Ćwiczenie 1 - Teleinformatyk

Zespół Szkół Technicznych w Suwałkach
Pracownia Sieci Teleinformatycznych
Ćwiczenie Nr 1
BADANIE MODULATORÓW I DEMODULATORÓW
AMPLITUDY (AM)
Opracował Sławomir Zieliński
Suwałki 2010
Cel ćwiczenia
Pomiar podstawowych parametrów modulatorów amplitudy (AM).
Zadania
1. Korzystając z dostępnego księgozbioru biblioteczki zawodowej oraz zasobów internetowych
wykonaj następujące polecenia:
a. Słownie wyjaśnij (krótko), na czym polega modulacja AM.
b. Podaj anglojęzyczną nazwę reprezentującą „modulację amplitudy”.
c. Naszkicuj i omów przykłady sygnałów w dziedzinie czasu ilustrujące modulację AM.
Odpowiednio oznacz sygnały używając terminów takich jak np. „sygnał modulujący”,
„sygnał nośny”, „sygnał zmodulowany”.
d. Naszkicuj i omów przykłady sygnałów w dziedzinie częstotliwości ilustrujące
modulację AM.
e. Podaj i omów co najmniej jeden przykład zastosowania modulacji AM.
2. Celem niniejszego zadania jest przećwiczenie używania takich urządzeń pomiarowych jak
analizator widma, oscyloskop i generator funkcyjny. Urządzenia te będą w dalszej części
ćwiczenia potrzebne do pomiarów modulatora.
a. Zestawić układ pomiarowy przedstawiony na rys. 1. Do wyjścia generatora funkcyjnego
dołączyć oscyloskop oraz analizator widma.
b. Generator zaprogramować na generowanie funkcji sinus o częstotliwości 1 kHz i
amplitudzie 1 V.
c. Przy użyciu oscyloskopu dokonać analizy generowanego sygnału w dziedzinie czasu.
Sygnał ten naszkicować w sprawozdaniu. Należy pamiętać o odpowiednim opisaniu osi.
d. Przy użyciu analizatora widma dokonać analizy generowanego sygnału w dziedzinie
częstotliwości. Widmo naszkicować w sprawozdaniu. Należy pamiętać o odpowiednim
opisaniu osi.
Rys. 1. Układ do treningu używania urządzeń pomiarowych.
3. Generator funkcyjny wykorzystany w poprzednim zadaniu zaprogramować na generowanie
sygnału trójkątnego o częstotliwości 2 kHz i tej samej amplitudzie, jak poprzednio. Dokonać
analiz sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości. Wyniki w postaci odpowiednich wykresów
zamieścić w sprawozdaniu. Napisać, czym się różni widmo sygnału trójkątnego od widma sygnału
sinusoidalnego.
4. Dokonać symulacji modulatora AM. Modulator AM, którego schemat przedstawiono na rys. 2,
jest zawarty w pliku ‘Modulator AM.ms10’. Do wyjścia modulatora podłączyć oscyloskop i
analizator widma. W sprawozdaniu opisać, do czego służą następujące podzespoły:
a. generator składowej zmiennej oraz generator składowej stałej,
b. rezystory wraz ze wzmacniaczem operacyjnym,
c. przełącznik J2,
d. mnożnik wraz z generatorem sygnału nośnego.
Rys. 2. Modulator AM (układ zmodyfikowany [1]).
5. Używając modulatora zgodnie z parametrami zawartymi na rys. 2 (włącznik składowej stałej w
pozycji górnej, częstotliwości i amplitudy generatorów tak jak na schemacie), dokonać
odpowiednich analiz i wykreślić w sprawozdaniu:
a. przebiegi czasowe sygnałów modulującego i zmodulowanego,
b. widma sygnałów modulującego i zmodulowanego.
Opisać wykresy oraz osie. Na widmie zaznaczyć punkty charakterystyczne na osi częstotliwości.
Wskazać prążek odpowiadający składowej nośnej oraz wstęgi boczne.
6. Używając modulatora z rys. 2 wykreślić przebiegi czasowe sygnałów modulującego i
zmodulowanego dla przełącznika składowej stałej będącego w dolnej pozycji (przełącznik można
przełączać naciskając klawisz A). Wykresy porównać z wykresami uzyskanymi w Zadaniu 5.
Wyjaśnić przyczynę zaobserwowanych różnic.
7. Odręcznie naszkicować widma sygnałów zmodulowanych amplitudowo przy stałej częstotliwości
sygnału nośnego równej 10 kHz oraz przy częstotliwości sygnału modulującego wynoszącej
odpowiednio:
a. 1 kHz
b. 2 kHz
c. 3 kHz
8. Wykorzystując modulator z rys. 2 zweryfikować poprawność naszkicowanych widm w Zadaniu 7.
Widma te naszkicować w sprawozdaniu. Podać komentarz dotyczący wyniku weryfikacji.
9. Do programu Multisim wczytać układ zawierający modulator AM, do wyjścia którego podłączono
demodulator. Układ ten nosi nazwę ‘Modulator Demodulator AM.ms10’ a jego schemat
przedstawiono na rys. 3. Przy użyciu odpowiednich narzędzi pomiarowych porównać przebiegi
czasowe oraz widma sygnałów na wejściu modulatora i na wyjściu demodulatora. Skomentować
podobieństwa i różnice. Wykresy wraz z komentarzami zamieścić w sprawozdaniu.
Rys. 3. Modulator i demodulator AM (układ zmodyfikowany [1]).
10. Demodulator użyty w powyższym zadaniu jest modulatorem zawierającym generator przebiegu
zmiennego oraz mnożnik (jest to tak zwany mikser częstotliwości). Schemat modulatora może
być znacznie prostszy, gdyż można wykonać go w oparciu o diodę, rezystor i kondensator. W ten
sposób były budowane ‘historyczne’ odbiorniki radiowe. W oparciu o dostępną literaturę narysuj
schemat takiego ‘prymitywnego’ demodulatora.
11. Używając programu Multisim przetestuj schemat ‘prymitywnego’ demodulatora z zadania
poprzedniego, wykreślając i opisując w sprawozdaniu odpowiednie analizy.
Opracowanie
Odpowiedzi do powyższych pytań oraz wyniki badań wraz z ich opisem należy przekazać
prowadzącemu w postaci pisemnego sprawozdania na zakończenie danego ćwiczenia.
Literatura
[1] Biblioteka schematów dołączonych do programu Multisim. National Instruments. Układ
zmodyfikowany, 2010.