Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
Veˇ
zba 3. Amplitudska modulacija sa dva boˇ
cna opsega AM-2BO
Na kraju veˇ
zbe se prilaˇ
ze izveˇ
staj koji pored imena i prezimena studenta sadrˇ
zi i odgovore na pitanja
koja su uokvirena u ovom materijalu. U izveˇ
staju pre svakog odgovora navesti i redni broj pitanja.
Cilj veˇ
zbe
Student kroz praktiˇcnu realizaciju modulacije treba da se detaljnije upozna sa osobinama amplitudske modulacije sa
dva boˇcna opsega (AM-2BO).
Amplitudska modulacija sa dva boˇ
cna opsega
Modulisani signal u(t) u sluˇcaju amplitudske modulacije sa dva boˇcna opsega definisan je izrazom:
u(t) = km(t) cos(2πfc t)
(1)
gde je m(t) moduliˇsu´ci signal, k amplituda nosioca, a fc uˇcestanost nosioca.
Zadatak 3.1
Koriste´ci Emona Telecoms-Trainer 101 generisati AM-2BO modulisani signal. Za moduliˇsu´ci signal uzeti test ton
(sinusni signal) uˇcestanosti 2kHz, a za nosilac kosinusni signal uˇcestanosti 100kHz.
Realizacija
Podesiti osciloskop tako da se okidanje vrˇsi automatski na osnovu vrednosti signala koji se dovodi na kanal 1 (postavljanjem prekidaˇca za izbor moda u poloˇzaj AUTO i prekidaˇca za izbor sinhronizacionog signala u poloˇzaj CH1).
Vremensku bazu postaviti na 0.1 ms/div, a za vrednost podeljka na amplitudskoj osi za kanal 1 uzeti 0.5 V, a kanal 2 1 V.
Pre merenja selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj GND i pomo´cu dugmeta za vertikalno podeˇsavanje
mlaza, mlazove postaviti na sredinu ekrana. Pri merenju selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj DC.
Pre povezivanja modula Emona Telecoms-Trainer-a neophodno ga je iskljuˇ
citi (odvojiti od napajanja).
Nakon ˇ
sto se realizuje ˇ
sema sa slike pozvati asistenta da proveri spojeve. Ne ukljuˇ
civati samoinicijativno
Emona Telecoms-Trainer.
Da bi se dobio AM-2BO modulisani signal potrebno je moduliˇsu´ci signal (u ovom primeru sinusni signal na 2 kHz)
pomnoˇziti sa prostoperiodiˇcnim nosiocem (kosinusnim signalom na 100 kHz), ˇsto je mogu´ce realizovati spajanjem modula na naˇcin koji je prikazan na slici 1. Prilikom povezivanja sonde osciloskopa crni prikljuˇ
cak se spaja na
uzemljenje (GND), a crveni na izlaz koji je potrebno izmeriti.
Slika 1: Naˇcin spajanja modula radi generisanja AM-2BO modulisanog signala (levo) i odgovaraju´ca blok ˇsema (desno)
1
Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
P1: Nacrtati talasni oblik moduliˇsu´ceg i modulisanog signala. Prilikom crtanja vremensku bazu postaviti
na 50 µs/div.
Na osnovu ˇcega se moˇze tvrditi da je signal na izlazu mnoˇzaˇca amplitudski modulisan signal?
Dobijeni modulisani signal je sloˇzenoperiodiˇcan signal. Da li je neka od njegovih prostoperiodiˇcnih komponenata prostoperiodiˇcni signal na 2 kHz? Obrazloˇziti odgovor.
Koje prostoperiodiˇcne komponente ˇcine ovaj modulisani signal?
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri odgovore.
Sinhroni prijemnik
Na slici 2 je prikazana blok ˇsema sinhronog prijemnika. Pojasni filtar na ulazu demodulatora treba da propusti
bez izobliˇcenja modulisani signal i da potisne sve komponente (ˇsum i druge signale) koji se nalaze u okolini ˇzeljenog
modulisanog signala. Nakon toga se modulisani signal mnoˇzi sa tzv. lokalnim nosiocem1 koji spektar modulisanog signala
translira na uˇcestanosti oko nule (frekvencijiski opseg moduliˇsu´ceg signala) i na uˇcestanosti dva puta ve´ce od uˇcestanosti
nosioca. Niskofrekvencijski filtar na izlazu ima zadatak da iz signala izdvoji moduliˇsu´ci signal.
