения измодулированной несущей называется демодуляцией и является главной целью всех приемников. Сейчас мы рассмотрим восстановление сообщения с помощью выпрямителя (rectifier).

Выпрямитель «отсекает» одну половину сигнала, пропуская только одну огибающую (в данном случае верхнюю, но можно и нижнюю – разницы нет). Затем сигнал с выпрямителя проходит через фильтр низких частот, где из него выделяется только огибающая – т.е. исходный информационный сигнал. Сигналдемодулирован.

Дата добавления: 2015-06-04