Теория электрической связи

Лабораторная  работа №1

"Цифровая  система связи"

           

   Цель  работы                         

   Знакомство  с основными функциональными  узлами цифровой системы связи для  передачи как дискретных, так и  аналоговых сигналов. Преобразование сигналов в отдельных блоках системы связи с разными видами модуляции и кодирования. Демонстрация помехоустойчивости системы связи.  

         Краткая характеристика исследуемых  цепей и сигналов 

   В работе используется универсальный  стенд со сменным блоком "МОДУЛЯТОР - ДЕМОДУЛЯТОР". Модель системы связи представляет собой набор функциональных узлов стенда и сменного блока, соединённых внешними перемычками: КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР, ДЕКОДЕР-1.

   В КОДЕРЕ-1 осуществляется ручной набор  любой пятисимвольной комбинации, которая появляется на светодиодном индикаторе под надписью ПЕРЕДАНО.

   МОДУЛЯТОР осуществляет один из основных видов  манипуляции (АМ, ЧМ, ФМ и ОФМ). При  установке вида модуляции «0»  выход модулятора соединён с его  входом.

   КАНАЛ СВЯЗИ представляет собой сумматор сигнала с выхода модулятора и шума, поступающего от гнезда ГШ в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ.

   ДЕМОДУЛЯТОР преобразует манипулированный сигнал в низкочастотный цифровой сигнал; решение о том, какой символ передавался  в данном тактовом интервале, принимается  в компараторе решающего устройства (РУ) и запоминается в ячейке памяти до следующего решения.

   Тумблер  j  в сменном блоке позволяет устанавливать фазы опорных колебаний или на «0» (относительно фазы принимаемого сигнала), или на p. Для нормальной работы демодулятора  j=0.

   Потенциометр  ручной установки порога (только для  АМ) во всех случаях, кроме оговоренных  особо, должен быть в крайнем левом  положении. При этом светодиод не горит и пороги устанавливаются  автоматически.

   После ДЕМОДУЛЯТОРА принятая двоичная последовательность поступает на вход ДЕКОДЕРА-1 и индицируется на табло с надписью ПРИНЯТО. При приёме цифровых сигналов, набранных в КОДЕРЕ-1, ДЕКОДЕР-1 не требуется.

    Для  передачи  аналоговых сигналов через цифровую систему связи, КОДЕР-1 заменяется блоком АЦП, расположенным ниже, а блок ДЕКОДЕР-1 заменяется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Блоки АЦП и ЦАП стенда могут работать с различной разрядностью (3, 4, 5 и 8 разрядов). Восьмиразрядное преобразование происходит при отжатых кнопках переключателя разрядности. Блок АЦП имеет 2 входа – «открытый» (~) и «закрытый» (~) и два выхода – основной (правые гнёзда) и выход дискретизированного по времени входного сигнала (нижнее гнездо).  Ниже блока АЦП расположен тумблер, позволяющий изменять частоту дискретизации f_Д1 @ 125Гц  и f_Д2 @ 2000Гц.

   Блок  ЦАП расположен в правой части  стенда. При непосредственном соединении АЦП и ЦАП тумблер  t  должен быть установлен в положение «0», а при использовании модулятора и демодулятора – в положение «t», так как демодулятор создаёт задержку на один тактовый интервал (Т). Блок ЦАП имеет 2 выхода: на выходе 1 формируется ступенчатый сигнал, на выходе 2 – сигнал после ФНЧ. 
 

Домашнее  задание 

1.Изучите  соответствующий раздел курса  и литературу:

[3] с. 7¸23; [4] с.10¸27. 
 

Лабораторное  задание 

1.Наблюдайте  сигналы в разных точках системы  связи при фиксированных видах  модуляции.

2.Познакомьтесь  с различными видами модуляции.

3.Наблюдайте  прохождение сигналов через систему  связи при действии  помех в  канале. 
 

