Politechnika Radomska im. K. Pułaskiego Wydział Transportu		LABORATORIUM ELEKTRONIKI	Data
Grupa	Zespół	Wyk.:	Rok akademicki :
Nr ćwiczenia :		IMPULSOWA MODULACJA AMPLITUDY	Ocena :

1. Cel ćwiczenia:

1. Impulsowa modulacja amplitudy.

2. Demodulacja przez filtrację.

2. Realizacja programu ćwiczenia.

ad.1. Impulsowa modulacja amplitudy.

Rys.1 Schemat impulsowego modulatora PAM.

Dokładnie sprawdziliśmy wszystkie połączenia układu z masą oraz ustawiliśmy potencjometrem znajdującym się na zasilaczu stabilizowanym napięcie zasilania układu równe 10 V. Masę zasilacza również podłączyliśmy do masy układu. Do strony pierwotnej transformatora separującego l:l przyłożyliśmy sygnał sinusoidalny z generatora funkcyjnego o napięciu U₁ = 2V i częstotliwości fg 100Hz.

Ustawiliśmy potencjometrem R2 napięcie U_reg = 2,45 V. Sygnał modulujący pochodzący z generatora funkcyjnego ustawiliśmy na kanale 1 oscyloskopu dwukanałowego.

Sygnał zmodulowany PAM (napięcie U2) ustawiliśmy na kanale 2, następnie obserwowaliśmy powstałe przebiegi.

Dobraliśmy odpowiednią stałą czasową odchylania plamki oraz stałe odchylania pionowego,

aby przebiegi były widoczne.

Sygnał wyjściowy U2 to zmodulowane napięcie impulsowe PAM, którego głębokość modulacji zależna jest od napięcia i kształtu napięcia modulującego U₁. Ponieważ napięcia z generatora funkcyjnego i PAM nie są ze sobą zsynchronizowane oscyloskop synchronizuje oba przebiegi za pomocą częstotliwości.

3. Otrzymane wyniki pomiarowe.

Dla fali nośnej			Głębokość modulacji
UWE	f	U	0,818
V	Hz	V
5,4	500	4,42

b)

Dla fali nośnej			Głębokość modulacji
UWE	f	U	0,593
V	Hz	V
7,28	140	4,32

c)

Dla fali nośnej			Głębokość modulacji
UWE	f	U	0,772
V	Hz	V
4,40	139,2	3,40

d)

Dla fali nośnej			Głębokość modulacji
UWE	f	U	1,26
V	Hz	V
3,36	134	4,24

Sprawdziliśmy jak wygląda sygnał PAM modulowany sygnałem sinusoidalnym, trójkątnym oraz prostokątnym i zaobserwowaliśmy następujące przebiegi przedstawione poniżej:




Rys.2. Sygnał PAM modulowany a) falą trójkątną, b) falą prostokątną

4. Przebiegi sygnału modulującego dla punktów a), b), c), d) - są prawie jednakowe.




Rys.3. . Przebiegi sygnału modulującego x(t) dla punktów a), b), c), d), fali nośnej n(t) oraz sygnału zmodulowanego PAM. Falę nośną tworzy ciąg impulsów prostokątnych.

ad.2. Demodulacja przez filtrację.

Schemat układu pomiarowego.




Rys.4. Schemat demodulatora PAM.

Za pomocą potencjometru R7 ustawiliśmy punkt pracy tranzystora T1 na napięcie Uce = 5V przy rozwartym wejściu (U2 = 0V). Połączyliśmy wyjście układu modulatora PAM (U2) z wejściem demodulatora (U2) za pomocą zwykłego przewodu.

Tranzystor T1 pracuje tu jako wtórnik emiterowy oddzielając oba układy dużą impedancją. Działa on również jako wzmacniacz prądowy. Przy pomocy prostego filtru złożonego z C2, C3 i R9 sygnał użyteczny niosący informację zostaje oddzielony od fali nośnej.

