Zagadnienia do opracowan

ia i opanowania na zajęcia

Seria I

1. Modulator amplitudy

Zagadnienia:

-

ogólna zasada modulacji AM

- widmo modulacji

-

głębokość modulacji

- rodzaje modulacji AM (DSB,SSB)

2. Demodulator amplitudy

Zagadnienia:

- sposoby demodulacji AM
- demodulator prostownikowy, obwiedni, synchroniczny

3. Foniczna łączność PCM

Zagadnienia:

- rodzaje modulacji impulsowych;
-

ogólna zasada modulacji impulsowo-kodowej;

-

zasady cyfrowego kodowania sygnałów;

-

metody poprawy stosunku sygnał/szum;

Literatura uzupełniająca

1.

Filipkowski A.: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe;

2. Haykin S.: Systemy telekomunikacyjne T1/T2;

3. Roden M.S.: Systemy telekomunikacyjne analogowe i cyfrowe;
4. Gregg W.D.: Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej;
5.

Walawski Z, Szmidt L.: Głowice w.cz. i konwertery;

6.

Masewicz T.: Radioelektronika dla praktyków;

7.

Baranowski J., Czajkowski G.: Układy elektroniczne część II;

8. Liman O., Pelke H.: Radiotechnika;
9.

Chojnacki W.: Układy nadawcze i odbiorcze dla krótkofalowców;

10.

Chaciński H.: Urządzenia radiowe;

11. Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki;

Zalecenia dotyczące wykonania sprawozdania

Tabelka informacyjna

POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Zakład Systemów Elektronicznych i Telekomunikacyjnych

Laboratorium techniki b.w.cz

Osoby:
1. …….................................
2. ……….............................
3. ……….............................
4. ……….............................
5. ……….............................

Temat ćwiczenia:

Grupa:

L -

…………

Rok:

ET-DI-3

Data realizacji zajęć:

Rzeszów, ………………………

Ocena:

Tydzień:

A  B 

Realizacja:

Planowa



Indywidualna



W przypadku sprawozdania wykonanego ręcznie tabelkę informacyjną przerysować lub wkleić.

2. Sprawozdanie drukowane - zalecenia

a. Czcionka 10pkt.
b. Odstęp pojedynczy.
c. Minimalne marginesy.
d. Rysunki, Wykresy w skali zapewniającej ich czytelność, oblane tekstem.
e. Druk dwustronny.
f. Sprawozdanie bez strony tytułowej.!!! Po tabelce informacyjnej na pierwszej stronie zamieszczamy główne

punkty z wynikami pomiarów, tabelki pomiarowe, wykresy, wnioski itp. elementy.

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH

Laboratorium Systemów Telekomunikacyjnych / Telekomunikacji

Ćw-1

MODULACJA AMPLITUDY

1.

Zapoznać się z układem modulatora amplitudy (rys. 2 i 3).

2. Sprawdzić zrównoważenie wzmacniacza operacyjnego w układzie modulatora.

W tym celu do wejścia „U

m

” doprowadzić przebieg sinusoidalny (sin) o częstotliwości 2 kHz (skontrolować

częstościomierzem); wejście "U

n

" pozostawić nie podłączone. W sytuacji pojawienia się na ekranie oscyloskopu niezerowego

sygnału wyjściowego, potencjometrem "P2" w obwodzie kompensacji wzmacniacza operacyjnego przeprowadzić korektę, tak aby
uzyskać zerowy poziom sygnału na wyjściu modulatora przy maksymalnej czułości oscyloskopu.

3. Dla częstotliwości sygnału nośnego f

n

= 20 kHz

(sin) i częstotliwości sygnału modulującego f

m

= 2 kHz (sin)

oraz współczynnika głębokości modulacji 100%, 80%, 50%, 30%, przeprowadzić - przy wykorzystaniu
woltomierza selektywnego -

pomiary napięcia fali nośnej oraz amplitudy prążków bocznych.

