М.Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы
«Электрлік байланыс теориясы»
пәні бойынша зертханалық жұмыстарды
орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
(050719 – Радиотехника, электроника және
телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған)
Алматы - 2011
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
М.Тынышбаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы
«Радиотехника және телекоммуникациялар» кафедрасы
БЕКІТЕМІН
Оқу және ғылыми
жұмыс проректор
_________ М.Б. Имандосова
«____» ____________20 ж.
«Электрлік байланыс теориясы»
пәні бойынша зертханалық жұмыстарды
орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
(050719 – Радиотехника, электроника және
телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған)
Алматы – 2011
УДК 656.25 (075)
«Электрлік байланыс теориясы» пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар, 5В071900 - «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» бакалавр мамандығы үшін пәннің типтік оқу бағдарламасына және пәннің оқу бағдарламасына (Syllabus) сәйкес әзірленген.
Пікір берушілер: Кулымбаева М.Ш. - т.ғ.к., доцент ҚазККА
Ағатаева Г.С. - т.ғ.к., доцент АЭжБИ
Султангазинов С.К. - т.ғ.к., доцент КУПС
Авторы: Оразымбетова Айгуль Каныбековна – аға оқытушы
Бұл зертханалық нұсқаулар аталған пәннің бағдарламасына сәйкес жасалып отыр. Әр зертханалық жұмыс жұмыстың мақсатынан, теориялық бөлімнен тұрады. Жылжымалы байланыс жүйелерінің теориялық негізіне бағытталған негізгі сұрақтар толық қамтылған. Сонымен қатар, зертханалық жұмыстың орындалу тәртібі, қолданылатын қондырғылар, аспаптар, аппаратура, бақылау сұрақтары және қолданылған әдебиет берілген.
Әдістемелік нұсқаулар «Радиотехника және телекоммуникациялар» (РТ) кафедраның мәжілісінде талқыланып бекітілген «___» _________ 20___ж. Хаттама № ____.
Әдістемелік нұсқаулар «Автоматтандыру және телекоммуникациялар» факультетінің оқу-әдістемелік кеңесінде бекітуге ұсынылды «___» _____________ 20___ж. Хаттама № ___.
Әдістемелік нұсқаулар Оқу-әдістемелік кеңесінде «____» __________ 20____ж. № ____ хаттамасында бекітілді.
ã «М.Тынышпаев атындағы ҚазККА» АҚ.
© Оразымбетова А.К., 2008 ж.
КІРІСПЕ
Қазіргі заманғы оқу-тәжірибелік зертхана құру және оны тиімді пайдалану оқу процесінің методикалық қамтамасыз етілуі мен техникалық жарақтандырылуы үшін ғана емес, сонымен қатар оқытудың сапасын толығымен жетілдірумен, ақпарат жеделдігінің жоғары деңгейіне көтерілуімен маңызды. Жиырмасыншы ғасырдың басынан бері түрлі электротехникалық және радиотехникалық құрылғылардың қарқынды дамуы жүріп жатыр.
Радиоэлектроника құралдарының қосарлы жұмысын қамтамасыз ету техниканың маңызды мәселесі болып табылады. Өйткені электротехника мен радиоэлектрониканың ілгерілеп дамуы оның қосарлап жұмыс істеу шарттарына байланысты жаңа құралдарды пайдалану қажеттілігін күшейтеді.
ЭМҮмәселелерінің маңыздылығын арттыратын келесі себептерді қарастырайық;
- көбіне жылжымалы обьектілерде қондырылған және бірмезгілде әрекет ете алатын радиотехникалық құрылғылардың саны өседі;
- қуатты ондаған мегаваттарға жететін кейбір радиоқұралдар үшін радиотаратушы құрылғылардың қуаты көбейеді;
- қазіргі заманғы көптеген радиоқұрылғыларда қолданылатын жиілік желілері кеңейеді;
- радиожиілік диапазондарының жүктемеленуі арта түседі;
- аналогтық және цифрлық техника негізіндегі диагностикалық, автоматикалық бақылаудағы электрондық құралдар кеңінен енгізілуде;
- кемелер мен ұшақтардың жылжымалы объектілерін радиоэлектроника құралдарымен жабдықтау өсіп келеді;
Ұшпалы аппараттарда қондырылған радиоқұралдардың жұмыс істеу қабілеті нашарлайды. Өйткені олар шамалы аумақтарда орналасқан және саны күннен – күнге өсіп келе жатқан дербес жерүсті радиоқұралдарының тікелей көріністегі зонада орналасқан.
