Попередня сторінка          Зміст           Наступна сторінка          Електронні посібники ВНТУ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ З ЧАСТОТНИМ РОЗДІЛЕННЯМ КАНАЛІВ

Мета: ознайомлення з основами побудови багатоканальних систем з однією лінією зв’язку. Дослідження даних систем при зміні їх параметрів (вплив параметрів системи на сигнали, що передаються).

5.1 Теоретичні відомості

5.1.1 Метод частотного розділення каналів

При частотному розділенні каналів увесь спектр частотного дiапазону, який використовує система передачi, розбивається на деяке число частотних смуг, у яких здiйснюється передача вихiдних iнформацiйних сигналiв. Окремi смуги частот називаються каналами; апаратура, що здiйснює розбивку на смуги частот окремих каналiв, - апаратурою каналоутворення (ущiльнення), чи мультиплексором. Перенос спектрiв сигналiв в область частот, вiдведену для передачi групового сигналу, здiйснюється за допомогою модуляцiї гармонiйної несущої. При цьому може використовуватися будь-який вид модуляцiї аналогових сигналiв. На приймальнiй сторонi груповий сигнал роздiляється за допомогою частотних смугових фiльтрiв на окремi спектри, що вiдповiдають iндивiдуальним каналам, i демодулюється. Канальнi демодулятори перетворять спектри сигналiв у спектри повiдомлень, призначенi для одержувачiв.

Частотне розділення каналів полягає у використанні двох діапазонів частот (рис. 5.1). В одному діапазоні конкретний пристрій зв’язку здійснює лише передачу, а в іншому – лише прийом. Між згаданими діапазонами виділяється певний захисний інтервал (частотне рознесення). Очевидно, що збільшення частотного рознесення приводить до послаблення впливу передавача на приймач, які функціонують одночасно. Спектри різних напрямків передачі не повинні перекриватись, а діапазон частотного рознесення може використовуватись іншими системами.

5.1.2 Багатоканальні системи зв'язку з частотним розділенням каналів

Багатоканальні системи зв'язку з частотним розділенням каналів з'явилися історично першими і застосовуються до теперішнього часу. Вони складаються з перетворювачів-модуляторів, що переносять спектри вхідних сигналів в іншу область (груповий спектр), де збираються в безпосередньому сусідстві (але без "перекриття" спектрів, з урахуванням захисних частотних проміжків).

Функціональна схема системи зв'язку з частотним розділенням каналів приведена на рис. 5.2.

На вході багатоканальної системи діє n сигналів S ... S, що поступають кожний на свій канал, що складається з канального перетворювача КП, в якому відбувається перетворення частоти сигналу, тобто перенесення спектру вхідного сигналу на ділянку групового спектру в пристрої об'єднання УО (рис. 5.2).

Після передачі групового спектру по лінії зв'язку ЛС в пристрої розділення УР за допомогою канальних фільтрів КФ і демодуляції в ДМ сигнали S(t)... S(t) поступають споживачам. На рис. 5.3 представлена схема утворення групового спектру на прикладі об'єднання спектрів телефонних каналів (кожний з яких має смугу частот 0,3-3,4 кГц).

Система з частотним розділенням каналів менш залежна від частотних спотворень. На рис. 5.3 приведена пунктиром можлива амплітудно-частотна характеристика групового тракту, яка приведе тільки до деякої зміни рівнів частотних каналів без істотних спотворень в каналах.

Недоліки методу частотного розділення каналів:

1. розширяється смуга частот групового спектру;
2. неповне використовування спектру, оскільки доводиться використовувати захисні частотні інтервали для розфільтрування при прийомі;
3. система з частотним розділенням каналів схильна до спотворення за наявності нелінійностей в каналах і лінії передачі. Часто виникають міжканальні перешкоди, що підвищує вимоги до лінійності групового тракту.

5.2 Опис лабораторного дослідження

Для експериментальних досліджень роботи системи передачі інформації з частотним розділенням каналів використовується програма ElectronicsWorkbench, MicroCap або Proteus. В цих програмних середовищах необхідно промоделювати роботу системи передачі з частотним розділенням каналів (рис.5.4).

Склад схеми:

• Uam1, Uam2 – джерела сигналів з амплітудною модуляцією;
• DA1 – суматор сигналів Uam1 i Uam2;
• VT1, R1...R3, C1...C3 – детектор сигналу першого каналу;
• С4…С5, R4...R5 – фільтр високих частот для виділення Uam2;
• VT2, R6…R8, C6…C8 – детектор сигналу другого каналу;
• DA2…DA4 – підсилювачі.

Параметри які необхідно вводити в джерела амплітудно-модульованого сигналу, представлені на рис.5.5.

На рис.5.5 введені позначення:

1. – амплітуда несучої (амплітуда Uam, при нульовому сигналі повідомлення);
2. – частота несучої;
3. – глибина модуляції;
4. – частота сигналу повідомлення.

5.3 Завдання до лабораторної роботи

1. В програмному пакеті зібрати схему моделі двоканальної системи з частотним розділенням каналів, яка представлена на рис.5.4.
2. Налаштувати схему рис.5.4 у відповідності з варіантом табл.Г.1 (додаток Г). Частоти несучої і глибину модуляції для Uam1 та Uam2 обрати самостійно. Розрахувати фільтр високих частот, частоту зрізу встановити на рівні близькому чи рівному частоті несучої Uam2.
3. Провести моделювання схеми. Зняти осцилограми напруги на виході схеми і в лінії зв’язку. При правильній роботі сигнали повинні проходити з мінімальним спотворенням. Які спотворення вносить частотне розділення каналів в сигнали на виході приймача?
4. Дослідити роботу схеми при зміні її параметрів. Перелаштувати фільтр на іншу частоту зрізу. Зняти осцилограми на виході приймача.
5. Розстроїти схеми амплітудних детекторів. Зняти осцилограми на виході приймача. Які спотворення вносить ЧРК в сигнали на виході приймача?
6. Зробити висновки по роботі за результатами досліджень.

5.3 Контрольні запитання:

1. Як організовують передавання повідомлень при частотному розділенні каналів ?
2. Як впливають лінійні спотворення, що виникають в груповому лінійному тракті, на якість передачі сигналів?
3. Перерахуйте методи розділення каналів, поясніть, на чому заснований кожний з них.
4. Як об’єднуються канальні сигнали в груповий в методі з частотним розділенням каналів?
5. У чому полягає принцип частотного розділення сигналів і як визначається кількість каналів зв'язку у виділеній смузі частот?
6. Чому необхідно вводити захисні інтервали в багатоканальній системі передачі з частотним розділенням каналів?
7. Назвіть переваги і недоліки частотного ущільнення.