Лабораторна робота №3 система зв'язку з часовим поділом каналів.

Мета роботи: Вивчити принципи побудови систем зв'язку з тимчасовим розділенням каналів.

Завдання роботи:

Вивчити структуру і функції основних вузлів системи з тимчасовим розділенням каналів для передачі безперервних повідомлень.

Вивчити основні положення тимчасового розділення каналів зв'язку і їх реалізацію в системах.

Досліджувати принципи тимчасової дискретизації сигналів, визначувані теоремою В.А.Котельникова.

ВВЕДЕННЯ.

Тимчасове розділення каналів застосовується достатньо часто при створенні систем зв'язку. На основі тимчасового розділення реалізуються системи багатоканального телефонного зв'язку, системи супутникового зв'язку і телебачення. Такі системи містять в своєму складі групу передавачів і приймачів, що взаємодіють через загальне середовище розповсюдження сигналів (кабельна лінія, навколоземний і космічний простір - «ефір» і так далі). У простому випадку кожна пара передавач - приймач і середовище, що зв'язує їх, складають окремий канал. Для забезпечення можливості одночасної передачі повідомлень по всіх каналах необхідно виконати умови незалежності їх роботи, виключення впливу один на одного, що складає завдання розділення каналів. Основою тимчасового розділення каналів є наступні положення:

- Кожен з передавачів формує і видає в середу розповсюдження сигнали тільки у відведені для нього інтервали часу не перекриваються з інтервалами, відведеними для інших передавачів;

- Кожен з приймачів має засоби виділення інтервалів передачі, а, отже, і сигналів тільки потрібного передавача і придушення сигналів інших. (Для цього у складі системи мають бути засоби, що забезпечують синхронну роботу передавачів і приймачів, по черзі надають середовище розповсюдження в їх розпорядження і засоби відновлення повідомлень з квантованих за часом сигналів, - інтерполюючі фільтри);

- Дискретизація сигналів що представляють повідомлення здійснюється з дотриманням вимог теореми В.А.Котельникова;

-Середовище розповсюдження сигналів володіє достатнім широкосмуговим і лінійністю з тим, що б передавальні імпульсні сигнали не були спотворені.

Дана робота направлена на вивчення реалізації цих положень на прикладі простої системи зв'язку, що моделюється засобами пакету System View.

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ.

Об'єктом дослідження в даній роботі є модель трьохканальної системи зв'язку (Див. ріс.1). Повідомлення в моделі представлені гармонійними коливаннями з частотами, що лінійно змінюються.

До складу моделі системи входять модулі передавачів, представлених на лівій частині малюнка і приймачів, - на правій частині. Робота приймачів і передавачів синхронізована загальними для кожної пари приймач - передавач генераторами імпульсів того, що тактує і керованих ними комутаторами на передавальній і приймальній сторонах. Середовище расповсюдження-лінія зв'язку, представлена суматором сигналів в центральній частині малюнка.

З авдання даної роботи реалізуються шляхом аналізу сигналів в різних точках системи, їх зіставлення і оцінки як в тимчасовій, так і в частотній областях.

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. Завантажити виконуючий файл time_rch..svu. Замалювати структуру моделі, записати параметри її модулів, параметри системного часу.

2. Запустити модель на цикл моделювання. Отримати графіки початкових повідомлень. (Sink 20,21,22) і оцінити їх параметри.

3. Отримати графіки прийнятих повідомлень на виходах приймачів (Sink 5,18,19) і порівняти їх з передаваними (Sink20,21,22) зробити виводи щодо можливості відновлення передаваних повідомлень на приймальній стороні.

4. Отримати графік сигналу синхронізації (Виходи модулів 2,12,13) і оцінити їх параметри. Для цього слід встановити на виході вказаних модулів модулі реєстрації сигналів і повторно запустити модель на цикл моделювання.

5. Отримати графік сигналу в лінії зв'язку і його спектр (Sink11). Оцінити ширину спектру сигналу на рівні -20дБ щодо його максимального рівня. Оцінити ступінь перекриття сигналів різних передавачів в часі. При виконанні пп.4,5 з метою поліпшення дозволу слід використовувати зміну масштабу часу, діапазон представлення сигналу 0.0,005с, що рекомендується.

6. Зробити фазу проходження імпульсів генератора другого передавача (Модуль 12) співпадаючою з фазою генератора першого (Модуль 2). Запустити модель на цикл моделювання і виконати п.3“хода виконання роботи”. Пояснити причину спостережуваних явищ.