Slika 2: Blok ˇsema sinhronog demodulatora.
P2: Odrediti analitiˇcke izraze za signale v(t) i ud (t) sa slike 2 ako je poznato da je modulisani signal
u(t) = k m(t) cos(2πfc t), lokalni nosilac ul (t) = cos(2πfc t), spektar moduliˇsu´ceg signala je u opsegu (0÷fm ).
Smatrati da je fc >> fm , B = fm . Pri izvodenu iskoristiti ˇcinjenicu da je cos(α) cos(β) = 12 cos(α − β) +
1
2 cos(α + β).
Kako bi izgledali signali v(t) i ud (t) ako bi modulisani signal bio u(t) = k m(t) sin(2πfc t) i ul (t) = sin(2πfc t).
Pri izvodenu iskoristiti ˇcinjenicu da je sin(α) sin(β) = 12 cos(α − β) − 21 cos(α + β)
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri reˇ
senja.
Zadatak 3.2
AM-2BO modulisani signal koji je generisan u zadataku 3.1 dovesti na ulaz sinhronog prijemnika. Za lokalni nosilac
uzeti isti signal koji se koristi i pri modulaciji. Da li se dobija drugaˇciji demodulisani signal, ako se kao nosilac i lokalni
nosilac umesto kosinusnog koristi sinusni signal?
Realizacija
Vremensku bazu postaviti na 0.1 ms/div, a za vrednost podeljka na amplitudskoj osi za kanale 1 i 2 uzeti 0.5 V. Pre
merenja selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj GND i pomo´cu dugmeta za vertikalno podeˇsavanje mlaza,
mlazove postaviti na sredinu ekrana. Pri merenju selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj DC.
Pre povezivanja modula Emona Telecoms-Trainer-a neophodno ga je iskljuˇ
citi (odvojiti od napajanja).
Nakon ˇ
sto se realizuje ˇ
sema sa slike pozvati asistenta da proveri spojeve. Ne ukljuˇ
civati samoinicijativno
Emona Telecoms-Trainer.
Spojiti module kao ˇsto je prikazano na slici 3, odnosno modulisani signal dovesti na ulaz mnoˇzaˇca (MULTIPLIER)
ˇciji je izlaz potrebno dovesti na ulaz NF filtra (TUNEABLE LPF). Dugme za regulisanje pojaˇcanja (GAIN) NF filtra
(TUNEABLE LPF) postaviti u blizini srediˇsnjeg poloˇzaja2 . Dugme za podeˇsavanje graniˇcne uˇcestanosti (fc) NF filtra
postaviti u maksimalni poloˇzaj.
Poˇsto modulisani signal ne sadrˇzi znaˇcajan nivo ˇsuma, niti pored modulisanog signala postoje neki drugi signali u ovoj
realizaciji sinhornog demodulatora je izostavljen pojasni filtar.
1 Lokalni nosilac je prostoperiodiˇ
cni signal koji je isti kao nosilac modulisanog signala, ali se generiˇse u samom prijemniku, stoga se i naziva
lokalni.
2 Pod srediˇ
snjim poloˇ
zajem se podrazumeva poloˇ
zaj izmedu krajnjih poloˇ
zaja (nultog i maksimalnog).
2
Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
Slika 3: Naˇcin spajanja modula za realizaciju AM-2BO modulatora i sinhronog demodulatora (levo) i odgovaraju´ca blok
ˇsema (desno). Isprekidanim linijama su prikazani postoje´ci spojevi, a punim linijama spojevi koje treba dodati.
P3: Da li se demodulisani signal razlikuje od modulisanog signala? Ako se razlikuje objasniti po ˇcemu se
razlikuju.
Prespojiti module na maketi tako da se na ulaze mnoˇzaˇca umesto kosinusnog signala uˇcestanosti 100 kHz dovodi
sinusni signal iste uˇcestanosti.
