Кафедра «Многоканальные телекоммуникационные системы (МТС)»

Контрольная работа

по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети»

Выполнила: студентка группы БПАС №2351

Егорова Ульяна Андреевна.

Вариант 03

Принял: Старший преподаватель Мусатова О. Ю.

1. Разработайте и нарисуйте обобщенную структурную схему системы

связи. Кратко опишите назначение отдельных блоков и операций над сигналами

в системе связи. Нарисуйте качественно временные диаграммы сигналов на

выходе основных блоков структурной схемы.

Рисунок 1.

1. Источник сообщения - это устройство или лицо, формирующее исходную информацию (сообщение), которую требуется передать. Примеры: датчик, пользователь, микрофон, компьютер.

Операция: Формирование исходного информационного сигнала (текст, звук, видео, измерения).

2. Передатчик - преобразует сообщение источника в сигнал, пригодный для передачи по каналу связи. Функции: кодирование, преобразование, модуляция (например, звуковой сигнал в электромагнитный).

Операции над сигналом:

Преобразование формата: Электрический сигнал, полученный от источника, преобразуется (например, аналоговый в цифровой).

Кодирование: Добавление служебной информации, применение сжатия или коррекции ошибок.

Модуляция: Перевод исходного сигнала в форму, удобную для передачи по выбранному каналу (АМ, ЧМ, цифровые методы).

Усиление: Увеличение мощности сигнала для передачи.

3. Канал связи - физическая среда, по которой сигнал перемещается от передатчика к приёмнику. Примеры: радиоволны, оптоволоконный кабель, витая пара, атмосфера. В канале могут возникать искажения, затухание, шум.

Операции над сигналом:

Передача: Физический перенос сигнала (электромагнитное или световое распространение, электропроводность).

Появление помех и искажений: В сигнал добавляются шумы, интерференция, затухание, многолучевые эффекты.

4. Приёмник - принимает сигнал из канала связи, выполняет обработку, демодуляцию и восстановление исходного сообщения. Задача — максимально точно восстановить сообщение, несмотря на помехи и искажения.

Операции над сигналом:

Демодуляция: Извлечение исходного сообщения из принятого модулированного сигнала.

Декодирование: Восстановление исходной информации, исправление ошибок.

Фильтрация: Усиление полезных сигналов, подавление помех.

Преобразование формата: Возврат к исходному виду, необходимому получателю (например, цифра → аналог).

5. Получатель сообщения - Конечный адресат информации: устройство, система или человек, который использует восстановленное сообщение для дальнейшей работы, анализа или принятия решения.

Операция: Использование восстановленного сообщения по назначению — отображение, анализ, хранение, управление устройствами.

 Временные диаграммы

2. Нарисуйте принципиальную схему амплитудного модулятора и постройте вольт-амперную характеристику (ВАХ) нелинейного элемента модулятора, которая аппроксимирована линейно-ломаной функцией:

i = S(u – E0) при u > E0;

i = 0 при u < E0

E0 = (0 – 3) - напряжение отсечки (в вольтах);

S = (0 + 1) - крутизна наклона ВАХ (в мА/В).

Рассчитайте статическую модуляционную характеристику (СМХ) амплитудного модулятора. Выберите рабочий участок на СМХ и рабочую точку. Определите параметры AM сигнала на выходе модулятора и запишите аналитическое выражение сигнала AM для определенных числовых значений параметров модуляции. Амплитуда несущего колебания на входе модулятора равна Vm = l B, частота несущей равна f0 = (200 + 3) кГц, частота модулирующего сигнала равна F = (0 + 3) кГц, сопротивление контура равно R = (0+2) кОм . Определите добротность колебательного контура модулятора.

1. Принципиальная схема амплитудного модулятора

• Самая простая реализуется на диоде (нелинейном элементе), где на входе смешиваются несущий и модулирующий сигналы.

• Нарисовать схему: источник несущей (генератор), источник модулирующего сигнала, сумматор (или просто резистор для объединения сигналов), диод (нелинейный элемент), нагрузка (резистор R).

2. Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

• Задана линейно-ломаная функция:

  •  при 

  •  при 

  • ВАХ "открывается" при напряжении  , крутизна 

3. Статическая модуляционная характеристика (СМХ)

• СМХ — зависимость выходного амплитудного сигнала от амплитуды модуляции.

• Так как амплитуда модулирующего сигнала добавляется к несущему, а суммарный потенциал подаётся на нелинейный элемент, СМХ будет иметь вид "линейно-ломаной" ВАХ, с рабочим участком при  .

• Рабочий участок выбирают на линейном наклонном сегменте, рабочая точка — при средних значениях суммарного сигнала  .

4. Определение и расчёт параметров AM-сигнала

• Амплитуда несущего: 

• Частота несущей: 

• Частота модулирующего сигнала: 

• Сопротивление нагрузки: 

5. Аналитическое выражение AM-сигнала

• Общая формула AM-сигнала:

где   — индекс модуляции (мера глубины, обычно определяется как отношение амплитуды модулирующего к несущей), ,  ,  .

6. Добротность контура

Если требуется определить добротность, надо знать ширину полосы пропускания  . Обычно для простого контура на сопротивлении  :

или

Рассчитать могу, если дано   или более информации о параметрах контура.

Если нужны иллюстрации (ВАХ, рабочая точка), или расчёт для конкретных значений  , уточните их (например,   В,   мА/В):

ШАГ 1. Построение ВАХ

ШАГ 2. СМХ Наиболее линейный участок при  , рабочая точка — например,  .

ШАГ 3. AM-сигнал

ШАГ 4. Добротность

3.

1. Постановка исходных данных:

• Основная ёмкость контура:   при 

• Индуктивность:   при 

• Ёмкость варикапа:   пФ, где   — напряжение смещения в диапазоне от 1 до 2 В

• Шаг по напряжению: 0.2 В

• Амплитуда ЧМ-сигнала:   В

• Частота модулирующего сигнала:   кГц

2. Построение принципиальной схемы Чертеж по аналогии с методическим указанием: генератор, частотозадающий контур (индуктивность  , ёмкость  ), варикап параллельно конденсатору, цепь подачи напряжения смещения на варикап, источник сигнала.

3. Расчёт ёмкости контура и частоты генератора:

• Для каждого значения   находим ёмкость варикапа 

• Общая ёмкость 

• Преобразуем ёмкость из пФ в Ф

• Частота генератора:

где   в Гн,   в Ф.

4. Расчёт СМХ (таблица):

, В	, пФ	, пФ	, кГц
1.0	5.00	105.0	1577.03
1.2	4.17	104.17	1583.32
1.4	3.57	103.57	1587.87
1.6	3.13	103.13	1591.30
1.8	2.78	102.78	1593.99
2.0	2.50	102.50	1596.14

5. Построение графика СМХ Построен график зависимости  . Рабочий участок — в интервале, где зависимость наиболее линейна (здесь   В).

6. Определение параметров сигнала:

• Границы рабочего участка:

  •  В,   кГц

  •  В,   кГц

• Рабочая точка:

  •  В (  кГц)

• Девиация частоты:

• Индекс частотной модуляции:

7. Аналитическое выражение сигнала:

Где:

•  В;

• ;

• ;

• ;

8. График СМХ

1.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Методические указания и задания на контрольную работу по дисциплине «Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей» [Электронный ресурс]. – Москва, 2013. – 20 с. – Режим доступа: https://lms.mtuci.ru/lms/pluginfile.php/165096/mod_resource/content/3/Методичка%20с%20ЗАДАНИЕМ_КОНТР.РАБ._ИСиС.pdf (дата обращения: 06.11.2025).

2. Конспект лекций «Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей» [Электронный ресурс]. – Москва, 2013. – 95 с. – Режим доступа: https://lms.mtuci.ru/lms/pluginfile.php/165080/mod_resource/content/1/Четкин_Основы%20построения%20инфокоммуникационных%20систем%20и%20%20сетей%20%20_%20для%20%20студ%20.-заочников%2Cобучающихся%20по%20%20направлению%20бакалавров%20210700%20%20%285%29.pdf (дата обращения: 06.11.2025).