7. Відновити початкові значення фаз тактового генератора 2. Змінити частоту проходження імпульсів всіх тактових генераторів (Модулі 2,12,13) і зробити її рівною 9000гц. Запустити модель на цикл моделювання і виконати п.3. Пояснити причину спостережуваних явищ.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

1. Наименование работы, ее цель и задачи.

2. Структурная схема модели, ее параметры, параметры системного времени.

3. Эскизы графиков сигналов, их спектров с указанием полученных оценок параметров, а так же выводы в соответствии с пунктами 1…7 «Хода выполнения работы».

ЛІТЕРАТУРА.

Кловський д.Д. Теорія передачі сигналів. Стор. 319.321.

Зюко а.Г. і ін. Теорія передачі сигналів. Стр.64.70, 265.268.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

Яким обов'язковим вимогам повинні задовольняти параметри канальних модулів в системі з тимчасовим розділенням?

Чи однакові умови роботи різних каналів системи? Відповідь обгрунтувати, порівнюючи роботу сусідніх каналів.

Як впливає збільшення числа одночасно працюючих каналів на роботу лінійного устаткування? Відповідь обгрунтувати, зважаючи, що у складі лінійного устаткування можуть бути підсилювачі, перетворювачі і інші активні пристрої.

4. Оцінити ширину смуги частот потрібну для передачі тих же повідомлень, що і в даній роботі, але з використанням частотного розділення. Який варіант трьохканальної системи зажадає більшої смуги і чому?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ПЕРЕНЕСЕННЯ СПЕКТРІВ СИГНАЛІВ В РАДІОПРИЙМАЧІ СУПЕРГЕТЕРОДИНА.

Мета роботи: Вивчити реалізацію принципу перенесення спектрів в радіоприймачі супергетеродина.

Завдання роботи:

Вивчити функції основних вузлів радіоприймача супергетеродина як системи з частотним розділенням каналів.

2. Вивчити реалізацію функцій частотної селекції по сусідньому і дзеркальному каналах в радіоприймачі супергетеродина на основі

3. принципу перенесення спектру сигналу.

ВВЕДЕННЯ.

Технологія радіоприйому супергетеродина знаходить широке застосування в системах радіозв'язку, зокрема, супутниковою, УКВ телефонії, КВ магістрального зв'язку і так далі . Спрощена структурна схема радіоприймача супергетеродина приведена на ріс.1.

Вхідний сигнал приймача (RF Input) поступає на вхідний смуговий фільтр (Bandpass Filter), де виділяється діапазон частот, що приймаються, і пригнічуються сигнали "дзеркального" каналу. З виходу цього фільтру сигнали виділеної смуги частот поступають на змішувач, куди поступає так само гармонійний сигнал місцевого генератора (Local Oscillator). Тут здійснюється зсув спектрів сигналів, що приймаються, формування смуг сумарної і різницевої частот. Фільтр проміжної частоти (IF Filter) виділяє спектр сигналу, що приймається, з складу однієї із смуг

(у даній роботі - різницевою) і передає на вхід демодулятора (Demodulator), де і відновлюється передаване повідомлення (Recovery Message).

Для прикладу в даній лабораторній роботі розглядається виділення повідомлень з суми амплітудно-модульованих сигналів з частотами, що несуть () 30, 40 і 50кгц (Див. мал. 2).

Проміжна частота вибрана рівною 20кгц. Аналогове повідомлення займає смугу частот менш 5кгц. Смуговий фільтр на вході приймача призначений для придушення небажаних шумів і сигналів в "дзеркальній" смузі частот, віддаленій від частоти прийому на 2,обеспечивая тим самим селекцію по" дзеркальному" каналу. Селекція по сусідньому каналу забезпечується смуговим фільтром проміжної частоти (IF Filter), який має фіксоване налаштування. Вибір частоти сигналу, що приймається, здійснюється синхронною перебудовою частоти місцевого генератора гармонійного коливання (Local Oscillator) - гетеродина і налаштування смугового фільтру на вході приймача.

Припустимо, нам необхідно прийняти сигнал з частотою коливання 40кгц, що несе. Гетеродин має бути налаштований на частоту 20+40=60кгц, середині "дзеркального каналу відповідатиме 2(20)+40=80кГц. Спектр сигналу, що приймається, опиниться в межах смуги пропускання фільтру проміжної частоти.

