Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебно-методическое пособие по дисциплине «Технологии и оборудование производства программ телевизионного и звукового вещания». Учебно-методическое по
.pdf
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики»
(СибГУТИ)
А.А. Ищук, А.М. Оноприенко
Учебно-методическое пособие
по дисциплине
"Технологии и оборудование производства программ
телевизионного и звукового вещания"
Учебно-методическое пособие
Новосибирск
2019
2
УДК 621.396.75
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ
Рецензент: канд. техн. наук, доц. Оболонин И.А.
Ищук А.А., Оноприенко А.М. Учебно-методическое пособие по
дисциплине "Технологии и оборудование производства программ
телевизионного и звукового вещания" : Учебно-методическое пособие / Сиб.
гос. ун-т телекоммуникаций и информатики. – Новосибирск, 2019. – 87 с.
Пособие состоит из методических указаний к лабораторным работам
для студентов, обучающихся по направлениям: 11.03.01 "Радиотехника" и
11.03.02 "Информационные технологии и системы связи".
В авторской редакции
© Ищук А.А., Оноприенко А.М., 2019
© Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, 2019
3
Содержание
1. Частотное разделение каналов..................................4.
2. Временное разделение каналов................................19
3. Исследование ИКМ - модулятора ...........................28
4. Изучению принципов демодуляции сигналов.......40
5. Цифровое представление сигналов..........................54
6. Исследование цифрового генератора
синусоидальных колебаний ..........................................74
4
Частотное разделение каналов
методические указания
к лабораторной работе № 1
5
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследовать принципы частотного объединения каналов связи на
передающей стороне, а также их разделения на приеме.
2. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
2.1. Изучите теоретический материал на тему «частотное разделение
каналов».
2.2. Используя данные таблицы 2.1, в соответствии с номером варианта,
выберите частоты несущих колебаний для осуществления принципа
частотного объединения каналов.
2.3. Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Катунин Г. П. Основы телекоммуникаций. Учебное пособие. Новосибирск:
СибГУТИ, 2006. – 546 с.:ил.
Таблица 2.1 – Варианты значений исходных сигналов.
№ бригады
1 2 3 4 5
F1, Гц
400
1000
600
1200
1000
F2, Гц
600
700
500
1500
500
F3, Гц
800
500
950
2000
700
№ бригады
6 7 8 9 10
F1, Гц
300
1000
600
1300
400
F2, Гц
700
800
900
1000
750
F3, Гц
1200
500
300
700
1000
Вид сигнала
U= U0sint
3. ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
3.1. Ознакомиться с методикой проведение измерений в среде LabVIEW.
3.2. В соответствии с вариантами заданий таблицы 2.1
Исследовать временные и спектральные диаграммы:
1) исходных аналоговых сигналов;
2) сигналов на выходах модуляторов;
3) сигнала на выходе сумматора;
4) сигналов на выходах полосовых фильтров на приеме;
5) сигналов на выходах детекторов;
6) сигналов на выходах фильтров нижних частот.
6
4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Структурная схема многоканальной системы передачи с частотным
разделением каналов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема проведения измерений
Процесс частотного объединения каналов осуществляется следующим
образом: аналоговые сигналы от генераторов поступают на амплитудные
модуляторы, модуляторы осуществляют перенос исходных низкочастотных
сигналов в высокочастотную область. Амплитудно-модулированные сигналы
подаются на сумматор, в котором формируется сигнал для передачи по
каналу связи. Каждый из модулированных сигналов занимает определенную
полосу частот, так как частоты несущих разные спектры сигналов не
перекрываются и не искажают друг друга.
На приеме суммарный сигнал подается на полосовые фильтры,
которые «вырезают» определенную полосу частот из суммарного спектра.
Далее сигналы следуют на детекторы, где восстанавливаются исходные
низкочастотные сигналы. После этого ФНЧ сглаживает высокочастотные
компоненты, и на выходе получается исходный сигнал.
7
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
5.1. Запустить программу LabVIEW. После завершения загрузки командного
окна необходимо выбрать раздел Open и далее «Частотное разделение
каналов». После загрузки передней панели лабораторной работы выберите
меню Window, далее Show Block Diagram. Перед вами откроется
функциональная схема лабораторной работы.
5.2. Установите частоту сигналов в генераторах сигналов 1,2,3, в
соответствии с вариантом задания. Для этого откройте параметры блока
Генератор сигналов двойным щелчком мыши. В параметрах генератора
сигналов, в разделе Frequency установите свою частоту сигнала, после чего
нажмите OK.
5.3. Установите выбранные частоты несущих в блоках генераторов несущей
частоты 1,2,3. Для этого откройте параметры блока Генератор несущей
частоты, и в параметрах блока установите несущую частоту.
5.4. Установите нижнюю и верхнюю частоты среза в блоках полосовой
фильтр 1, 2, 3, в соответствии с выбранными частотами полосами частот
модулированных сигналов, для этого откройте параметры блока полосовой
фильтр и установите нижнюю частоту среза в разделе Low cutoff Frequency,
и верхнюю частоту среза High cutoff Frequency.
5.5. Зарисуйте временные диаграммы на выходе каждого блока, для этого
поочередно подключайте осциллограф к узлам схемы. (При этом, чтобы
избежать ошибок, рекомендуется удалять старые связи осциллографа и
создавать новые).
5.6. Зарисуйте спектральные диаграммы на выходе каждого блока, для этого
подключите осциллограф к анализатору спектра. Анализатор спектра
подключайте к узлам схемы.
После подключения необходимо запустить работу программы, для чего
нажмите кнопку run или run continuously вверху на панели
инструментов (либо в меню Operate команду run).
Для остановки программы нажмите кнопку на передней
панели, или нажмите кнопку stop вверху на панели инструментов (либо в
меню Operate команду stop).