Przed rozpoczęciem pomiarów należy:
- ustawić żądane wartości częstotliwości f

n

i f

m

(częstotliwość sygnałów na wyjściach generatorów jest kontrolowana w układzie za

pomocą częstościomierza zewnętrznego lub wbudowanego);

- dostroić miliwoltomierz selektywny do częstotliwości sygnału nośnego fn (na maksimum sygnału), a następnie zwiększyć poziom

sygnału na wyjściu generatora sygnału nośnego, tak aby napięcie wskazywane przez woltomierz wyniosło 100 mV;

- poprzez zmianę poziomu na wyjściu generatora sygnału modulującego, ustawić żądane wartości współczynnika głębokości

modulacji. (w przypadku odstępstwa poziomu fali nośnej od poziomu 100 mV, przeprowadzić odpowiednią korektę poziomu
sygnału na wyjściu generatora sygnału nośnego);

Wartość współczynnika głębokości modulacji wyznaczyć ze wzoru (1):

%

100

A

A

A

A

m

min

max

min

max

(1)

Rys. 1.

Sposób wyznaczania wartości A

max

i A

min

Wyniki pomiarów umieścić w tablicy wg poniższego wzoru.

wartości zmierzone

wartości teoretyczne (obliczyć)

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

m, %

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

4. Dla częstotliwości f

n

=20kHz (sin) i współczynnika głębokości modulacji m =100%, przeprowadzić pomiary

poziomu sygnału prążków bocznych dla częstotliwości f

m

=4kHz (sin).

(Wyniki zamiescić w tabeli)

wartości zmierzone

wartości teoretyczne (obliczyć)

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

m, %

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

80 %

a) fn > fm

b) fn < fm

5. Dla f

n

=20kHz (sin) i f

m

=2kHz (sin), zmierzyć poziom fali nośnej i następnie prążków bocznych przy

przem

odulowaniu sygnału nośnego (m > 100 %). W związku z pojawieniem się w widmie takiego sygnału dodatkowych

składowych, pomiaru należy przeprowadzić dla częstotliwości: fn ±k fm, gdzie k=1, 2, … 5. (Wyniki zamiescić w tabeli)

f

kHz

fn

f

n

-f

m

f

n

-2f

m

f

n

-3f

m

f

n

-4f

m

f

n

-5f

m

Udp

mV

100

f

kHz

fn

f

n

+f

m

f

n

+2f

m

f

n

+3f

m

f

n

+4f

m

f

n

+5f

m

Ugp

mV

100

6. Dla f

n

=20kHz (sin) i f

m

=2kHz i m=100

%, przy modulacji przebiegu sinusoidalnego sygnałem prostokątnym,

przeprowadzić pomiar prążków bocznych w zakresie częstotliwości od 10kHz do 30kHz. (Wyniki zamiescić w
tabeli)

f

kHz

fn

f

n

-f

m

f

n

-2f

m

f

n

-3f

m

f

n

-4f

m

f

n

-5f

m

Udp

mV

100

f

kHz

fn

f

n

+f

m

f

n

+2f

m

f

n

+3f

m

f

n

+4f

m

f

n

+5f

m

Ugp

mV

100

7.

Dla głębokości modulacji m=100%, powtórzyć pomiar wg p.3 w sytuacji, gdy częstotliwość sygnału

nośnego wynosi 2 kHz, zaś modulującego 20 kHz (zamienić wejścia w modulatorze). W tym przypadku
głębokość modulacji można określić na podstawie rys. 1b.

wartości zmierzone

wartości teoretyczne (obliczyć)

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

f

n

, kHz

f

dp,

kHz

f

gp,

kHz

m, %

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

U

n

, mV

U

dp

, mV

U

gp

, mV

100 %

100

Rys. 2.

Uproszczony układ modulatora amplitudy

Zasadę działania stosowanego modulatora amplitudy
przedstawia poniższy rys 2. Rolę rezystora R

1

o zmiennej

re

zystancji pełni tranzystor unipolarny. Dla takich

tranzystorów, rezystancja kanału pomiędzy drenem a
źródłem jest zależna od napięcia między bramką z
źródłem.

W

ten

sposób

sygnał

modulujący,

doprowadzony do bramki, zmienia rezystancję kanału,
czyli wartość rezystancji R

1

na powyższym schemacie.

