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
21
6) исследовать влияние параметров фильтров (тип АЧХ фильтров и их
порядок) нижних частот на выходной сигнал .
4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Структурная схема многоканальной системы передачи с временным
разделением каналов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема проведения измерений
Процесс временного уплотнения канала осуществляется следующим
образом: аналоговые сигналы от генераторов поступают на электронные
ключи, электронные ключи выполняют функцию АИМ–модуляторов, на них
также подаются импульсные последовательности от генераторов тактовых
импульсов с заданной частотой дискретизации. Импульсы поочередно
открывают ключи, на выходах которых появляются первичные сигналы,
сдвинутые по фазе (времени) относительно друг друга на 2π/3. При этом
частота дискретизации должна быть одинаковой. Дискретные сигналы
подаются на сумматор, в котором формируется сигнал для передачи по
каналу связи. Частота следования импульсов в суммарном сигнале в 3 раза
выше частоты дискретизации.
22
На приеме суммарный сигнал подается на электронные ключи, где
происходит выделение исходных дискретных сигналов. Генераторы тактовых
импульсов на передаче и не приеме работают синхронно и синфазно.
Дискретные последовательности с электронных ключей поступают на ФНЧ,
где происходит восстановление исходных аналоговых сигналов.
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
5.1. Запустить программу LabVIEW. После завершения загрузки командного
окна необходимо выбрать раздел Open и далее «Временное 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 частоты 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 задайте свою частоту сигнала, после чего
нажмите OK.
5.3. Установите выбранную частоту дискретизации в блоках генераторов
тактовых импульсов 1,2,3 как на передающей стороне, так и на приеме, для
этого откройте параметры блока Генератор тактовых импульсов. В
параметрах блока задайте частоту следования импульсов (она равна частоте
дискретизации).
5.4. Установите частоту среза в блоке ФНЧ, в соответствии с частотами
аналоговых сигналов, для этого откройте параметры блока ФНЧ и задайте
частоту среза в разделе Сutoff Frequency.
5.5. Зарисуйте осциллограммы на выходе каждого блока, для этого
поочередно подключайте осциллограф к узлам схемы. (При этом
рекомендуется удалять старые связи осциллографа и создавать новые,
чтобы избежать ошибок).
После подключения осциллографа необходимо запустить работу
программы, для этого нажмите кнопку run или run continuously
вверху на панели инструментов (либо в меню Operate команду run).
Для остановки программы нажмите на передней панели,
или нажмите кнопку stop вверху на панели инструментов (либо в меню
Operate команду stop).
Просмотреть осциллограммы можно на передней панели.
23
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 временного разделения каналов (ВРК).
7.2. Приведите временные диаграммы, иллюстрирующие принцип ВРК.
7.3. Из каких соображений следует выбирать частоту дискретизации
каждого передаваемого сигнала?
7.4. К чему приведет уменьшение/увеличение частоты дискретизации
одного из передаваемых сигналов?
7.5. Какие элементы исследуемой схемы выполняют функцию АИМ-
модуляторов?
7.6. Для чего необходима одинаковая частота дискретизации передаваемых
сигналов в системе ВРК?
7.7. К каким последствиям приведет ошибка синхронизации:
а) по частоте;
б) по фазе.
7.8. Из каких соображений выбирается число передаваемых каналов?
7.9. Какие ограничения на передаваемую информацию накладывает требо-
вание равенства частоты дискретизации?
7.10. Каким образом осуществляется восстановление формы исходного
сигнала на приемной стороне системы ВРК?
7.11. Поясните сущность теоремы Котельникова.
24
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВРЕМЕННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВ
Временнóй способ разделения (уплотнения) каналов (ВРК) основан
на поочередной передаче различных сигналов по одной линии. Идея способа
иллюстрируется на рисунке 2.
Рисунок 2 – Принцип временного разделения (уплотнения) каналов
Система обеспечивает передачу N сигналов по одной линии, соединяя
N микрофонов с N громкоговорителями. Соответствующие микрофоны и
громкоговорители подключаются к линии поочередно с помощью двух
специальных коммутаторов, работающих согласованно – синхронно и
синфазно. Коммутатор вначале подключает к линии первый микрофон и
первый громкоговоритель, затем второй, третий и так далее до N-го. При
этом каждый микрофон подключается к линии на определенный, очень
короткий промежуток времени. После подключения к линии N-ого
микрофона процесс повторяется, то есть снова подключается первый, второй
и т. д. Следовательно, системы с ВРК работают циклично и непрерывно.