Спектри сигналів з частотами 30 і 50кгц, що несуть, будуть перенесені в області 10 і 30кгц, тобто за межі смуги пропускання фільтру і будуть їм пригнічені. Фільтром буде виділений спектр тільки одного передавача - з частотою коливання 40кгц, що несе. Демодуляція вихідного сигналу фільтру дозволяє отримати передаване повідомлення.

Дана робота направлена на вивчення процесів перетворення спектрів сигналів в приймачі супергетеродина засобами пакету System View.

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ.

Об'єктом дослідження в даній роботі є модель приймача супергетеродина (Див. мал. 3). Передавані повідомлення в моделі представлені гармонійними коливаннями, частоти яких змінюються по лінійному закону.

До складу моделі системи входять модулі передавачів, представлених на лівій частині малюнка і приймача, - на правій частині. Середовище розповсюдження - "ефір" представлена суматором сигналів. Завдання даної роботи реалізуються шляхом аналізу сигналів в різних точках моделі, їх зіставлення і оцінки як в тимчасовій, так і в частотній областях. При проведенні досліджень передбачається зміна параметрів налаштування деяких модулів моделі, а так само доповнення моделі модулем вхідного фільтру.

ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. З авантажити виконуючий файл Com_amr1.svu. Замалювати структуру моделі, записати параметри її модулів, параметри системного часу.

1. Запустити модель на цикл моделювання. Отримати графіки початкових повідомлень (Sink23) і оцінити параметри сигналів, які їх представляють (Sink 21).

2. Отримати графік сигналу на вході приймача (Sink19) і його спектр. Аналізуючи картину спектру, визначити області частот займані сигналами кожного з передавачів. Оцінити ширину спектру кожного передаваного сигналу на рівні -10дБ щодо максимального рівня бічних смуг для кожного з сигналів.

3. Отримати графік сигналу на виході змішувача (Sink20). Оцінити ступінь зсуву спектрів сигналів щодо вхідних, зіставити картину спектрів сигналів на вході приймача і на виході змішувача.

4. Отримати графік сигналу на виході фільтру проміжної частоти (Sink5). Зіставити картину спектрів сигналів на вході фільтру і на його виході. Підвищити порядок фільтру з 5-го до 9-го і, повторно запустивши модель на цикл моделювання зіставити знов отримані спектри між собою. Порівняти обидва варіанти реалізації фільтру по здатності пригнічувати сигнали передавачів сусідніх каналів.

5. Отримати графік прийнятого повідомлення на виході приймача (Sink 9) і порівняти його з передаваним (Sink21) .сделать виводи щодо можливості прийому передаваного повідомлення.

6. Перебудувати гетеродин приймача спочатку на частоту 50кгц, а потім на частоту 70кгц (Модуль22) .Виконати п.6 " Ходу виконання роботи", враховуючи при цьому, що джерелами повідомлень будуть модулі 0 і 14, відповідно.

7. Перебудувати генератор коливання третього передавача, що несе, на частоту 80кгц (Модуль16), а гетеродин приймача на 60кгц. Виконати п.6 " Ходу виконання роботи" і пояснити причину спостережуваних явищ.

8. Встановити смуговий фільтр на вході приймача (Модуль 24), включивши його між модулями 8 і 4. Виконати п.6 " Ходу виконання роботи" і пояснити причину спостережуваних змін в спектрах і сигналах.

ЗМІСТ ЗВІТУ.

1. Найменування роботи, її мета і завдання.

2. Структурні схеми моделі, її параметри, параметри системного часу.

3. Ескізи графіків сигналів, їх спектрів з вказівкою отриманих оцінок параметрів, а так само виводи відповідно до пунктів 1...9 «Ходу виконання роботи».

ЛІТЕРАТУРА.

Кловський д.Д. Теорія передачі сигналів. Стр.92.96.

Гоноровський і.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Стор. 88.97.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

Як зміниться робота приймально-передавальної системи, якщо сигнал гетеродина буде відмінний від гармонійного?

Проаналізуйте можливість реалізації радіоприймача супергетеродина з перенесенням спектру "вгору", тобто коли =+. Які переваги і недоліки має цей варіант реалізації приймача?

Як винні співвідноситься між собою,,, що б частота "дзеркального" каналу стала негативною?

У яких випадках можна використовувати фільтр низьких частот як вхідний фільтр приймача?

Допустимо, що шум "ефіру" має необмежений по частоті рівномірний спектр амплітуд. Як впливає використання вхідного фільтру на співвідношення сигнал-шум на виході приймача в цьому випадку? Дати якісну і кількісну оцінку впливу.