Prąd o częstotliwości nośnej, dopływający do wejścia “-“
wzmacniacza operacyjnego ma zmienne natężenie,
zależne od aktualnej wartości rezystancji R

1

. W układzie

tzw. wzmacniacza transkon

duktancyjnego prąd ten

zosta

je przetworzony na napięcie wyjściowe o

analogicznym

(czyli

zmodulowanym)

przebiegu

czasowym.

Rys. 3.

Schemat elektryczny układu modulatora AM.

Wytyczne do sprawozdania:

Pkt. 1.

Wyjaśnić, w jaki sposób, w wykorzystanym na stanowisku modulatorze, uzyskuje się efekt zmian amplitudy sygnału nośnego przez sygnał

modulujący.

Pkt. 2.

Jaki wpływ na pracę modulatora wywiera stan nie skompensowania wzmacniacza operacyjnego?

Pkt. 3. 4. Narysować na wspólnym rysunku widma syrnałów dla analizowanych przypadków. Wykorzystując podstawy teoretyczne uzasadnić uzyskane

rozkłady prążków. Przeprowadzić dyskusję wyników empirycznych i teoretycznych.

Pkt. 5. Narysować widmo sygnału dla przypadku m>100%. Korzystając z podstaw teoretrycznych, uzasadnić jego rozkład.

Pkt. 6. N

arysować widmo sygnału dla przypadku modulacji przebiegu sinusoidalnego przebiegiem prostokątnym. Korzystając z podstaw

teoretrycznych, uzasadnić jego rozkład.

Pkt.7. Narysować widmo sygnału dla rozpatrywanego przypadku. Korzystając z podstaw teoretrycznych, uzasadnić jego rozkład.

Pkt.8. Wnioski ogólne do ćwiczenia:

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH

Laboratorium Systemów Telekomunikacyjnych / Telekomunikacji

Ćw-2

DEMODULACJA AMPLITUDY

1. Połączyć wyjście generatora sygnałowego z wejściem oscyloskopu. Ustawić w generatorze sygnałowym

SG1710:

-

częstotliwość sygnału nośnego na f

n

=465kHz (wcisnąć przyciski FREQ, wpisać z klawiatury wartość 465 i wpisać

przycisk kHz);

-

przełączyć generator w tryb pracy z modulacją AM z głębokością modulacji 80% (wcisnąć przycisk AM, wpisać z

klawiatury wartość 80 i przycisnąc przycisk %);

-

częstotliwość sygnału modulującego na 1kHz (wcisnąć klawisz 1kHz w sekcji Modulation);

- poz

iom sygnału wyjściowego na U

G

=500mV (wcisnąć przycisk LEVEL, wpisać z klawiatury wartość 500 i przycisnąć

przycisk mV).

Zaobserwować przebieg wyjściowy generatora. Praktycznie przeanalizować możliwość regulacji w
generatorze SG-

1710 wartości częstotliwości modulującej oraz współczynnika głębokości modulacji.

2.

Do wejścia układu demodulatora prostownikowego, doprowadzić z generatora sygnał zmodulowany

amplitudowo o częstotliwości nośnej f

n

= 465

kHz i modulującej f

m

=1kHz.

Zaobserwować dla współczynnika

głębokości modulacji m=80%, we wskazanych punktach przez prowadzącego przebiegi napięcia
(Przebiegi przerysować z uwzględnieniem ich amplitudy i okresu).

3.

W układzie z punktu 2 przeprowadzić pomiar zależność napięcia na wyjściu demodulatora od zmian

wsp

ółczynnika głębokości modulacji w zakresie od 100% do 0%

f

n

=465kHz, f

m

=1kHz, U

we

=500mV

m

%

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Uwy V

pp

4.

Dla układu demodulatora obwiedni (z kondensatorem), zaobserwować przebiegi napięcia wyjściowego

układu dla różnych wartości pojemności kondensatora (C=1nF, 10nF, 100nF).

5.

Dla kondensatora o pojemności 10 nF w układzie detektora obwiedni, przeprowadzić pomiary

charakterystyki U

wy

=f(m) przy zmianach "m" jak w p. 3.