Переключение производится с такой скоростью, чтобы абоненты не замечали
прерывистости связи. На рисунке 3 приведены временные диаграммы,
поясняющие принцип ВРК.
На рисунке 3, а и б пунктирной линией показаны два непрерывных
исходных сигнала: U1(t) и U2(t).
В линию передачи поступают не все значения исходных сигналов, а
только их отдельные значения через определенные и равные промежутки
времени. Следовательно, каждый из сигналов в линии представляет собой
последовательность импульсов определенной длительности τ с постоянным
периодом следования ТД и изменяющейся амплитудой (высотой). Амплитуда
импульсов, как видно из диаграмм, совпадает с соответствующим
мгновенным значением исходных непрерывных сигналов. Такие сигналы, как
мы уже отмечали, называются сигналами с амплитудно-импульсной
N
N
1 1 2
2
Канал связи
1 2 2
N
N
Коммутатор
Коммутатор
25
модуляцией (АИМ). На диаграммах показаны непрерывные сигналы U1(t) и
U2(t) и соответствующие им АИМ сигналы. Все сигналы имеют одну и ту же
частоту следования импульсов fД =1/ТД,
называемую частотой
дискретизации. Однако на оси времени импульсы разных сигналов
сдвинуты относительно друг друга. Сдвиг обеспечивается благодаря работе
коммутаторов. Поэтому при объединении индивидуальных импульсных
сигналов в линии передачи образуется групповой сигнал с частотой
следования импульсов в N раз (на рисунке в 2 раза) больше, чем частота
следования импульсов индивидуальных сигналов. На приемном конце
импульсы индивидуальных сигналов выделяются из группового сигнала и
направляются коммутатором на соответствующие громкоговорители.
Рисунок 3 – Временные диаграммы, поясняющие принцип ВРК
Интервал времени между ближайшими импульсами группового
сигнала называют канальным интервалом ТК. Промежуток времени между
соседними импульсами одного индивидуального сигнала называют циклом
передачи ТЦ. Как видно из рисунка, ТЦ совпадает с ТД, т.е. ТЦ = ТД.
Таким образом, в каждом цикле в определенной последовательности
размещается по одному импульсу всех индивидуальных сигналов,
Т
Д
Т
К
Т
Ц
t
U1(t)
U2(t)
U(t)
а б в
t
t
26
смещенных относительно друг друга на время ТК. От соотношения ТЦ и ТК
зависит число импульсов, которое можно разместить в цикле, то есть число
временных каналов.
На приемном конце, очевидно, сигналы должны быть восстановлены
по форме, то есть импульсные сигналы должны быть преобразованы в
непрерывные сигналы U1(t) и U2(t).
Более подробная функциональная схема многоканальной системы
передачи с временным разделением каналов показана на рисунке 4.
Рисунок 4 – Многоканальная система передачи с временным
разделением каналов
На этой схеме роль АИМ-модуляторов выполняют электронные ключи
(ЭК), на которые нужно подать первичные сигналы. Ключи управляются
импульсными переносчиками. Работа АИМ-модуляторов сводится к
следующему: импульсы переносчиков поочередно открывают ключи, на
выходах которых появляются первичные сигналы. Нужно позаботиться лишь
о том, чтобы последовательности импульсов, подаваемые на ключи ЭК, были
сдвинуты во времени относительно друг друга. Эту задачу выполняет распределитель импульсов каналов (РИК), управляемый генератором импульсов
(ГИ). Таким образом, импульсы каждого канала, несущие в своей амплитуде
информацию о первичном сигнале, передаются по цепи только в
определенные промежутки времени. Разделение каналов на приеме (т.е.
выделение канальных импульсов из группового сигнала) можно легко
осуществить также с помощью ЭК, которые должны работать синхронно и
синфазно с ключами передающей части. Другими словами, ключ каждого
канала должен открываться тогда, когда по цепи приходят импульсы данного
канала, и быть закрытым во время прихода импульсов других каналов. Это
достигается с помощью управления ключами ЭК импульсными
последовательностями (такими же, как и на передаче), вырабатываемыми в
РИК приемной части и синхронизированными с импульсами передатчика с
помощью схемы синхронизации СС. Канальные импульсы V1(t), V2(t)… VN(t)
с помощью УО объединяются в групповой сигнал V(t).
