Часть 2. Использование метода переключений для получения чМн сигнала

1. Запустите NI ELVIS II Function Generator VI и настройте его:

• Waveshape Sine

• Frequency 2kHz

• Amplitude 4Vpp

• DC Offset 0V

• Modulation Type None

2. Измените схему, как показано на рисунке 12.5.

Рисунок 12.5

Блок-схема представлена на рисунке 12.6. Модуль Dual Analog Switch выполняет весь переключательный процесс, необходимый для частотной манипуляции.

Рисунок 12.6

3. Установите Channel 1 Vertical Position осциллографа в положение 0V и сравните цифровой сигнал с соответствующим ему частотно манипулированным. Определите, какая частота соответствует логической 1 на входе, а какая – логическому 0.

Часть 3. Спектр чМн сигнала

При рассмотрении ЧМн сигнала во временной области достаточно отчетливо видно, что сигнал состоит всего из двух синусоид. Так ли это на самом деле мы проверим, рассмотрев сигнал в частотной области.

1. Остановите работу осциллографа и запустите NI ELVIS II Dynamic Signal Analyzer VI. Настройте его:

Input Settings:

• Source Channel Scope CH1; Voltage Range ±10V

FFT Settings:

• Frequency Span 20000; Resolution 400; Window 7 Term B-Harris

Averaging:

• Mode RMS; Weighting Exponential; # of averages 3

Trigger Settings:

• Type Digital

Frequency Display:

• Units dB; Mode RMS; Scale Auto.

2. Найдите составляющие спектра соответствующие частотам 2 и 4 кГц.

Между ними есть плоский участок с уровнем примерно -20дБ (одна десятая напряжения сигнала). Такие же участки имеются и по обе стороны от каждой составляющей. Также имеются выпуклости с интервалами 2кГц, начиная с частоты 7кГц. О чем это говорит?

Рисунок 12.1 в какой-то степени искажает истинную картину сигнала при переходе от одной частоты к другой. На рисунке видно, что этот переход осуществляется при прохождении синусоидами нуля, в то время как на самом деле этот переход происходит более «грубо», вызывая «разрывы» между двумя колебаниями. Именно эти разрывы делают спектр сигнала более сложным, чем можно было ожидать.

Рассмотрим эти разрывы.

3. Закройте Signal Analyzer VI. Запустите осциллограф и установите Timebase в положение 500µs/div.

4. Сравните свой ЧМн сигнал с сигналом на рисунке 1, обращая внимание на места смены частоты. Чем вызваны резкие скачки напряжения при смене значения цифрового сигнала? Как можно избавиться от них?

Часть 4. Демодуляция чМн сигнала с помощью фильтров и диодного детектора

Так как ЧМн сигнал представляет собой всего лишь частный случай ЧМ сигнала, его можно демодулировать с помощью любой из схем частотной демодуляции. Но в виду того, что ЧМн сигнал переключается только между двумя состояниями, мы можем применить способ, который не может быть использован при демодуляции аналоговых ЧМ сигналов.

1. Установите Timebase осциллографа в положение 1ms/div.

2. Установите регуляторы Cut-off Frequency Adjust и Gain модуля Tuneable Low-pass Filter в крайнее правое положение.

3. Измените схему, как показано на рисунке 12.7.

Изменения в схеме представлены на блок-схеме 12.8. Фильтр нижних частот используется для выделения нижней из двух частотных составляющих, формирующих ЧМн сигнал; диод и RC фильтр моделируют диодный детектор для демодуляции ЧМн сигнала.

Рисунок 12.7

Рисунок 12.8

4. Медленно уменьшайте частоту среза фильтра нижних частот (Cut-off Frequency Adjust), пока не пропадет составляющая сигнала с большей частотой, так, чтобы амплитуда нижней составляющей оставалась как можно большей.

5. Сравните цифровой сигнал и сигнал на выходе фильтра.

Какую из частот ЧМн сигнала пропускает фильтр? На что теперь похож ЧМн сигнал?

6. Измените соединения осциллографов, как показано на рисунке 12.9.

Рисунок 12.9

Блок-схема представлена на рисунке 12.10.

Рисунок 12.10

7. Сравните исходный и восстановленный цифровые сигналы.

Они не очень похожи друг на друга. Почему восстановленный сигнал так искажен?