Uzyskaną charakterystykę wykreślić wspólnie z

charakterystyką zmierzoną w p. 3.

f

n

=465kHz, f

m

=1kHz, U

we

=500mV

m

%

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

U

wy

mV

pp

6.

W układzie demodulatora obwiedni włączyć kondensator o pojemności 10 nF. Dla m=80% zmierzyć

zależności U

wy

(f

m

) dla częstotliwości modulującej zmieniającej się od 100 Hz do 6 kHz. Dla każdej z

charakterystyk zanotować, a następnie zaznaczyć na wykresie, wartość częstotliwości "f

m

", dla której

zaczynają się pojawiać wyraźne zniekształcenia zdemodulowanego sygnału.

f

n

=465kHz, U

we

=500mV, m=80%

f

m

kHz

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1

2

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

U

wy

mV

pp

7. W konfiguracji z punktu 6, po zwiększeniu poziomu sygnału na wyjściu generatora do wartości 950mV

zmierzyć zależność współczynnika zawartości harmonicznych (miernik PMZ-14) w przebiegu m.cz. w
funkcji częstotliwości.

f

n

=465kHz, U

we

=999mV, m=80%

f

m

kHz

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1

2

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

h

%

Wytyczne do sprawozdania:

Pkt. 1.

W

jaki sposób można zmieniać w generatorze wartość częstotliwości modulującej oraz głębokość modulacji.

Pkt.

2. Zamieścić przebiegi z wybranych punktów badanego demodulatora. Wnioski do zaobserwowanych przebiegów.

Uzasadnić ich kształt.

Pkt. 3.

Wyniki pomiaru zależność napięcia wyjściowego filtru od zmian współczynnika głębokości modulacji dla

demodulatora prostownikowego.

f

n

=465kHz, f

m

=1kHz, U

we

=500mV

m

%

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Uwy V

pp

Pkt. 4. Opisać zminy w przebiegu na wyjściu demodulatora obwiedni dla różnych wartości kondensatora. Uzasadnić

charakter zmian.

Pkt. 5. Zamieścić wyniki pomiaru zależność napięcia na wyjściu demodulatora obwiedni od zmian współczynnika

głębokości modulacji dla demodulatora obwiedni. Na wspólnej charakterystyce narysować krzywe z pkt.5 i 3.
Uzasadnić ich przebieg.

f

n

=465kHz, f

m

=1kHz, U

we

=500mV

m

%

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

U

wy

mV

pp

Pkt. 6. Zamieścić wyniki pomiaru zmian napięcia na wyjściu demodulatora w funkcji częstotliwości.

f

n

=465kHz, U

we

=500mV, m=80%

f

m

kHz

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1

2

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

U

wy

mV

pp

U

wy

dB

Odnosząc zmierzone wartości napięcia do napięcia dla częstotliwości 0.5kHz, obliczyć wartość napięcia w skali
logarytmicznej. (Uwy(dB)=20log(Uwy/Uwy(dla f=0.5kHz)

). Uzyskane wartości zamieścić na wykresie.

-15

-12

-9

-6

-3

0

10

100

1000

10000

Z wykresu odczytać górną częstotliwość graniczną dla badanego demodulatora. Uzasadnić przebieg narysowanej
krzywej napięcia w funkcji częstotliwości na wyjściu demodulatora.

Pkt. 7. Zamieścić wyniki pomiaru zawartości harmonicznych przebiegu m.cz. na wyjściu demodulatora w funkcji

częstotliwości.

f

n

=465kHz, U

we

=999mV, m=80%

f

m

kHz

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1

2

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

h

%

Narysować zależność h=f(f). Uzasadnić przebieg otrzymanej krzywej.

Pkt. 8. Wnioski ogólne do ćwiczenia.

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH

Laboratorium Systemów Telekomunikacyjnych / Telekomunikacji

Ćw-6

ŁĄCZNOŚĆ FONICZNA PCM

1.

Zapoznać

się

z

układem

laboratoryjnego

zestawu

fonicznej

łączności

PCM.

Na podstawie przeprowadzonych

obserwacji przebiegów w wybranych punktach układu określić funkcje

pełnione przez poszczególne bloki w koderze i dekoderze.

