Влияние частотной ошибки

При возникновении частотной ошибки между несущей DSBSC сигнала и местной несущей детектора произведения, существует соответствующая частотная ошибка в двух компонентах, которые обычно совпадают. Одна – частота сигнала сообщения минус ошибка, и другая –плюс ошибка.

Если ошибка мала (0.1 Hz) два сигнала будут укреплять и компенсировать друг друга. При этом слышимость будет периодической, и все же сообщение можно будет понять. При большей частотной ошибке (5Hz) сообщение достаточно понятно, но его точность оставляет желать лучшего. Когда частотная ошибка достаточно велика, «понятность» сообщения серьезно страдает.

Следующая часть лабораторной работы позволит вам пронаблюдать влияние частотной ошибки.

81. Двигайте (передвиньте) выключатель Функционального генератора ControlMode так, чтобы он больше не находился в Ручном положении

82. Запустите виртуальный функциональный генератор.

83. Поверните

· Waveshape: Sine (форма волны);

· Frequency: 100 kHz ровно (частота);

· Amplitude: 4Vp-p (амплитуда);

· DCOffset: 0V (смещение постоянной составляющей).

84. Соедините, как показано на рисунке 12.

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 13. Функциональный генератор позволят

85. Прослушайте восстановленное сообщение, используя наушники.

86. Сравните результаты измерения частоты осциллографа исходного сигнала сообщения с восстановленным.

Примечание: У них должны быть очень близкие по значению частоты.

87. Уменьшите выходную частоту Функционального Генератора до 99.8 kHz.

88. Подождите примерно 15 секунд, для того чтобы достичь корректной частоты и зафиксируйте изменения в звуке восстановленного сообщения.

89. Поэкспериментируйте с другими местными несущими частотами, близкими к 100 kHz и прослушайте эффекты, оказываемые на восстановленное сообщение.

90. Верните выходную частоту Функционального Генератора 100 kHz.

91. Отсоедините штекеры от выхода модуля 2kHzSINEMasterSignal и соедините их с выходом модуля Речи.

92. Пошумите и поговорите в микрофон и проверьте правильность работы схемы.

93. Снова изменяя частоту Функционального генератора прослушайте влияние несинхронизированной местной несущей на речевой сигнал.

Лабораторная работа 10 – SSBSC модуляция и демодуляция

Краткая теория

Сравнивая две системы коммуникаций, рассмотренные ранее, DSBSC предлагает значительно большее сохранение энергии нежели АМ (по меньшей мере 66%) потому что несущее колебание не передается. Однако, обе системы формируют и передают сумму и разность частот (верхней и нижней полосы), и поэтому они имеют одинаковую полосу пропускания для одинаковых сигналов сообщения.

Исходя из названия, Однополосная модуляция с подавлением несущей (SSBSC или просто SSB) передает только одна полосу частот. Другими словами, SSB передает либо сумму либо разность частот. Важно, это не имеет значения, какая полоса частот используется, потому что обе они несут в себе информацию исходного сообщения.

В передаче только одной полосы, SSB нуждается только в половине полосы пропускания в отличие от DSBSC и AM, что является значительным преимуществом.

На рисунке 1 показаны простой сигнал сообщения и немодулированное несущее колебание. Также показаны результат модуляции несущего колебания с использованием SSBSC. Если вы приглядитесь, то заметите, что модулированная несущая имеет другую частоту.

Общий метод формирования SSB включает в себя формирование DSBSC сигнала, после чего используется фильтр для выделения и передачи только одной полосы частот. Этот метод имеет название фильтрационный метод. Однако, две синусоиды DSBSC сигнала очень близки друг другу по частоте и поэтому следует использовать специальные фильтры. Это означает, что фильтры могут быть дорогими.

Другой путь формирования SSB, который становится все популярнее, называется фазовый метод. В данном методе используется фазовый дискриминатор, чтобы сократить одну из полос на стадии генерирования (вместо последующей фильтрации).

В теории телекоммуникаций, математическая модель, которая определяет данный процесс имеет следующий вид:

Если приглядеться к данному уравнению, можно заметить, что SSB является суммой двух произведений. Если сообщение - простая синусоида, то решение данного уравнения говорит о появлении четырех новых синусоид. В зависимости от того, какой фазовый сдвиг +90 или –90 различают:

§ Несущая + сообщение § Несущая – сообщение § Несущая + сообщение § Несущая – сообщение (при фазовом сдвиге на 180)

§ Несущая + сообщение § Несущая – сообщение § Несущая + сообщение (при фазовом сдвиге на 180) § Несущая – сообщение

Независимо от сдвига фазы сигнала сообщения (+90 или – 90), когда 4 синусоиды суммируются, две из них находятся в фазе друг с другом и суммируются вместе для формирования одной синусоиды (либо несущая + сообщение, либо несущая – сообщение) и две другие синусоиды находятся в противофазе и полностью удаляются. Другими словами, процесс формирует только сумму или только разницу сигнала (то есть, только одну боковую полосу).

Блок-схема на рисунке 2 реализует Постепенный тип модулятора SSB

SSB сигналы не содержат несущей, они должны быть демодулированы с использованием детектора произведения, таким же путем, Что и DSBSCcсигналы.

Экспериментальная часть.

В данной лабораторной работе вам предстоит использовать оборудование EmonaDATEx для формирования SSB сигнала, реализуя математическую модель фазового метода. Затем вы буду использовать детектор произведения для восстановления сообщения.

Важно, что вы будете работать только с синусоидальным сообщением (то есть, вы не будете модулировать и демодулировать речевой сигнал). Существует практическая причина этому –

Выполнение лабораторной работы займет примерно 40 минут.

