1. SAGEDUSMODULAATOR. Raadiotehnika laboratoorium RAADIO- JA SIDETEHNIKA INSTITUUT

Size: px

Start display at page:

Download "1. SAGEDUSMODULAATOR. Raadiotehnika laboratoorium RAADIO- JA SIDETEHNIKA INSTITUUT"

Angela Stevens
6 years ago
Views:

1 1. SAGEDUSMODULAATOR Raadiotehnika laboratoorium RAADIO- JA SIDETEHNIKA INSTITUUT Tallinn 2015

Infoedastusseadmete IRO 0050 laboratoorne töö Sagedusmodulaator Valminud Eesti Infotehnoloogia Sihtasutuse programmi Tiigriülikool toel.

2 Infoedastusseadmete IRO 0050 laboratoorne töö Sagedusmodulaator Valminud Eesti Infotehnoloogia Sihtasutuse programmi Tiigriülikool toel. Töö eesmärk: Tutvuda sagedusmodulaatori tööpõhimõtte ning häälestamisega, sagedusmoduleeritud signaali kuju ja spektriga. Deviatsiooni, sagedusmodulatsiooni indeksi ja modulatsioonikarakteristiku mõisted. Töös kasutatavad vahendid: Maketimoodul KL FM-modulaatoriga. Toiteplokk EP-603 Ostsilloskoobi mooduliga PicoScope 2205 varustatud personaalarvuti. Signaaligeneraator Agilent 33250A Ühendusjuhtmed Töö teoreetilised alused: Sagedusmodulatsiooni korral muudetakse kõrgsagedusliku kandesageduse hetkväärtust võrdeliselt moduleeriva, informatiivse, signaaliga. Seejuures erineb kandesagedus keskväärtusest ωc maksimaalselt ωδ võrra. Seda erinevust nimetatakse sagedusdeviatsiooniks. FM signaali ajaline kuju on toodud joonisel 1 ning spekter joonisel 2. Joon 1. FM-signaali ajaline kuju harmoonilise signaaliga moduleerimisel Kui moduleeriv signaal on normeeritud kujul m(t) 1, siis sagedusmoduleeritud signaal avaldub kujul t sfm Acos c m( t), (1) 2

3 kus A on kandesignaali amplituud. Sagedusdeviatsiooni ja moduleeriva sageduse Ω suhet nimetatakse modulatsiooni-indeksiks: M F. (2) Juhul, kui modulatsiooniindeks on väike MF << 1, on meil tegemist kitsaribalise sagedusmodulatsiooniga. Sagedusmoduleeritud signaali spekter avaldub kujul s FM n F c ) n ( t) A J ( M )cos ( n t, (3) Kus Jn(x) on n-indat järku esimest liiki Besseli funktsioon [6] (vt joon 4.). Joon 2. FM signaali spekter harmoonilise signaaliga moduleerimisel Laiaribalise sagedusmodulatsiooni korral on moduleeritud signaali spektri ligikaudne ribalaius B leitav Carsoni valemiga B 2 M 1. (4) F Joon 3. Esimest liiki Besseli funktsioonid [2] 3

4 Töö käik: Ühendada maketimoodul KL toiteploki 5V väljundiga. NB! Enne toiteploki vooluvõrku lülitamist lasta juhendajal ühendused üle kontrollida. Leida maketilt joonisel 4. kujutatud modulaator. Sillata kontaktipaarid J1 ja J3. Käivitada arvutis PicoScope juhtprogramm. Mõlema kanali Channel Options menüüs märkida mõõteotsikute ülekandeteguri väärtuseks 1:10 (Probe x10). Ühendada ostsilloskoobi sisend modulaatori väljundiga, lülitada sisse toiteplokk ning reguleerida potentsiomeetri VR1 abil väljundsignaali kuju lähedaseks siinuselisele (Horisontaalne resolutsioon 500 ns, vertikaalne ±100mV). Joon 4. Mahtuvusdioodiga sagedusmodulaator 1.) Mõõta väljundsignaali sagedus fvälj ja amplituud U. Eemaldada sild J1 ning ühendada selle asemel klemmi I/P2 külge reguleeritava pingega väljund. NB! Enne toiteploki vooluvõrku lülitamist lasta juhendajal ühendused üle kontrollida. 2.) Võtta üles sagedusmodulaatori modulatsioonikarakteristik fvälj = f(u0). Selleks muuta 0,5 V sammuga klemmile I/P2 antavat pinget U0 vahemikus V. Iga pinge väärtuse juures mõõta spektrianalüsaatoriga (View Add view - Spectrum) signaali sagedus (Measurements - Add Measurement Frequency at Peak). Analüsaatori akna laiuseks valida 3,125 MHz. Koostada mõõtetulemuste põhjal modulatsioonikarakteristiku graafik. Pinge mõõtmiseks kasutage ostsilloskoobi B kanalit (Measurements - Add Measurement DC average). 3.) Eemaldada reguleeritava pinge allikas ning asetada tagasi sild J1. Anda signaaligeneraatorist modulaatori sisendisse 10 khz sagedusega ja 100mVpp pingega moduleeriv siinussignaal m(t). Leida ning salvestada väljundsignaali spekter kandesageduse juures. Mõõta saadud spektri laius B ja spektrijoonte 4