Қазіргі кезде біздің және шетелдік ғалымдардың мақсаты-таратқыштардың тұрақты жиіліктерін күшейту және энергетикалы қатынастарын жақсарту, қуатты күшейту қондырғыларында жіберу- тарату жолақтарын кеңейту және ӨЖЖ автогенераторларының жиіліктерін, электрондық шектерін күшейтуге бағытталған.
Қазіргі уақытта әлемнің көптеген жоғары оқу орындарының базасында бұл мәселе төңірегінде ауқымды зертханалық- зерттеу жұмыстарын қарқынды түрде жүргізуде.
«Электрлік байланыс теориясы»
Курсы бойынша оқу-зертханалық құрылғы
Зертханалық стендінің түсініктеме жазбасы, сипаттамасы
Зертханалық стенд жұмыс столына орнатылған (1200х370х280мм) габаритті тікбұрышты блоктан тұрады (сурет 1).
Сурет 1- Зертханалық құрылғының жапы сыртқы көрінісі.
Стент бірқатар функционалдық тораптардан тұрады. Байланыс жүйесінің функционалдық сұлбасын моделирлеуші сонымен қатар, өлшегіш аспаптар, сигналдардың бастауы (солдан оңға):
- сигналдардың бастауы;
- КОДЕР-1блоктары, АЦП және сумматор;
- ауыстыру блоктары (стенд ортасында), зерттелуші функционалдық тораптар құраушылары, бақылау нүктесінің ұяшығы, басқару және индикацияға қажетті органдары;
- таратылған және қабылданған ақпараттардың светодиодты таблосы, ЦАП және қателіктерді бақылау блогы;
- тұрақты және ауыспалы кернеудің өлшеуіш аспаптары орналасқан индикация блогы.
СИГНАЛДАР БАСТАУЫ
В блогында берілген:
- гармонические сигналы с частотами 1кГц, 2кГц и 110кГц* жиіліктерімен гармоникалық сигналдар с регуляторами выхода (0÷1,5) В шығыс реттегішімен;
- амплитудалық модулятор 110 кГц тасушы жиілігімен және 1 кГц жиілік модуляциясымен. (m) тасушы деңгейі және модуляция тереңдігі 0÷1,5 В и 0÷1 В сәйкес реттеледі;
- шуыл генератор (ГШ) шығыс сигнал реттегішпен (квазибелді шуыл жолақта мынадан аз емес 10 Гц-100 кГц).
Импульстік сигналдар тактылық (С1) және циклдық (С2) болып синхрондалады.С1 периоды Т=450 мкс. С2 периоды Тц=17Т. Сигналдар осциллографтың сыртқы синхроны үшін қолданылады.
Гармоникалық сигналдар f1 және f2 дискретті модуляцианың түрін алу үшін қолданылады; f1=27 кГц; f2=18 кГц;
∂(t) – сигнал "∂-функция" – тікбұрышты формулалардың ұзындығымен tu=5 мкс және период 17Т, амплитудасы 5 В аспауы керек.
S1:S3 – сигналдардың күрделі формасы, 2 гармоникадан тұрады (негізгі жиілік 2кГц)
S4 –сигнал, 1 және 3 суммалық гармоникалық жиілік 23 және 69 Гц.
U1 және U2 – тұрақты тоқтың көзі.(шамамен -10÷+10В);
Диапазонды төмен жиілікті генератор;жатық және сатылы шығу сигналын реттеуіші бар (0÷5В эфф). Жиілікті орнату үшін бекітілген жиілік өлшеуішпен сандық индукция қолданылады (шамамен 20 Гц ÷160 кГц).
