Порядок выполнения лабораторной работы. Исследовать ортогональность гармонических сигналов с различными частотными и фазовыми соотношениями.

 

Исследовать ортогональность гармонических сигналов с различными частотными и фазовыми соотношениями.

1) Установить переключатель вида модуляции в положение ЧМ. Подключить сигнал s₀(t) со входа модулятора на вход демодулятора. Зарисовать осциллограммы:

- на входе демодулятора. Отрегулировать масштаб изображения по оси времени так, чтобы на экране укладывалось 10 ¸ 12 периодов сигнала и в дальнейшем масштаб не менять;

- на выходах перемножителей верхней и нижней ветвей демодулятора в одном масштабе по вертикальной оси;

- на выходах интеграторов обеих ветвей (также в одном масштабе).

2) По последним осциллограммам оценить скалярные произведения (в делениях по вертикали относительно нуля в момент окончания символа) для сигналов:

- s₀(t) и s₀(t);

- s₀(t) и s₁(t).

Этот момент легко определить по вертикальному скачку на осциллограмме верхнего интегратора. Для определения положения нуля напряжения на осциллограмме (т. е. положение оси времени) следует закоротить вход осциллографа и запомнить положение нулевой линии при открытом входе осциллографа, когда он показывает и переменную, и постоянную составляющие.

3) Повторить п. 1 для сигнала s₁(t) на входе демодулятора, фиксируя только осциллограммы на выходах интеграторов.

Оценить скалярные произведения сигналов:

- s₁(t) и s₀(t);

- s₁(t) и s₁(t).

4) Подать на вход демодулятора сумму сигналов s₀(t) + s₁(t), используя сумматор стенда (рис 1.3). Оценить скалярные произведения сигналов:

- (s₀ + s₁) и s₀;

- (s₀ + s₁) и s₁.

Поочередно отключая один из входных сигналов сумматора, зафиксировать в отчете изменения на выходах интеграторов.

5) Установить амплитудную модуляцию. При этом работает только нижняя ветвь демодулятора, так как s₀(t) = 0. Заменить сигнал s₀(t) на входе сумматора шумовым сигналом n(t) от генератора шума (ГШ) в базовом блоке стенда «Источники», а s₁(t) сохранить на втором входе сумматора. Регулятором выхода ГШ установить максимальное напряжение шума на выходе сумматора и измерить отношение сигнал/шум (U_c/U_ш). Величина действующего значения сигнала U_c определяется по осциллографу при отключении шума на входе сумматора (U_c = U_a/ , где U_a - амплитуда сигнала). Величина действующего значения шума определяется по методу 6s также с помощью осциллографа. Для этого на входе сумматора отключается сигнал, наблюдаемый размах шума составляет 6s. Оценив это напряжение размаха, далее рассчитаем U_ш = s.

Наблюдая осциллограммы на выходе нижнего интегратора, оценить скалярное произведение сигналов:

- s₁(t) + n(t) и s₁(t); отключая источник шума от входа сумматора, оценить влияние шума на величину скалярного произведения;

- n(t) и s₁(t); для этого отключить от входа сумматора s₁(t).

6) Сохраняя прежний режим работы модулятора (АМ), подать от встроенного ЗГ гармонический сигнал с частотой около 23 кГц и напряжением 1,5 В на вход демодулятора. Подстраивая частоту ЗГ, добиться максимального отклика нижнего интегратора. Попытаться «остановить» осциллограмму более тщательной установкой частоты ЗГ. Далее, не перестраивая ЗГ, примерно в течение минуты наблюдать за величиной максимума отклика интегратора, после чего повторить измерение. Вновь подстроить ЗГ, добиваясь максимума. Объяснить причину изменения скалярного произведения двух гармонических сигналов, полученных от разных генераторов.

7) Сохраняя условия п.6, перестраивать ЗГ в пределах 15 ¸ 35 кГц с шагом в 5 кГц, фиксируя в таблице 1.1 величину максимума отклика интегратора U_max в зависимости от частоты.

 

Таблица 1.1 - Величина скалярного произведения сигналов в зависимости от сдвига частот

 

F	кГц
Umax.	дел.

 

8) Установить фазовую модуляцию. Подать сигнал s₀(t) от нижнего входа модулятора на вход демодулятора. Входы двухканального осциллографа подключить к выходам интеграторов. Зафиксировать осциллограммы на выходах интеграторов, оценив величины и знаки (полярности) скалярных произведений сигналов:

- s₀(t) и s₁(t);

- s₀(t) и s₀(t).

 

Содержание отчета

 

1) Отчет должен содержать результаты исследований по всем пунктам, выводы и график по данным таблицы 1.1.

2) В каждом пункте отчета обязательно отметить, чем отличались (либо не отличались) сигналы - сомножители скалярных произведений.

3) Ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы

 

1) Какие способы представления сигналов Вам известны?

2) С какой целью введено понятие многомерного пространства?

3) Какое пространство называют:

- линейным;

- метрическим;

- эвклидовым.

4) Каков смысл понятий «норма» и «расстояние» в применении к сигналам?

5) Какой смысл имеет понятие «скалярное произведение» в применении к сигналам?

6) От чего зависит угол между векторами, отображающими сигналы в многомерном пространстве?

7) Как Вы представляете себе ортогональные сигналы (приведите несколько примеров).

8) От каких параметров зависит скалярное произведение гармонических сигналов?

9) Какую роль в оценке ортогональности сигналов играет время интегрирования (Т)?

10) Как с помощью понятия «расстояние» можно оценить помехоустойчивость системы связи?

Лабораторная работа 2