5 amplituudid. Millist liiki sagedusmodulatsiooniga on tegemist? Kui suur on modulatsiooniindeks MF viimase leidmisel kasutada Besseli funktsioonide tabelit [6]. Modulatsiooniindeksi kaudu arvutada valemi (2) abil sagedusdeviatsiooni ωδ väärtus. 4.) Suurenda moduleeriva signaali m(t) pinget seni, kuni kandesignaali amplituud muutub nulliks. Salvestada saadud spektripilt. Kui suur on antud juhul modulatsiooniindeksi MF väärtus ja kui suur on moduleeriva signaali pinge? 5.) Suurendada moduleerivat pinget väärtuseni 3Vpp. Salvestada moduleeritud signaali spekter. Mõõta saadud spektri ribalaius B. Anda ribalaiuse põhjal avaldist (4) kasutades hinnang modulatsiooniindeksi väärtusele MF. 6.) Asendada siinuseline signaal 3 khz sagedusega 1Vpp ristkülikukujulise signaaliga. Spektri jälgimisel on soovitav kasutada Hamming i akent (Spectrum Options-> Window Function). Salvestada saadud spektri kuju ja mõõta selle laius. Uurida kuidas sõltub spektri laius moduleeriva signaali amplituudist? Vajadusel kasutada mõõtmisel keskmistusrežiimi (Spectrum Options -> Display mode -> Average). 7.) Arvutada modulatsiooniindeks MF kui punktis 2. üles võetud modulatsioonikarakteristiku puhul anda modulaatori sisendisse 5 voldise keskväärtusega 1,5V amplituudiga ja 10kHz sagedusega moduleeriv signaal. Võrrelda arvutatud tulemust punktis 5. mõõdetuga. Selgitada vajadusel erinevuste põhjust. Aruandes esitada: Punktis 1. mõõdetud pinge amplituud U ja sagedus fvälj Punktis 2. mõõdetud modulatsioonikarakteristik tabeli ja graafikuna. Punktis 3.) salvestatud moduleeritud signaali spekter. Mõõdetud spektrijoonte amplituudid, signaali ribalaiuse B, modulatsiooniindeksi MF ja sagedusdeviatsiooni ωδ väärtused. Millise modulatsiooniviisiga on antud juhul tegemist? Punktis 4. salvestatud moduleeritud signaali spekter. Modulatsiooniindeksi MF ja moduleeriva signaali pinge väärtused. Punktis 5. Salvestatud moduleeritud signaali spekter. Modulatsiooniindeksi MF ja ribalaiuse B hinnangud. Punktis 6. salvestatud moduleeritud signaali spekter. Kuidas sõltub saadud spektri ribalaius moduleeriva signaali pingest? Millise modulatsiooniviisiga on antud juhul tegemist? Punktis 7. leitud deviatsiooni ja modulatsiooniindeksi väärtused ning arvutuskäik. Võrdlus punktis 5. mõõdetud tulemustega. Kokkuvõte, hinnang kasutatud modulaatorile (eelised ja puudused). 5

6 Täiendavaid materjale: [1] Abo, Lembit Raadiolülitused Valgus, Tallinn 1990 [2] Meister, Ants. Modulatsioon TTÜ kirjastus, Tallinn [3] KL-900A Basic Communication Trainer Module Experiment Manual King Instrument Electronics CO., LTD. [4] PicoScope 2203, 2204, 2205 User's Guide - Pico Technology 2008 [5] PicoScope 6 PC Oscilloscope Software User's Guide - Pico Technology 2008 [6] Esimest liiki Besseli funktsioonide väärtuste tabel 6

IRZ0190 Kanalikodeerimine telekommunikatsioonis. Julia Berdnikova julia.berdnikova [ät] ttu.ee Sander Ulp sander.ulp [ät] ttu.ee

IRZ0190 Kanalikodeerimine telekommunikatsioonis Julia Berdnikova julia.berdnikova [ät] ttu.ee Sander Ulp sander.ulp [ät] ttu.ee 1 IRZ0190 Kanalikodeerimine telekommunikatsioonis Nädalatunnid: 2L+1P+1H