Просмотреть осциллограммы можно на передней панели.
8
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
6.1. Цель работы.
6.2. Обобщённая структурная схема многоканальной системы передачи с
временным разделением каналов.
6.3. Временные диаграммы исследуемых сигналов.
6.4. Выводы по работе.
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
7.1. Поясните принцип частотного разделения каналов ЧРК.
7.2. Приведите спектральные диаграммы, иллюстрирующие принцип ЧРК.
7.3. Из каких соображений выбираются несущие частоты передаваемых
сигналов?
7.4. Каким образом осуществляется разделение сигналов на приёмной
стороне?
7.5. Поясните принцип амплитудной модуляции.
7.6. Поясните принцип частотной модуляции.
7.7. Поясните принцип импульсной модуляции.
а) широтно-импульсной;
б) фазо-импульсной;
в) частотно-импульсной.
7.8. Каковы достоинства и недостатки:
а) амплитудной модуляции;
б) частотной модуляции.
7.9. Поясните принцип детектирования АМ и ЧМ сигнала?
7.10. Каким образом происходит восстановление исходной формы детекти-
рованного НЧ колебания?
9
ПРИЛОЖЕНИЕ
МОДУЛЯЦИЯ И ЕЁ РАЗНОВИДНОСТИ
Общие понятия о модуляции. Может возникнуть вопрос, нельзя ли
для того чтобы передать с помощью радиоволн человеческую речь или
музыку, звуковые колебания превратить в электрические, а последние с
помощью антенны преобразовать в электромагнитные волны, чтобы затем в
приемном пункте электромагнитные волны снова превратить в звуковые?
Звуковые колебания, воспринимаемые человеческим слухом, лежат в
полосе частот от 20 до 20000 Гц, то есть такие колебания создадут волны
длиной от 15000 до 15 км. Антенны же могут эффективно излучать
электромагнитные колебания только тогда, когда их размеры соизмеримы с
длиной волны. Поэтому передача колебаний с такими длинами волн
оказывается практически невозможной.
Если учесть, что можно построить антенны с размерами, не превышающими нескольких сотен метров, то становится ясно, что для радиосвязи
можно использовать волны длиной не более нескольких километров. Такие
электромагнитные волны создаются колебаниями с частотами, во много раз
превышающими частоты звуковых колебаний. Поэтому их можно
использовать только в качестве переносчиков полезных звуковых сигналов.
Однако сами по себе колебания высокой частоты информацию не
несут. Посылать их по линии связи бесполезно. Так же бесполезно, как
посылать телеграмму с адресом, но без текста: она дойдет сравнительно
быстро, но ее получатель сведений не получит.
Таким образом, в нашем распоряжении есть сообщение, содержащее
информацию, но не способное дойти до получателя. Есть и высокочастотное
колебание, которое найдет своего получателя, но не принесет ему информацию. Как соединить вместе необходимые качества сообщения и безынформативного колебания?
Единственный способ – попытаться наложить на высокочастотное
колебание отпечаток сообщения, то есть использовать высокочастотное
колебание лишь в роли переносчика сообщения, содержащего информацию.
С этой целью нужно изменять один или несколько признаков – параметров
несущего колебания в соответствии с изменениями сообщения. Тогда мы
получим высокочастотное колебание с меняющимися во времени
параметрами по закону передаваемого сообщения. Рассмотренный процесс
называется модуляцией.
Итак, модуляция – это процесс наложения передаваемого сообщения на
параметры высокочастотного колебания, называемого переносчиком или несущей.
Возьмем в качестве переносчика гармоническое высокочастотное колебание
u(t) = Usin(ωt + φ0).
10
У него три независимых параметра: амплитуда U, частота ω и начальная фаза φ0. В соответствии с этим возможны три вида модуляции: амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Значит, необходимо заставить
перечисленные параметры изменяться во времени по закону сообщения –
модулирующего колебания. Начнем с наиболее простого вида модуляции –
амплитудной. Однако, несмотря на сравнительную простоту без формул нам
с вами не обойтись.
Амплитудная модуляция. Предположим, что нужно передать простой
звуковой сигнал одного тона (частоты) и постоянной амплитуды. Для этого,
прежде всего, необходимо превратить акустические (звуковые) колебания в
электрические. Задача эта обычно решается с помощью микрофона.
Полученное от микрофона переменное напряжение непосредственно или
после усиления подается на модулятор. Это напряжение изменяется по
закону (рисунок 2, а)
uзв = UΩ sinΩt.
При амплитудной модуляции амплитуда высокочастотных колебаний
(рисунок 2, б) должна изменяться в соответствии с этим законом (рисунок 2,
в), то есть убывать при отрицательном полупериоде напряжения сигнала и
возрастать при положительном:
U = U0+UΩ sinΩ,
где U – мгновенное значение амплитуды высокочастотных колебаний; U0 –
амплитуда высокочастотных колебаний при отсутствии модуляции, то есть
звуковой сигнал, воздействующий на микрофон, не поступает, и UΩ –
максимальное отклонение амплитуды от значения U0 при воздействии
звукового сигнала на микрофон.
Это выражения часто записывают в виде:
)tsin
U
U
1(UU
0
0
Относительное максимальное изменение амплитуды высокочастотных
колебаний называют коэффициентом (глубиной) модуляции:
0
U
U
=М
АМ.
Его часто выражают в процентах:
0
U
U
100 = МАМ, %.
Уравнение высокочастотных колебаний, модулированных по
амплитуде, можно записать в виде:
u = U sinωt = U0(1+MAM sinΩt)sinωt.
Для упрощения считаем, что начальная фаза высокочастотного колеба-
ния равна нулю.
Раскрыв скобки, получим
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]