P4: Ako se za nosilac i lokalni nosilac umesto kosinusnog signala na uˇcestanosti 100 kHz uzme sinusni signal
na istoj toj uˇcestanosti, da li dolazi do promene demodulisanog signala? U sluˇcaju da dolazi do promene
navesti ˇsta se promenilo.
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri odgovor.
Zadatak 3.3
Generisati AM-2BO signal kojim se prenosi govorni signal. Demodulaciju AM-2BO modulisanog signala realizovati
pomo´cu sinhornog prijemnika. Uzeti da je uˇcestanost nosioca 100kHz.
Realizacija
Slika 4: Naˇcin spajanja modula za realizaciju AM-2BO modulatora i sinhronog demodulatora (levo) i odgovaraju´ca blok
ˇsema (desno). Isprekidanim linijama su prikazani postoje´ci spojevi, a punim linijama spojevi koje treba dodati.
3
Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
Vremensku bazu postaviti na 2 ms/div, a za vrednost podeljka na amplitudskoj osi za kanale 1 i 2 uzeti 1 V. Pre
merenja selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj GND i pomo´cu dugmeta za vertikalno podeˇsavanje mlaza,
mlazove postaviti na sredinu ekrana. Pri merenju selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj DC.
Pre povezivanja modula Emona Telecoms-Trainer-a neophodno ga je iskljuˇ
citi (odvojiti od napajanja).
Nakon ˇ
sto se realizuje ˇ
sema sa slike pozvati asistenta da proveri spojeve. Ne ukljuˇ
civati samoinicijativno
Emona Telecoms-Trainer.
Spojiti module kao ˇsto je prikazano na slici 4. Potrebno je da se za moduliˇsu´ci signal izabere izlaz SPEECH modula,
umesto sinusnog signala na 2 kHz, kao i da se izlaz NF filtra spoji na ulaz BUFFER modula. Pojaˇcanje BUFFER
modula postaviti u nulti poloˇzaj. Prikljuˇciti sluˇsalice.
Staviti sluˇsalice na uˇsi i polako pomerati dugme za kontrolu pojaˇcanja BUFFER modula, dok nivo zvuka ne bude
zadovoljavaju´ci.
Zadatak 3.4
Ispitati uticaj postojanja fazne razlike izmedu nosioca i lokalnog nosioca na demodulisani signal.
P5:
Odrediti analitiˇcke izraze za signale v(t) i ud (t) sa slike 2 ako je poznato da je modulisani
signal u(t) = k m(t) cos(2πfc t), lokalni nosilac ul (t) = cos(2πfc t + θl ), spektar moduliˇsu´ceg signala
je u opsegu (0 ÷ fm ). Smatrati da je fc >> fm , B = fm . Pri izvodenu iskoristiti ˇcinjenicu da je
cos(α) cos(β) = 12 cos(α − β) + 12 cos(α + β).
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri reˇ
senje.
Realizacija
Slika 5: Naˇcin spajanja modula za realizaciju AM-2BO modulatora i sinhronog demodulatora (levo) i odgovaraju´ca blok
ˇsema (desno). Isprekidanim linijama su prikazani postoje´ci spojevi, a punim linijama spojevi koje treba dodati. U ovoj
varijanti nosilac i lokalni nosilac su fazno razdeˇseni.
Vremensku bazu postaviti na 0.1 ms/div, a za vrednost podeljka na amplitudskoj osi za kanale 1 i 2 uzeti 0.5 V. Pre
merenja selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj GND i pomo´cu dugmeta za vertikalno podeˇsavanje mlaza,
mlazove postaviti na sredinu ekrana. Pri merenju selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj DC.
Pre povezivanja modula Emona Telecoms-Trainer-a neophodno ga je iskljuˇ
citi (odvojiti od napajanja).
Nakon ˇ
sto se realizuje ˇ
sema sa slike pozvati asistenta da proveri spojeve. Ne ukljuˇ
civati samoinicijativno
Emona Telecoms-Trainer.
Spojiti module kao ˇsto je prikazano na slici 5. Moduliˇsu´ci signal je ponovo sinusni signal na 2 kHz. Lokalni nosilac je
ponovo sinusni signal uˇcestanosti 100 kHz ali fazno pomeren za neki ugao pomo´cu modula PHASE SHIFTER.
