5 Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, краткое описание которой приведено на стр. 5-10, позволяет исследовать упрощенную структурную схему передачи различных сообщений с ограниченным спектром дискретными отсчетами в соответствии с теоремой Котельникова. На рисунке 6.1 показана структурная схема соединения блоков макета системы связи с учетом обозначений на передней панели макета (рисунок 0.2). В качестве передаваемых сигналов используются простые сигналы вида гармонического колебания различной частоты и периодической последовательности прямоугольных импульсов различной длительности. Выбор такой формы исследуемых сигналов для изучения использования теоремы Котельникова в технике связи объясняется соображениями простоты их получения, например, с помощью типовой измерительной аппаратуры. В то же время это не снижает общности результатов лабораторного эксперимента, так как используемые в работе сигналы можно считать частным случаем реальных сигналов.

Для изучения восстановления сигналов по отсчетам Котельникова, оценки погрешностей восстановления в макете используется амплитудно-импульсный модулятор (АИМ) и - фильтр в качестве ФНЧ. В качестве генератора импульсов отсчета используется блокдискретный шум.

При снятии амплитудно-частотной характеристики - фильтра нижних частот измерительный сигнал на его вход подается от внешнего звукового генератора, а уровень сигнала на выходе фильтра измеряется с помощью милливольтметра.

Наблюдение осциллограмм исследуемых сигналов производится с помощью осциллографа С1-72.

Изменение вида сообщения и его параметров осуществляется путем установки переключателей на передней панели лабораторного макета в требуемое положение.

Рисунок 6.1-Структурная схема лабораторной установки

6 Лабораторное задание

1 Ознакомиться с используемыми в работе измерительными приборами и лабораторной установкой, изучить её структурную схему, отгравированную на передней панели (мнемосхему), расположение органов управления и порядок пользования ими.

2 Снять и построить амплитудно-частотную и импульсную характеристики - фильтра нижних частот.

3 Изучить принцип передачи различных сообщений с ограниченным спектром дискретными отсчетами по Котельникову путем получения и зарисовки осциллограмм сигналов в различных точках структурной схемы системы передачи сообщений. Исследовать влияние характеристик ФНЧ на точность восстановления сигнала по отсчетам Котельникова.

7 Порядок выполнения работы

1 Включить лабораторную установку и приборы.

2 Снять и построить амплитудно-частотную характеристику - фильтра нижних частот. Для этого установкой переключателей в необходимое положение собрать схему исследования в соответствии со схемой соединений функциональных блоков макета системы связи, приведенной на рисунке 6.1.

Измерительный сигнал на вход ФНЧ (Ф1) подается от внешнего звукового генератора, который должен быть подключен к гнезду “ВНЕШ.” в блоке “непрерывное сообщение”, кнопка “ВНЕШ.” нажата. Уровень сигнала на выходе генератора установить равным 2В, наличие сигнала на входе ФНЧ контролируется осциллографом в гнезде Г9. Уровень сигнала на выходе фильтра измеряется милливольтметром в гнезде Г10.

Рекомендуемый диапазон изменения частоты 20, 100-1000 Гц (с шагом 100 Гц).

Построить АЧХ фильтра

и определить по ней граничную частоту (частоту среза .) ФНЧ, т.е. частоту, при которой коэффициент передачи фильтра равен 0,5.

3 Получить и зарисовать осциллограмму импульсной характеристики ФНЧ . Для этого на вход ФНЧ должны поступать импульсы длительностью 1мс, амплитудой 3,5В и периодом следования 12 мс. Для формирования такого импульсного сигнала необходимо: тумблер П1 установить в положение 1, нажать кнопку “код 2”, тумблеры 1-4 в блоке “дискретное сообщение” выключить, ключить тумблер “1” в блоке “дискретный шум” (остальные тумблеры 2-7 выключены).

Вид импульсной характеристики на выходе ФНЧ (гнездо Г10) наблюдать на экране осциллографа в режиме внутренней синхронизации (кнопка “Внутренняя синхронизация” нажата) и при чувствительности по входу “” 0,5 Вольт/дел. Получить устойчивую осциллограмму (ручками “стабильность” и “уровень”) и зарисовать . Определить время запаздывания максимума выходного напряжения фильтра, используя масштаб калиброванной развертки осциллографа.

4 Изучить экспериментально принцип передачи сообщений дискретными отсчетами по Котельникову и восстановления сигналов по отсчетам на приеме.

4.1 Собрать схему для случая передачи непрерывного сообщения типа гармонического колебания. Для этого необходимо получить сигнал амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) и подать его на вход фильтра нижних частот. Гармоническое колебание на модулятор АИМ подается от внешнего звукового генератора (подключенного ко входу “ВНЕШ.” и при нажатой кнопке “ВНЕШ.” Блока “непрерывное сообщение”) через тумблер П1 (положение 2) и далее через тумблер П2 (положение 1). Импульсный модулятор включается нажатием кнопки АИМ, все тумблеры на блоке “дискретный шум” должны быть выключены.

На вход амплитудно-импульсного модулятора кроме гармонического сигнала подается постоянное напяжение от внутреннего источника. Уровень сигнала следует взять порядка 2В. На выходе АИМ наблюдается прямая линия “нуля” и положительные импульсы (на осциллографе видны только плоские вершины) с частотой дискретизации 1200 Гц. Частоту сигнала следует взять равной 200-300 Гц. Огибающая отcчетов будет иметь форму синусоиды без ограничения (отсечки) снизу, иначе следует уменьшать уровень сигнала.

Зарисовать осциллограммы напряжений на выходе модулятора АИМ (в гнезде Г4 или на на входе ФНЧ в гнезде Г9) и на выхода - фильтра нижних частот при частотах 300, 600 и 900 Гц. При этом осциллограф должен работать в режиме внутренней синхронизации – кнопка "Внутренняя синхронизация" нажата.

При снятии осциллограмм на выходе ФНЧ на частоте вблизи 600 Гц обратить внимание на возникновение биений. При исследовании восстановления сигнала с частотой 900 Гц сравнить частоты сигналов на входе АИМ и на выходе ФНЧ.

Обратите внимание на изменение уровня на выходе ФНЧ при изменении его на входе АИМ.

4.2 Собрать схему для случая передачи импульсного сигнала, для чего: тумблер П1 установить в положение 1, включить все тумблеры в блоке "дискретное сообщение". При этом на вход ФНЧ будет поступать сигнал АИМ дискретного (импульсного) сообщения. Устанавливая тумблеры 1-7 в блоке "дискретный шум" в различные положения (часть включена-подряд, а остальные выключены), получить 2, 4 и 7 отсчетных импульсов.

Зарисовать осциллограммы на входе и выходе ФНЧ в режиме внешней синхронизации осциллографа.