W pierwszej kolejności sprawdziliśmy czy generator funkcyjny generuje sinusoidalne napięcie U₁ = 2V przy fg = 100Hz. Następnie na kanał 1 oscyloskopu należy podaliśmy napięcie U₁, a na kanał 2 napięcie U₂ pochodzące z wyjścia demodulatora. Sygnał U₃ powinien być podobny do sygnału modulującego U₁, ale odwróconemu o kąt ϕ = 180 °.

1.Otrzymane wyniki pomiarowe.

U1	U2	f	T
V	V	Hz	ms
2,32	5,38	135,8	7,36

2. a) Otrzymane przebiegi napięcia modulującego.




Rys.5. Przebieg napięcia modulującego a) oryginalne napięcie z generatora funkcyjnego, b) napięcie po przejściu przez demodulator

2.b) Zmieniając kondensator C₃ = 2,2 μF na 0,47 μF zwiększyła się amplituda przebiegu wyjściowego dla f = 15,52 kHz, co pokazuje poniższy rysunek:


Rys.6.

2.c) Zmieniając kondensator C₃ = 0,47 μF na 1 nF amplituda na wyjściu zmieniła się, wzrastając niemal czterokrotnie. I tak np.:

dla f_g = 10 kHz ; f = 13,73 kHz jako minimalna częstotliwość fali nośnej,

dla f_g = 1 kHz ; f = 1,377 kHz jako minimalna częstotliwość fali nośnej,

dla f_g = 100 kHz ; częstotliwości f nie da się odczytać.

3. Wnioski i spostrzeżenia.

1. Przy impulsowej modulacji amplitudy następuje uzależnienie wysokości impulsów fali nośnej n(t) od wartości sygnału modulującego x(t).

2. Podczas modulacji następuje przetwarzanie sygnałów analogowych na sygnały dyskretne w czasie (zmodulowane w czasie dyskretnym). Czas dyskretny to ściśle określony okres, w którym następuje przesył sygnałów ­zawierających informację.

3. Modulacji poddawaliśmy wiele parametrów charakteryzujących impuls, np. amplitudę lub położenie przedniego albo tylnego zbocza. Możliwa jest jednoczesna modulacja kilku parametrów, ale w praktyce stosuje się modulację tylko jednego z wybranych.

4. Z twierdzenie o próbkowaniu Katielnikowa - Shanona doszliśmy do wniosku, że sygnał dolno pasmowy można przedstawić jednoznacznie za pomocą próbek pobranych z tego sygnału w równych odstępach czasu, przy czym częstotliwość próbkowania (pobierania próbek) powiana być co najmniej dwa razy większa od największej częstotliwości sygnału dolnopasmowego, czyli

fs >- 2fmax Częstotliwość próbkowania fs = 2f_max zwana jest częstotliwością próbkowania Nyquista.

5. Z rysunków wysnuliśmy następujące wnioski:

a). Sygnał oryginalny x(t) może być odtworzony przez filtrację dolno pasmową za pomocą filtru idealnego.

b). Przy zastosowaniu idealnej filtracji pasmowej za pomocą filtru otrzymaliśmy sygnał AM o dwu wstęgach bocznych scentrowanych wokół częstotliwości 2f, 4f, 6f, itp.

c). Przy próbkowaniu o większej gęstości próbek, czyli Ti < 1/2f, w widmie tworzą się luki. Luki te są niezbędne, jeśli do odtworzenia przebiegu x(t) miałby służyć filtr realizowany fizycznie.

d). Przy próbkowaniu o mniejszej gęstości próbek, czyli Ti>1/2f, występuje efekt nachodzenia na siebie wstęg bocznych widm.

6. Demodulacja jest procesem odwrotnym do modulacji polegający na odtworzeniu informacji zawartej w sygnale zmodulowanym w.cz.

7. W omawianym ćwiczeniu podstawowym sygnałem impulsowej modulacji amplitudowej była fala impulsów prostokątnych, która za pomocą transformatora separującego 1:1 jest modulowana amplitudowo. Modulowana jest tylko górna część fali, która w procesie demodulacji jest oddzielona od fali nośnej.

1

1







---