Стенттағы барлық сигнал көзі (ГШ және НЧ генераторынан басқасы) фильтірленген және жиілікті бөлумен алынған бір кварцты генератор. Бұл зерттелген сигналдар осцилографта қадағалауды жеңілдетеді.
КОДЕР-1-де кез-келген символсыз комбинацияны қолмен теру жүзеге асырылады, соңынан ол БЕРІЛДІ деген жазумен светодиодты индикаторда пайда болады. Қабылданған екілік тізбек ДЕКОДЕР-1-дің кірісіне түсіп бағанада ҚАБЫЛДАНДЫ деген жазумен көрсетіледі.
Цифрлық байланыс жүйесі арқылы аналогтық сигналдарды тарату үшін КОДЕР-1 төменірек орналаласқан АЦП блогімен, ал ДЕКОДЕР-1 цифроаналогтық түрлендіргішпен ауыстырылады (ЦАП). Стендтің ЦАП және АЦП блоктары әртүрлі разрядтықпен жұмыс істей алады (3, 4 ,5 және 8 разрядтар). Сегізразрядты түрлендіру разрядтарды ауыстырып-қосқышының батырмаларының сығылған уақытында пайда болады. АЦП блогында 2 кіріс болады- ашық () және жабық (), және 2 шығысы болады- негізгі (оң жақ ұя) және кіру сигналының уақытымен дискреттелген шығыс (төменгі ұя). ЦАП блогы стендтің оң жақ бөлігінде орналасқан. АЦП және ЦАП-тың тікелеу жалғанған кезінде тумблері = Т жағдайына қойылуы тиіс, ал модулятор мен демодуляторды қолданған жағдайда = 0 болуы тиіс, себебі демодулятор бір тактылық интервалға бөгеліс жасайды.
Қазіргі кезде зертханалық стенд бес ауыспалы блоктармен комплектацияланады.
1. «СИГНАЛДАРДЫ СЫЗЫҚТЫ ЕМЕС ТҮРЛЕНДІРУ» ауыспалы блогы.
Блок құйма резистор түріндегі өрістік транзистордың жүктеме тізбегінен және тербелмелі LC контурынан тұрады. Контурдағы резонанс жиілігі шамамен 15 кГц-ті құрайды. Блок радиотехникада сызықтық емес күшсіз тізбектің формасы мен спектрінің өзгеруін,сызықты емес резонанстың күшеюін, жиіліктің көбеюін,жиілікті түрлендірілуін, амплитудалық модуляция мен АМ сигналдарды детекторлауға мүмкіндік береді.
2. «ЖИІЛІКТІК МОДЕМ» ауыспалы блогы.
Блок фазабаланстық тізбектегі өрістік транзистордың RC генераторының жиілік модуляторынан және симметриялы бұзылған контурдағы жиіліктік детектордан тұрады. ЖМ модуляторының сызықты өзгеру жиілігі шамамен 7÷18 кГц-ті құрайды.ЧД детекторлау сипаттамасы қатысты белгіленген 14 кГЦ жиіліктің сызықты бөлімі ±2 кГц-ті ғана құрайды.Жиіліктік модуляторды өлшеу программалық әдіспен ПК-да статикалық модуляцияның сипаттамасынан алынған және спекторлық модуляцияның тербелістерін анализаторлық спектрде бақылауға мүмкіндік береді.
Блок статикалық модуляция сипаттамасы мен детекторлық сипаттаманы жөндеуге, модулятор мен детектордың тиімді режимін таңдауға,осциллограмма мен ЧМ сигналының спектрін бақылауға,сигналдың жиіліктік модемнен өтуіне мүмкіндік береді.
3. «ҮЗІЛІССІЗ СИГНАЛДАРДЫҢ УАҚЫТТАҒЫ ДИСКРЕТТЕНУІ (КОТЕЛЬНИКОВ ТЕОРЕМАСЫ)».
Блок құрамында дискретизатор, белгіленген дискретті жиіліктің ауыстырып-қосқышы (3,6,12,16,24 және 48 кГц) және төртінші реттік операциалық күшейткіштегі үш ФНЧ. Блоктың ерекшелігі жиілік сигналын тандау және кварц генераторынан алынган жиілік дискретизациясы болып табылады,олар осцилогрофта дискреттелген сигналды бакылауды жеңілдетеді.
