Lab. Modulacja SSB

Wstęp do telekomunikacji – laboratorium
Temat: Jednowstęgowa modulacja amplitudy – zastosowanie metody filtrowej – ćwiczenie 7 z cyklu 2
Osoby w grupie:
Sprawozdanie wykonał:
Data ćwiczenia:
Data oddania sprawozdania:
Ocena:
1. Ćwiczenie polegało na zapoznaniu się z modulacją SSB metodą filtrową. Zgodnie z poleceniami w pierwszej
kolejności wyznaczono charakterystyki poszczególnych filtrów wchodzących w skład nadajnika SSB (schemat
układu w załączniku). W celu zbadania charakterystyki podawano na każdy z filtrów przebieg sinusoidalny
o stałej amplitudzie. Zmieniając płynnie częstotliwość podawanego przebiegu obserwowano na oscyloskopie
amplitudę sygnału na wyjściu każdego z filtrów.
W celu zbadania charakterystyki filtrów zestawiono
następujące urządzenia:
1) generator funkcji METEX
2) badany filtr
3) oscyloskop
Poniżej przedstawiono charakterystyki poszczególnych filtrów:
1,2
moduł amplitudy
1
0,8
0,6
0,4
0,2
18
16
,5
15
13
,5
12
9
10
,5
6
7,
5
3
4,
5
1,
5
0
0
częstotliwość [kHz]
Rys. 1. Charakterystyka filtru dolnoprzepustowego na wejściu nadajnika
1,2
moduł amplitudy
1
0,8
0,6
0,4
0,2
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
częstotliwość [kHz]
Rys. 2. Charakterystyka filtru pasmowoprzepustowego za pierwszym modulatorem
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
1,2
moduł amplitudy
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
40
45
50
55
60
65
70
75
częstotliwość [kHz]
Rys. 3. Charakterystyka filtru pasmowoprzepustowego za drugim modulatorem
Pasmo przepustowe pierwszego filtru zawiera się w przedziale od 100 Hz do około 4.5 kHz. Stąd wniosek, iż
sygnał informacyjny powinien być ograniczony pasmowo. Warunek ten doskonale spełnia sygnał mowy
transmitowany w kanale telefonicznym, gdyż jest zawarty w przedziale od 300 do 3400 Hz.
Pasmo przepustowe drugiego filtru zawiera się w przedziale od 3.5 kHz do około 6 kHz.
Trzeci filtr charakteryzuje się pasmem przepustowym zawartym w przedziale od około 55 kHz do około 65 kHz.
2. Po zdjęciu charakterystyk filtru podano na wejście układu nadajnika sygnał sinusoidalny o częstotliwości
fm=1kHz. Przystąpiono do zaobserwowania przebiegów napięć w kolejnych punktach układu nadajnika SSB.
W celu obserwacji przebiegów zestawiono następujące
urządzenia:
1) generator funkcji METEX
4) układ nadajnika SSB
3) oscyloskop
Przebiegi w kolejnych punktach układu (po zwarciu odpowiednich zacisków) oraz ich widma (otrzymane na
drodze teoretyczne) przedstawione są poniżej:
Rys. 4. Kształt sygnału w punkcie 10 (1V/div; 0.2 ms)
Rys. 5. Widmo sygnału w punkcie 10
W punkcie 10 (za pierwszym filtrem) obserwujemy niezmieniony przebieg wejściowy – sinusoidę
o częstotliwości 1kHz (rys. 4). Widmo tego przebiegu to prążek w punkcie f=1kHz (rysunek 5).
Za pierwszym modulatorem obserwujemy zmodulowany przebieg DSB-SC (rys. 6). Widmo tego przebiegu
zawiera dwa prążki oddalone odpowiednio w lewo i prawo o 1 kHz od częstotliwości nośnej 6,17 kHz (rys. 7).
Te prążki to wstęgi boczne powstałe w procesie modulacji DSB-SC.
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
Rys. 6. Kształt sygnału w punkcie 1 (1V/div; 0.2 ms)
Rys. 7. Widmo sygnału w punkcie 1
Drugi filtr wycina górną wstęgę boczną z przebiegu obserwowanego w punkcie 1. Zatem w punkcie 3
obserwujemy dolną wstęgę boczną przebiegu zmodulowanego w pierwszym modulatorze (rys. 8). Widmo tego
przebiegu pozbawione jest górnej wstęgi bocznej (rys. 9).
Rys. 8. Kształt sygnału w punkcie 3 (1V/div; 50 us)
Rys. 9. Widmo sygnału w punkcie 3
Przebieg w punkcie 4 jest przebiegiem DSB-SC zmodulowanym sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości
5,17 kHz (rys. 10). Drugi modulator przesuwa widmo sygnału do częstotliwości nośnej 55,56 kHz. Zawiera ono
dwa prążki (odpowiednio dla dolnej i górnej wstęgi bocznej) przy częstotliwościach 50,39 kHz oraz 60,73 kHz
(rys. 11).