V`(t)
V(t)
SN(t)
S2(t)
S1(t)
ФНЧ
ФНЧ
ФНЧ
ГИ
УО
СС
РИК
СС
V1(t)
VS(t)
V2(t)
ЭКN
ЭК2
ЭК1
РИК
канал
связи
V`1(t
V`S(t)
V`2(t
ЭКN
ЭК2
ЭК1
SN(t)
S2(t)
S1(t)
ФНЧ
ФНЧ
ФНЧ
27
Итак, электронные ключи приемной части выполняют роль канальных
селекторов.
Демодуляция канальных сигналов (т.е. выделение из них первичных
сигналов) заключается в восстановлении непрерывных сигналов S(t) по
дискретным (импульсным) значениям V(t).
28
ИССЛЕДОВАНИЕ ИКМ – МОДУЛЯТОРА
Методические указания к лабораторной работе № 3
29
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Изучить методы цифровой модуляции.
1.2 Исследовать работу ИКМ –модулятора.
2 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
2.1 Изучить следующие вопросы:
а) виды импульсной модуляции;
б) понятие о цифровых сигналах;
в) дискретизация аналоговых сигналов;
г) квантование и кодирование.
2.2 Изучить методические указания к лабораторной работе.
2.3 Подготовить ответы на контрольные вопросы.
3 ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ
3.1 Работа рассчитана на одно занятие в компьютерном зале. Работа
выполняется в компьютерном зале бригадой из одного - двух или трех
студентов, в зависимости от величины группы и возможностей
компьютерного зала.
3.2 Изучить конструкцию ИКМ – модулятора и его составляющих.
3.3 Получить ИКМ колебания с различными параметрами.
4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1 С разрешения преподавателя запустить программу MATLAB 6.5.
4.2 Левой кнопкой мыши двойным нажатием открыть IC-Modulator.
4.3 Подключить на вход схемы генератор синусоиды:
- нажатием левой кнопки мыши открыть подпрограмму Simulink
Library browser на панели инструментов → Simulink → Sources →
Sine Wave;
- подключить генератор синусоиды Sine Wave на вход: левой кнопкой
мыши подтянуть Sine Wave ко входу.
4.4 Запустить программу на выполнение: нажать кнопку Start
Simulation на панели инструментов. Через несколько секунд
остановить нажатием кнопки Stop Simulation.
4.5 Открыть окно осциллографа двойным нажатием левой кнопки
мыши. Нажать кнопку Auto scale.
4.6 Зарисовать осциллограммы.
4.7 Поэкспериментировать с частотой и амплитудой синусоиды.
Установить частоту 50 рад/сек, 100 рад/сек, 150 рад/сек и
амплитуду 5. Для этого двойным нажатием левой кнопки мыши на
30
Sine Wave (генератор синусоиды) открыть окно параметров
генератора и изменить параметры.
4.8 Зарисовать осциллограммы.
5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1 Титульный лист.
5.2 Цель и задачи работы.
5.3 Диаграммы работы модулятора.
5.4 Выводы.
6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1 Что такое цифровой сигнал?
6.2 Поясните назначение модуляции.
6.3 Какие существуют виды импульсной модуляции?
6.4 Что называется импульсно-кодовой модуляцией?
6.5 Что называется интервалом дискретизации?
6.6 С какой частотой следует дискретизировать аналоговый сигнал?
6.7 Как определить ошибку квантования сигнала?
6.8 В чем заключается принцип двоичного кодирования сигнала?
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Телекоммуникационные системы и сети: Учебник / Под ред. В.П.
Шувалова. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – Т.1 – 647 с.
7.2 Г.П. Катунин, Г.В. Мамчев, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов.
Телекоммуникационные системы и сети: – М.: Горячая линияТелеком, 2004. – Т.2. – 672 с.
8 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Описание принципиальной схемы:
Sine Wave – генератор синусоидальных колебаний;
Data Type Conversion – согласующий элемент;
Uniform Encoder 10 – квантователь;
Convert – аналого – цифровой преобразователь;
Coder – последовательно – параллельный регистр ( 8-разрядный кодер);
Code – выход;
Scope – осциллограф;
Sinhronization – генератор синхроимпульсов;
Clock – тактовый генератор.
Генератор синусоиды вырабатывает гармонический сигнал. При
прохождении через квантователь гармонический сигнал квантуется по
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]