4. «АВТОГЕНЕРАТОРЛАР».
Блок құрамындағы LC және RC автогенераторлары жалпы сұлба бойынша кері қайтушы сигналды үзуші тізбектегі ауыспалы процесті мұқият зерттеу үшин қолданылады. LC генераторы трансформаторлық кері байланыстың өрістік транзисторында жиналған. Кері байланыс белгісін өзгерту немесе тіпті өшіріп тастау мүмкіндігі бар.Белгіленген генератор жиілігі 25 кГц шамасында. Автоматтық немесе дұрыстап реттеу режимдерінде жұмыс істейді.
RC генераторы екі каскатты резистор күшейткішінде фазабалансты тізбекте жиналган. Кері байланыс тізбегін өшіру ,сонымен қатар сұлбаны мультивибраторға айналдыру мүмкіндігі қарастырылған. Генерация жиілігі қосарланған потенциометрмен жүздік герц-бірлік килогерц аралығында реттеледі. К-тізбегінің күшейтуін автомотты және қолмен түзетуге болады. АРУ сұлбасы,жеке түмблермен қосылады, К-тізбегінің күшею коэффициентін қолмен өзгерткен кезде де тербелістің синусойдалық түрін сақтап қалады.
АВТОГЕНЕРАТОРЛАР блогымен үш зертханалық жұмыс орындауға болады.
5. «МОДУЛЯТОР – ДЕМОДУЛЯТОР»
Блок АМ, ЖМ, ФМ және ОФМ режимінде жұмыс істейтін цифрлық манипулятордан, ГШ дан шуыл жіберетін полюстік фильтірі бар қосылғыш түрінде көрсетілген «байланыс каналынан» және де корреляциялық қабылдағыш сұлбасынан жинақталған демодулятордан тұрады. Жолақты фильтр модуляциялық сигнал спектрі (10 ÷ 35 кГц ) орналасқан жиіліктік жолақты шуыл жолағынан шектеу үшін арналған. Қосылғышты тарату коэффициенті сигнал үшін – 0.5, шуыл үшін -5.
Ауыспалы блокта демодулятор сұлбасы анық көрсетілген – тіреу сигналының кернеуі бақылау нүктесіне шығарылған,үдету блогының, интеграторларының шықпалары, бастапқы кернеуі көрсетілген. Модуляция түрлерінің ауысуы модулятордың жанындағы батырмамен жүзеге асады және светодиодты индикатормен индекстеледі.
Сондай-ақ блокта тіреу тербелісінің бастапқы фаза ауыспасы (ФМ және ОФМ), бастаманың қондырғысы (АМ) және қателік индикаторы бар.
Блок дискреттік модуляция түрлерін оқуды,сигнал араласуын және олардың арасындағы анықталған шуылды бақылауды, модуляцияның әр түріндегі демодулятор жұмысының принципін оқуды жүзеге асырады және жүйенің бөгетке тұрақтылығын өлшейді.
Ауыспа блоктары стентке төрт бекітпе арқылы бекітіледі; электрлік қосылу ленталық көп тарамдалған ажырайтын қосылыс панелі бар кабельдермен жүзеге асырылады. Ажырайтын қосылыс панелінде ауыспа блок атауының бірінші әріптерін құрайтын әріптік маркеровкасы бар. Ауыспа блоктарының ауысуын тек қана стент қорегі өшірілгенде ғана жүзеге асыру керек.
Зертханалық жұмыстарды орындау үшін, стендімен қатар тағы да, екі сәулелі (екі арналы) осциллограф және дербес компьютер қарастырылады. Бірқатар арнайы өлшеуіш және демонстрациялық функкцияларды атқару үшін, оригиналдық программалық қамтамасыз етілуге арналған жабдықтар қажет.
Техникалық қауіпсіздік тәртібіне сәйкес стендінің корпусы, осциллограф және компьютер жалпы проводқа жалғануы керек. Ол зертхананың жалпылай жерге қосылған проводына жалғануы тиіс. Стендінің (1) ұяшығы оның артында, оң жақта орналасқан.
№ 1 Зертханалық жұмыс