Rys. 10. Kształt sygnału w punkcie 4 (1V/div; 20 us)
Rys. 11. Widmo sygnału w punkcie 4
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
Trzeci filtr wycina dolną wstęgę boczną (o częstotliwości 50,39 kHz) z przebiegu z punktu 4. W punkcie 6
obserwujemy górną wstęgę boczną sygnału z punktu 4, czyli przebieg sinusoidalny o częstotliwości 60,73 kHz
(rys. 12). Oczywiście widmo zawiera tylko jeden prążek odpowiadający przepuszczonej przez filtr górnej
wstędze bocznej (rys. 13).
Rys. 12. Kształt sygnału w punkcie 6 (0.1V/div; 5 us)
Rys. 13. Widmo sygnału w punkcie 6
W punkcie 8, czyli na wyjściu nadajnika, przebieg obserwowany różni się od przebiegu w punkcie 6 jedynie
większą amplitudą (sygnał jest wzmacniany).
3. Aby zdemodulować sygnał SSB w odbiorniku należy obliczyć nośną. Częstotliwość nośna pierwszego
modulatora wynosi fn1 = 6,17 kHz. Drugi modulator charakteryzuje się częstotliwością nośną równą
fn2 = 55,56 kHz, zatem częstotliwość nośna pierwszego modulatora zostanie zmodulowana przez drugi
modulator (należy tu zaznaczyć, iż rozpatrujemy nośną „wirtualną”, gdyż w tym rodzaju modulacji nie istnieje
prążek nośnej). Tak więc nośna po przejściu przez drugi modulator znajdzie się w fn3 = 49,39 kHz oraz
fn4 = 61,73 kHz. Jako, że trzeci filtr odfiltruje częstotliwość fn3 = 49,39 kHz, szukaną nośną jest fn4 = 61,73
kHz. Biorąc pod uwagę fakt, iż przerzutnik Schmitta na wejściu odbiornika dzieli częstotliwość wejściową przez
2 w celu zapewnienia symetrii, częstotliwość wymagana do demodulacji to fd = 2*fn4 = 123,46 kHz.
4. W kolejnym punkcie zbadano działanie kaskadowo połączonego układu modulator-demodulator.
Zestawiono następujące urządzenia:
1) generator funkcji METEX
3) oscyloskop
4) układ nadajnika SSB
5) odbiornik synchroniczny (demodulator)
6) generator funkcji HAMEG
Na wejście nadajnika podano sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1 kHz. Na układ demodulatora
synchronicznego podano częstotliwość fd = 123,46 kHz. Następnie zbadano działanie kaskadowo połączonego
modulatora i demodulatora. Otóż sygnał otrzymany na wyjściu demodulatora jest identyczny z sygnałem
podanym na wejście modulatora. Ma tę samą częstotliwość co przebieg modulujący oraz ten sam kształt (nie jest
zniekształcony). Liniowa zmiana amplitudy na wejściu modulatora powoduje liniową zmianę amplitudy na
wyjściu demodulatora w zakresie od 0.43 do 3,69 V wartości skutecznej napięcia przebiegu modulującego.
Zwiększanie amplitudy powyżej tego zakresu nie powoduje żadnych zmian na wyjściu demodulatora. Stąd
wniosek, iż sygnał wejściowy (modulujący) powinien mieć ograniczoną amplitudę, tak aby sygnał odebrany
w demodulatorze nie miał zniekształconej dynamiki.
5. Posługując się metodą z punktu 1 (pomiar charakterystyki filtrów) zbadano charakterystykę całego układu
modulator-demodulator. Charakterystyka wypadkowa przedstawia się następująco:
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone
1,2
moduł amplitudy
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5
częstotliwość [kHz]
Rys. 14. Charakterystyka wypadkowa układu modulator-demodulator
Jak widać charakterystyka wypadkowa całego układu pokrywa się w znacznym stopniu z charakterystyką
pierwszego filtru. Jest to logiczne, gdyż filtr ten już na samym wejściu układu ogranicza zakres częstotliwości,
jakie mogą być podane. Dlatego kształt wypadkowej charakterystyki zależy głównie od pierwszego filtru.
6. Wnioski końcowe:
Opisany wyżej układ pozwala w pełni na poznanie modulacji SSB metodą filtrową. Nadaje się doskonale
np. do transmisji sygnały mowy w paśmie telefonicznym 300 ÷ 3400 Hz.
Modulacja jednowstęgowa powoduje, w przypadku zwielokrotnienia w dziedzinie częstotliwości dostępne
pasmo można wykorzystać bardziej efektywnie. Pozwala na umieszczenie w nim 2 razy więcej kanałów niż
z wykorzystaniem dwuwstęgowej modulacji DSB-SC. Fakt ten jest też niezwykle ważny ze względów
ekonomicznych, gdyż taki system telekomunikacyjne zbudowany w oparciu o modulację SSB jest o wiele
wydajniejszy. Problemem może być jedynie złożoność całego układu, względnie systemu.
(C) 2004 STUDENT.NET.PL :: Wszelkie prawa zastrzeżone