Методические указания 

1. Передача дискретных сигналов через канал без помех.

 

1.1.Соединить  блоки: КОДЕР-1, МОДУЛЯТОР, КАНАЛ  СВЯЗИ, ДЕМОДУЛЯТОР.

1.2.Установить  вид модуляции АМ.

1.3.Набрать  тумблерами КОДЕРА-1 произвольную  кодовую комбинацию. Зарисовать  осциллограммы сигналов:

• на выходе КОДЕРА -1;
• на выходе МОДУЛЯТОРА;
• на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА;

1.4. Переключая  ВИД МОДУЛЯЦИИ, зарисовать сигналы  на выходе модулятора. Обратить  внимание на то, как преобразуется  "0" и "1" при разных видах  модуляции. 

2. Передача дискретных сигналов по каналу с помехами.

 

2.1. Подать  на нижний вход КАНАЛА n(t) сигнал с выхода генератора шума ГШ (в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ).

2.2. Установить  вид модуляции – ФМ.

2.3. Плавно  увеличивая шумовой сигнал, добиться  появления редких "сбоев" на  осциллограмме выходного сигнала (на выходе ДЕМОДУЛЯТОРА). Это же явление можно наблюдать на индикаторе ошибок в сменном блоке или на табло ПРИНЯТО.

2.4. Переключив  вид модуляции на АМ, наблюдать  увеличение частоты "сбоев". Не меняя напряжение шума, провести  это же наблюдение на других видах модуляции. В отчёте отметить самый лучший и самый худший вид модуляции с точки зрения помехоустойчивости.

2.5. Не меняя  уровень шума, зафиксируйте осциллограммы  на выходе МОДУЛЯТОРА и входе  ДЕМОДУЛЯТОРА при АМ. 

3. Передача  аналоговых сигналов через канал без помех. 

3.1. Заменить  КОДЕР-1 блоком АЦП, на вход  которого подать сигнал s₄ из блока ИСТОЧНИКИ. Выход ДЕМОДУЛЯТОРА соединить с блоком ЦАП, переключатель разрядности - в положение 3. Вид модуляции – ФМ. Регулятор шума ГШ – в крайнем левом положении (шум в канале отсутствует). Тумблер частоты дискретизации – в положение  f_Д1, а тумблер «0vt» (около блока ЦАП) – в положение «t».

3.2. Зарисовать  осциллограммы сигналов в различных  точках системы связи: вход  АЦП, его выход , затем выходы 1 и 2 блока ЦАП.

3.3. Переключая  разрядность, наблюдать изменение  точности передачи сигнала при  частоте дискретизации  АЦП  f_Д1. 

4. Передача аналоговых сигналов через канал с помехами.

 

4.1. Подключить  входы осциллографа ко входу  АЦП и второму выходу ЦАП. Вид модуляции – ФМ.

4.2. Плавно  увеличивая уровень шума, добиться  появления редких "сбоев" в  выходной осциллограмме. 

4.3. Не меняя  уровень шума, по минимуму ошибок  в выходной осциллограмме определите  вид модуляции, обеспечивающий  наилучшую и наихудшую помехоустойчивость системы связи. Свои наблюдения отразите в отчёте. 

 

Отчет 

   Отчет должен содержать:

1. Функциональные  схемы систем связи.

2. Осциллограммы  по п.1.3, 1.4, 1.5, 3.3.

3. Выводы  по пунктам 2.4, 2.5, 3.3, 4.3. 
 

Контрольные вопросы 

1. Перечислите блоки цифровой системы связи для передачи

• дискретных сигналов;

• аналоговых сигналов.

2. Каково назначение модулятора и демодулятора в цифровой системе связи?

3. Какова причина ошибок в работе системы связи?
4. Какие блоки "ответственны" за возникновение ошибок в системе связи?
5. Какие возможности борьбы с помехами Вам известны?
6. В чем состоит идея преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот?