Lab. Modulacja DSB-SC

laboratorium Wstępu do Telekomunikacji
Modulacja DSB-SC
temat ćwiczenia:
skład grupy:
data wykonania ćwiczenia:
data oddania sprawozdania:
Poznajemy zasadę działania modulatorów DSB-SC
Przed dokonaniem obserwacji
według punktów 1-4
instrukcji, należy zrównoważyć każdy z badanych
modulatorów. Na modulator podajemy tylko sygnał nośny
i dążymy do uzyskania zera na wyjściu układu. Staramy się
tak ustawić potencjometr, aby uzyskać minimum
przechodzenia nośnej na wyjście. Sygnał na wyjściu
oglądamy na oscyloskopie.
Sygnał
nośny
wykorzystywany
w
doświadczeniu
ma częstotliwość fc=10 kHz, sinusoidalny przebieg
modulujący ma częstotliwość fm=1 kHz.
Układ modulatora i przyrządów pomiarowych
montowany jest według schematu przedstawionego na
rysunku 1. Oscyloskop wyzwalany jest sygnałem
nośnym.
ZASILANIE
MODULATOR
Z PRZEŁĄCZANIEM
WZMACNIENIA
WZMACNIACZA
+12
MODULATOR
KOŁOWY
MODULATOR
ZRÓWNOWAŻONY
2-ĆWIARTKOWY
GND
-12
MODULATOR
ZRÓWNOWAŻONY
4-ĆWIARTKOWY
GENERATOR
SYGNAŁU
NOŚNEGO
GENERATOR
SYGNAŁU
MODULUJĄCEGO
OSCYLOSKOP
+12
GND
MODULATOR
rys. 1
1.
-12
wejścia
wyjścia
Modulator zrównoważony dwućwiartkowy.
Analizując zaobserwowane na oscyloskopie przebiegi dokonaliśmy wyboru prawidłowej postaci sygnału
opierając się na kryterium wynikającym z budowy i sposobu działania modulatora. Z faktu że jest on
zrównoważony wynika iż sygnał wyjściowy nie zawiera niepożądanych składowych harmonicznych.
Oznacza to, że nie wymaga stosowania filtru pasmowo-przepustowego w celu eliminacji niepożądanych
składowych wynikających z charakterystyki wejściowo/wyjściowej diody. Drugim kryterium jest fakt,
że modulator dwućwiartkowy „wycina” pół okresu sygnału modulującego. Sygnał przedstawiony poniżej
na rysunku 2, jest sygnałem prawidłowym ponieważ nie widać na nim przenoszenia nośnej na wyjście
modulatora oraz sygnał modulujący jest obecny na wyjściu w miejscach okresu gdzie nie powinien być
wycinany.
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
Niespełnienie warunków o których mowa powyżej widoczne jest na rysunkach 3 i 4 przedstawiających
błędne przebiegi zaobserwowane przy skrajnych (lewe, prawe) położeniach potencjometru P.
2.
Modulator zrównoważony czteroćwiartkowy
Modulator udało się zrównoważyć do poziomu przy którym amplituda obserwowanego na wyjściu sygnału
nośnego wynosiła 1 mV. Badany modulator wyposażony jest w dwa potencjometry. Potencjometr P1 (górny
według orientacji na układzie elektronicznym) służy do zrównoważenia modulatora, zadaniem
potencjometru P2 (dolny) jest natomiast regulacja symetrii sygnału wyjściowego.
Obok sygnału prawidłowego (rys. 5) przedstawiono również przebiegi powstałe przy błędnym ustawieniu
parametru amplitudy sygnału nośnego i modulującego (rys 6a – za duża amplituda sygnału nośnego
z widocznymi prostokątnymi wierzchołkami fali nośnej; rys. 6b – zbyt duża amplituda sygnału
modulującego). Rysunki 7a i 7b przedstawiają postać zaobserwowanego sygnału przy odpowiednio skrajnie
prawym i skrajnie lewym położeniu potencjometru P1.
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
3.
Modulator z przełączaniem wzmocnienia wzmacniacza.
Dla modulatora przełączającego sygnałem nośnym był sygnał prostokątny. Stąd też w sygnale wyjściowym
nośna występowała w postaci sygnału prostokątnego (oczywiście obwiednia sygnałów wyjściowych
zaobserwowanych w punkcie 2 i 3 powinna być taka sama). Wniosek ten znajduje potwierdzenie
w zaobserwowanych przebiegach przedstawionych na rysunkach 8 (prawidłowy) i 9 (błędny)
4.
Modulator kołowy – opracowanie teoretyczne.
Budowę modulatora pierścieniowego przedstawiono na rysunku 10. Składa się on z 4 spolaryzowanych
w tym samym kierunku diod
tworzących pierścień. Są one sterowane
za pomocą prostokątnej fali nośnej (c(t)
o częstotliwości fc). W warunkach
idealnego zrównoważenia i gdy
wszystkie diody są identyczne na
wyjściu modulatora nie pojawia się
sygnał o częstotliwości modulacji.
Zakładamy
sinusoidalną
falę
rys. 10
modulującą m(t) oraz prostokątną falę
nośną c(t).
4 ∞ (− 1)
c(t ) = ¦
cos[2πf c t (2n − 1)]
π n =1 2n − 1
n −1
Rozwinięcie w szereg Fouriera sygnału c(t) ma postać:
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
Na wyjściu modulatora pojawia się więc sygnał:
4 ∞ (− 1)
s (t ) = c(t )m(t ) = ¦
cos[2πf c t (2n − 1)]m(t )
π n=1 2n − 1
n −1
Widać stąd, ze sygnał wyjściowy zawiera wyłącznie
produkty modulacji – rys 11 (nie występuje składowa
o częstotliwości fali nośnej). Modulator pierścieniowy
bywa nazywany modulatorem podwójnie zrównoważonym,
jest on bowiem zrównoważony zarówno jeśli chodzi o
sygnał modulujący, jak i prostokątną falę nośną.
Widmo sygnału wyjściowego modulatora ma wstęgi
boczne wokół każdej z nieparzystych harmonicznych
prostokątnej fali nośnej (rys 12). Jeśli spełniona jest
nierówność
fc>W,
można
zastosować
filtr
środkowoprzepustowy o częstotliwości środkowej fc
i paśmie przepustowym o szerokości 2 W, w celu
wydzielenia pożądanej pary wstęg bocznych położonych
wokół częstotliwości nośnej fc. Układ wymagany
dla generowania fali zmodulowanej w systemie DSB-SC
składa
się
z
modulatora
pierścieniowego
oraz następującego po nim filtru środkowoprzepustowego.
rys. 11
rys. 12
Wnioski
Poczynione podczas przeprowadzania doświadczenia obserwacje oraz ich porównanie
z opracowaniem teoretycznym przekonują iż najlepszym sposobem otrzymania sygnału
DSB-SC jest zastosowanie modulatora zrównoważonego czteroćwiartkowego. Przemawia
za tym fakt, ze przy jego zastosowaniu otrzymujemy sygnał zmodulowany w którym wstęgi
boczne występują tylko wokół podstawowej harmonicznej. W związku z tym moc nie jest
rozpraszana na pozostałe składowe harmoniczne. Dobrą ilustracją znaczenia tego faktu jest
załącznik 1, który przestawia wartość bezwzględna logarytmiczną z FFT policzonego
dla sygnałów wyjściowych modulatora 2 oraz 3.
Wart uwagi jest także modulator pierścieniowy w przypadku zastosowania którego uzyskuje
się sygnał zanieczyszczony nieparzystymi harmonicznymi wstęg bocznych, jednakże jest
to sygnał zrównoważony (to znaczy bez konieczności tłumienia składowych wielkich
częstotliwości – modulator podwójnie zrównoważony)
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
załącznik 1 (Wnioski)