Dugme kojim se podeˇsava fazni pomeraj PHASE SHIFTER modula i pojaˇcanje BUFFER modula postaviti u
nulti poloˇzaj.
4
Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
Pomerati dugme za podeˇsavanje faze PHASE SHIFTER modula sve dok napon demodulisanog signala (koji se
dovodi na kanal 2 osciloskopa) ne bude maksimalan. Nakon toga staviti sluˇsalice na uˇsi i polako pomerati dugme za
kontrolu pojaˇcanja BUFFER modula sve dok nivo zvuka ne bude zadovoljavaju´ci.
Varirati vrednost faznog pomeraja (okretanjem dugmeta za podeˇsavanje faze PHASE SHIFTER modula) i posmatrati ˇsta se deˇsava sa demodulisanim signalom.
P6: Odrediti maksimalnu i minimalnu amplitudu demodulisanog signala.
Postaviti vrednost faznog pomeraja tako da demodulisani signal ima minimalnu amplitudu. Postaviti vremensku bazu
osciloskopa na 10µs, sonde osciloskopa prespojiti tako da kanal 1 prikazuje nosilac, a kanal 2 lokalni nosilac.
P7: Odrediti fazni pomeraj izmedu nosioca i lokalnog nosioca kada je amplituda demodulisanog signala
minimalna.
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri odgovore.
Zadatak 3.5
Ispitati uticaj razlike u frekvenciji izmedu nosioca i lokalnog nosioca na demodulisani signal.
P8:
Odrediti analitiˇcke izraze za signale v(t) i ud (t) sa slike 2 ako je poznato da je modulisani signal u(t) = k m(t) cos(2πfc t), lokalni nosilac ul (t) = cos(2π(fc + ∆f )t), spektar moduliˇsu´ceg signala
je u opsegu (0 ÷ fm ). Smatrati da je fc >> fm , B = fm . Pri izvodenu iskoristiti ˇcinjenicu da je
cos(α) cos(β) = 12 cos(α − β) + 12 cos(α + β).
Pre nego ˇ
sto nastavite sa radom, pozvati asistenta da proveri reˇ
senje.
Realizacija
Slika 6: Naˇcin spajanja modula za realizaciju AM-2BO modulatora i sinhronog demodulatora (levo) i odgovaraju´ca blok
ˇsema (desno). Isprekidanim linijama su prikazani postoje´ci spojevi, a punim linijama spojevi koje treba dodati. U ovoj
varijnati frekvencije nosioca i lokalnog nosioca se razlikuju.
Vremensku bazu postaviti na 0.1 ms/div, a za vrednost podeljka na amplitudskoj osi za kanale 1 i 2 uzeti 0.5 V. Pre
merenja selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj GND i pomo´cu dugmeta za vertikalno podeˇsavanje mlaza,
mlazove postaviti na sredinu ekrana. Pri merenju selektorske prekidaˇce kanala 1 i 2 postaviti u poloˇzaj DC.
Pre povezivanja modula Emona Telecoms-Trainer-a neophodno ga je iskljuˇ
citi (odvojiti od napajanja).
Nakon ˇ
sto se realizuje ˇ
sema sa slike pozvati asistenta da proveri spojeve. Ne ukljuˇ
civati samoinicijativno
Emona Telecoms-Trainer.
5
Telekomunikacioni signali i sistemi
Veˇzba 3.
Spojiti module kao ˇsto je prikazano na slici 6.
Dugme za izbor opsega VCO modula postaviti u poziciju HI, a dugme za podeˇsavanje frekvencije staviti u srediˇsnji
poloˇzaj.
Koriste´ci izgled demodulisanog signala na osciloskopu i ono ˇsto ˇcujete da bi podesili uˇcestanost VCO oscilatora tako da
uˇcestanost lokalnog nosioca bude ˇsto bliˇza uˇcestanosti nosioca (demodulisani signal treba da liˇci na moduliˇsu´ci). Ukoliko
se ne se´cate kako zvuˇci moduliˇsu´ci signal, moˇzete privremeno na ulaz sinhronog demodulatora umesto signala sa VCO
oscilatora dovesti signal nosioca.
Kad podesite uˇ
cestanost VCO pozvati asistenta.
6
Download

Vezba 3. Amplitudska modulacija sa dva bocna opsega AM