Koder

Dekoder

Uwaga:

Kolorem szarym zaznaczono bloki nie występujące w modelu laboratoryjnym

F

unkcje elementów składowych

Koder

Dekoder

Filtr DP:
Układ PP:
Przetwornik A/C;
Generator Taktujący:

Przetwornik C/A:
Filtr DP:

2. Dla sygnału sinusoidalnego o częstotliwości 500 Hz, amplitudzie 5V

pp

, zaobserwować przebiegi napięć w

wybranych punktach zestawu laboratoryjnego przy przetwarzaniu informacji z precyzją 8 bitów. (

Punkty

obserwacji:

1-

wejście filtru DP kodera, 2-wyjście filtru DP kodera, 3-wyjście układu próbkująco-pamietajacego, 4-

w

yjście generatora taktującego, 5-wyjście przetwornika C/A, 6-wyjście filtru DP dekodera

).

Na podstawie przeprowadzonych obserwacji uzasadnić dlaczego sygnał wejściowy o amplitudzie 5V

pp

wprowadzany jest do układu ze składową stałą o wartości 2.5V.

3. Zmierzyć zależność napięcia na wyjściu FD kodera i wyjściu FD dekodera od częstotliwości sygnału

podawanego na wejście łącza PCM, przy przetwarzaniu informacji z precyzją 8 bitów.

Pomiary dla wyjścia FD kodera U

G

= ….. V

pp

f

kHz

0.01 0.05 0.1

0.3

0.5

0.8

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

5

U

wy

V

U

wy

dB

Pomiary dla wyjścia FD dekodera U

G

= ….. V

pp

f

kHz

0.01 0.05 0.1

0.3

0.5

0.8

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

5

U

wy

V

U

wy

dB

Uwaga:

Wartość napięcia w dB określamy z zależności: U

wy

(dB)=20log(U

wy

/U

G

)

4.

Zmierzyć zależność poziomu zniekształceń sygnału sinusoidalnego w funkcji częstotliwości przy

przetwarzaniu informacji z precyzją 8 i 2 bitów.

f

kHz

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.8

1

1.2

1.5

1.8

2

h

%

8 bity

h

%

2 bity

5. Do

prowadzić sygnał z generatora o częstotliwości ok. 800 Hz i napięciu 5V

pp

(2.5V

DC

) do

wejścia układu

próbkująco-pamiętającego. Zaobserwować przebieg na wyjściu łącza. Zwiększając częstotliwość
generatora sygnałowego 10 , 20 , 30 itd. Zaobserwować, że dla każdej krotności częstotliwości istnieje
po korekcji wartość częstotliwości, która pozwala na wyjściu uzyskać przebieg o częstotliwości ok. 800Hz.

6.

Odłączyć generator, przełącznik "generator/mikrofon/radio" ustawić w pozycji "radio". Na wejście toru

podłączyć sygnał z wyjścia odbiornika radiowego, zaś na wyjście wzmacniacza mocy - głośnik. Dokonać
słuchowej oceny pracy toru dla różnej liczby bitów przetwarzania. Uwagi i spostrzeżenia zamieścić w
sprawozdaniu.

Wytyczne do sprawozdania:

Pkt. 1.

Określić funkcje pełnione przez poszczególne bloki w koderze i dekoderze badanego łącza PCM.

Pkt. 2.

Zamieścić przebiegi. Uzasadnić dlaczego sygnał wejściowy o amplitudzie 5V

pp

wprowadzan

y jest do układu ze

składową stałą o wartości 2.5V.

Pkt. 3.

Na wspólnym wykresie zamiescić zależność Uwy(dB)=f(f) dla sygnału zmierzonego na wyjściu filtru DP kodera i

dekodera.

Z wykreślonych charakterystyk określić górna częstotliwość graniczną dla łacza. Uzasadnić kształt

charakterystyk

Pkt. 4. Na

wspólnym wykresie zamiescić zależność h(%)=f(f), dla 8 i 2 bitów. Uzasadnić kształt charakterystyk.

Pkt. 5

. Opisać i uzasadnić zaobserwowany efekt aliasingu.

Wnioski ogólne do ćwiczenia: