Лабы 3 вариант / 4_3

Минобрнауки России

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Лабораторная работа №4 по дисциплине

«Синхронизация в высокоскоростных сетях передачи данных»

«Методы фазово-частотной синхронизации в системах связи с подавленной несущей»

Вариант 3

Цель работы: Исследование методов фазово-частотной синхронизации в системах связи с подавленной несущей

Вариант	Тактовая частота, кГц	Несущая частота, МГц
3	10	0.4

Таблица 1 – Данные по варианту

Для выполнения данной лабораторной работы была собрана схема приемопередатчика со схемой петли Костаса на приемной части. На вход поступает последовательность из нулей в течение 0,1 мс, затем последовательность случайных чисел. Сигнал модулируется BPSK и переносится на высокую частоту в суб-блоке upconverter. Сигнал проходит АБГШ канал и принимается схемой фазовочастотной синхронизации (петля Костаса)

.

Рисунок 1 – Схема цифровой системы связи с синхронизацией по схеме Костаса

Фазовращатель в схеме Костаса заменен ГУНом со сдвигом начальной фазы на π/2 радиан. На первом ГУНе сдвиг фазы на 0 радиан. Сдвиг фазы в демодуляторе π радиан. Полоса ФНЧ для фильтрации сигнала ошибки равна 10 Гц, а полоса двух ФНЧ на выходе обоих каналов после прохождения сигналом схемы Костаса равна 10 кГц.

Убедившись в корректной работе схемы, производилось тестирование схемы со сдвигом частоты -5 кГц от несущей и +5 кГц от несущей.

Для проверки работоспособности схемы в блоке AWGN значение SNR было задано равным бесконечности.

Рисунок 2 – – Сигнал на входе схемы (сверху) и на выходе, после демодулятора (снизу)

Из рисунка 2 видно, что при отсутствии шума в канале схема работает, сигнал успешно проходит через канал и восстанавливается.

В схему внесем частотное отклонение, снимем временные характеристики мнимой и реальной части сигнала после прохождения схемы Костаса, а также сигнала отклонения несущей частоты.

Рисунок 3 – Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на -5 кГц

Рисунок 4 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на -5 кГц

При сдвиге несущей частоты на -5 кГц время синхронизации оказалось равно 0,06 мс.

Рисунок 5 – - Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на -2 кГц

Рисунок 6 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на -2 кГц

При сдвиге несущей частоты на -2 кГц время синхронизации оказалось равно 0,05 мс.

Рисунок 7 – Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на 2 кГц

Рисунок 8 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на 2 кГц

При сдвиге несущей частоты на 2 кГц время синхронизации оказалось равно 0,05 мс.

Рисунок 9 - Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на 5 кГц

Рисунок 10 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на 5 кГц

При сдвиге несущей частоты на 5 кГц время синхронизации оказалось равно 0,07 мс.

Рисунок 11 - Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на 6 кГц

Рисунок 12 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на 6 кГц

При сдвиге несущей частоты на 6 кГц время синхронизации оказалось равно 0,14 мс.

Рисунок 13 - Реальная (сверху) и мнимая (посередине) части сигнала после прохождения сигнала через схему при отклонении несущей частоты на 7 кГц

Рисунок 14 – Сигнал ошибки на входе ГУНов при отклонении несущей частоты на 7 кГц

При сдвиге несущей частоты на 7 кГц, схема возбуждается и перестает подстраивать частоту. После изучения временных характеристик сигнала можно сказать, что собранная схема способна подстраивать несущую частоту со сдвигом 6 кГц и менее. Если сдвиг несущей частоты оказался больше 6 кГц, схема возбуждается, и подстройка не происходит.

Рисунок 15 – График зависимости BER от SNR в канале при разных значениях сдвига несущей частоты

Вывод:

В ходе лабораторной работы была изучена работа схемы Костаса. Ее предназначение заключается в подстройке несущей частоты и одновременном выделении реальной и мнимой части сигнала после его приема. В ходе работы была построена схема, которая успешно подстраивала отклонения несущей частоты до 6 кГц. Было вычислено, что при увеличении шума в канале количество ошибок на выходе схемы возрастало. Также, количество ошибок увеличивалось при повышении отклонения несущей частоты сигнала. В ходе работы была построена схема, которая успешно подстраивала отклонения несущей частоты до 6 кГц.

2023