Порядок выполнения

Часто А – Генерирование SSB сигнала с использованием простого сообщения.

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

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

96. Установите выключатель способа контроляControlMode на Контроль ПК (PCControl).

97. Убедитесь, что блок NIDataAcquisition выключен.

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

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

100. Включите ПК и дайте ему загрузиться.

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

102. Запустите программное обеспечение NIELVIS.

103. Запустите программное обеспечение Передней панели (SortFrontPanelSFP) и убедитесь в контроле над DATEx.

104. Передвиньте переключатель Функционального генератора ControlMode так, чтобы он больше не находился в Ручном положении управления (Manual).

105. Запустите виртуальный Функциональный генератор и включите его.

106. Настройте Функциональный Генератор, используя мягкие средства его контроля выходных характеристик следующим образом:

· Waveshape: Sine (форма волны);

· Frequency: 10 kHz exactly (частота);

· Amplitude: 4Vp-p (амплитуда);

· DCOffset: 0V (смещение постоянной составляющей).

107. Минимизируйте Функциональный генератор.

108. Схему соедините, как показано на рисунке 3:

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 4, используемой для создания двух сигналов, которые сдвинуты по фазе относительно друг друга.

109. Найдите модуль Фазосдвигателя (PhaseShiftermodule) на панели DATExSFP и настройте его: PhaseChange - 180º.

110. PhaseAdjust на модуле Фазосдвигателя установите примерно в среднее положение (т.е. в половину оборота).

111. Запустите виртуальный осциллограф

112. Настройте осциллограф в соответствие с настройками Лабораторной работы 1 и установите его TriggerSource контроль на SYNC_OUT.

113. Настройте Timebase контроль осциллографа таким образом, чтобы видеть приблизительно два цикла сигнала с выхода Функционального генератора.

114. Активируйте второй канал осциллографа

115. Убедитесь, что два сигнала сообщения не совпадают друг с другом по фазе.

Примечание: На данном этапе разность фаз не имеет значения.

116. Модифицируйте схему, как показано на рисунке 5:

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 6. Оно используется для перемножения двух сигналов с двумя 100 кГц синусоидами – несущими, которые не совпадают по фазе друг с другом точно на 90°.

117. Используя осциллограф, убедитесь, что выходной сигнал нижнего модуля Умножителя является DSBSC сигналом.

Подсказка: Чтобы выполнить это, временно установите Scale контроль второго канала осциллографа в положение 2 V/div.

118. Отсоедините выход второго канала осциллографа от выхода нижнего модуля Умножителя и соедините его с верхним модулем Умножителя.

119. Убедитесь, что выходной сигнал верхнего модуля Умножителя также является DSBSC сигналом.

120. Найдите модуль Сумматора (Adder) на панели DATExSFP и установите его ручки плавного управления G и g примерно в среднее положение (половина оборота).

121. Модифицируйте схему, как показано на рисунке7:

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 8. Модуль сумматора используется для суммирования двух DSBSC сигналов. Фазовые соотношения между синусоидами и сигналами означают, что двое из них (один в каждой боковой полосе) усиливают друг друга, а двое других – взаимоисключают (компенсируют) друг друга.

Вопрос 1:

На данном этапе выходной сигнал модуля Сумматора вряд ли является SSB сигналом. По каким двум причинам? Подсказка: Если вы не уверены, одна из них может быть найдена в разделе краткой теории.

Следующая часть лабораторной работы позволит вам сделать точную настройку, необходимую в свою очередь для настройки SSB модулятора.

122. Деактивируйте вход первого канала осциллографа.

123. Отсоедините провод от входа В модуля Сумматора.

124. G контроль модуля Сумматора настройте таким образом, чтобы выход составлял 4Vp-p

Подсказа: Помните, что вы также можете использовать на клавиатуре TAB и указательные клавиши для точной настройки управляемой панели DATEx.

125. Повторно соедините вход В Сумматора и отсоедините провод от его входа А.

126. g контроль модуля Сумматора настройте таким образом, чтобы выход составлял 4Vp-p

127. Повторно соедините провод и вход А модуля Сумматора.

Коэффициенты усиления двух входных сигналов модуля Сумматора сейчас практически одинаковы. Далее, должен быть достигнут правильный сдвиг фаз.

128. Медленно изменяя положение Фазового Регулятора (PhaseAdjust) влево и вправо, пронаблюдайте влияние на последовательность выходных данных схемы.

Примечание: В большинстве случаев плавного управления Фазового регулятора вы будете получать выходной сигнал, похожий на DSBSC сигнал. Однако, при тщательной настройке управления, вы сможете сгладить выходной сигнал.

129. Scale контроль второго канала осциллографа установите в позицию 500 mV/div.

130. Настройте Фазовый Регулятор таким образом, чтобы получить наиболее сглаженный сигнал.

Разница фаз между двумя сигналами должна составлять сейчас примерно 90°.

131. Регулируйте G контроль модуля Сумматора чтобы видеть, можете ли вы сделать выходной сигнал более сглаженным.

132. Незначительно изменйте контроль Регулятора Фазы (PhaseAdjust) модуля Фазосдвигателя, чтобы видеть, остается ли выходной сигнал сглаженным.

После того как выходной сигнал по возможности стал сглаженным, коэффициенты усиления двух входных сигналов модуля Сумматора, фазовая разница между двумя входными сигналами составляет почти 90°, то есть сигнал на выходе модуля Сумматора является SSBSC сигналом.

Вопрос 2

Сколько синусоид содержит SSB сигнал?

Подсказка: см. краткую теорию

Вопрос 3

Для данных входов SSB модулятор, какими могут быть частоты сигнала?

Дата добавления: 2015-06-04