Функциональные узлы цифровых радиотехнических систем

Методические указания по подготовке к выполнению

Лабораторной работы

Выполнению каждой лабораторной работы должна предшествовать предварительная подготовка, включающая:

– изучение соответствующих разделов статистической теории радиосистем (РС);

– изучение принципа действия конкретных РС с использованием лекций и рекомендованной литературы [1-3];

– изучение порядка выполнения лабораторной работы по настоящему описанию;

– подготовка выполнению измерений (оформление схемы установки и таблиц, запись расчётных формул, разработка алгоритмов и составление программ, выполнение необходимых предварительных расчётов и т.д.).

Перед выполнением лабораторной работы студент должен сдать коллоквиум, который позволяет определить его готовность к выполнению работы.

Перед выполнением лабораторной работы студент знакомится со стендом, изучает измерительные приборы и средства компьютерной техники, необходимые для выполнения соответствующей работы.

После выполнения работы экспериментальные результаты проверяет преподаватель, проводящий лабораторные занятия.

На следующем занятии студент сдает отчёт по выполненной лабораторной работе.

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

– схему экспериментальной установки;

– таблицы с экспериментальными данными;

– расчётные формулы;

– графики, иллюстрирующие полученные результаты;

– общий вывод по работе.

Лабораторная работа №1

Функциональные узлы цифровых радиотехнических систем

Введение

Краткое описание лабораторного стенда.

Лабораторный стенд представляет собой прямоугольный блок с габаритами (1200х370х280мм), установленный на полке рабочего стола (рис.1).

Рис.1 Общий вид лабораторной установки.

Стенд содержит ряд функциональных узлов, моделирующих функциональную схему РТС, а также все необходимые источники сигналов и измерительные приборы, а именно (слева направо):

§ источники сигналов;

§ блоки КОДЕР-1, АЦП и сумматор;

§ сменные блоки (в середине стенда), содержащие исследуемые функциональные узлы, гнезда контрольных точек, необходимые органы управления и индикации;

§ светодиодные табло переданного и принятого сообщения, ЦАП и блок контроля ошибок;

§ блок индикации, в котором расположены измерительные приборы постоянного и переменного напряжения, а также движковый потенциометр напряжения смещения.

В блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ представлены:

§ гармонические сигналы с частотами 1кГц, 2кГц и 110кГц (точные значения этих частот зависят от номинала кварцевого резонатора, используемого в данной модификации стенда) с регуляторами выхода (0÷1,5);

§ амплитудный модулятор с несущей частотой 110кГц и частотой модуляции 1кГц. Уровень несущей и глубина модуляции (m) регулируются в пределах 0÷1,5В и 0÷1В соответственно;

§ генератор шума (ГШ) с регулировкой выходного сигнала (квазибелый шум в полосе не менее 10Гц-100кГц).

§ импульсные сигналы тактовой (С1) и цикловой (С2) синхронизации. Для С1 период Т=450мкс (тактовый интервал). Период С2 Т_Ц=17Т. Сигналы используются для внешней синхронизации осциллографа;

§ гармонические сигналы f₁ и f₂, используемые для получения дискретных видов модуляции; f₁=27кГц; f₂=18кГц.

§ δ(t)-сигнал “δ-функции”- прямоугольной формы с длительностью t_u=5мкс и периодом 17 Т; амплитуда не менее 5В;

§ s₁÷s₃ -сигналы сложной формы, состоящие из двух гармоник (основная частота 2кГц);

§ s₄ -сигнал, состоящий из суммы первой и третьей гармоник с частотами 23 и 69 Гц (для исследования АЦП);

§ U₁ и U₂ -регулируемые источники постоянных напряжений (в пределах –10 ÷ +10 В);

§ диапазонный низкочастотный генератор; имеет плавную и ступенчатую регулировку выходного сигнала (0÷5В эфф). Установка частоты (в пределах 20Гц÷160кГц) производится по встроенному частотомеру с цифровой индикацией.

Сигналы всех источников стенда (кроме ГШ и генератора НЧ) получены от одного кварцевого генератора путем деления частоты и фильтрации. Это существенно упрощает наблюдение изучаемых сигналов на осциллографе.

В блоке КОДЕР-1 производится ручное формирование любой пятисимвольной комбинации с помощью микротумблеров. Набранная комбинация индицируется на светодиодном табло с надписью ПЕРДАНО. (Такое же табло, но с надписью ПРИНЯТО, расположено над обозначением ДЕКОДЕР-1).

Блок АЦП является КОДЕРОМ-1 для аналоговых сигналов. На вход 1 блока АЦП подается входной аналоговый сигнал, вход 2 (“открытый вход”) служит для снятия статической характеристики А-Ц преобразования. Нижнее гнездо s (кΔt) служит для наблюдения за отсчетами преобразуемого сигнала, причем могут быть использованы две частоты дискретизации f_δ1=125Гц или f_δ2=2,3кГц, переключаемые тумблером. Кнопочный переключатель РАЗРЯДНОСТЬ позволяет получить число разрядов АЦП 3, 4 и 5. При отжатых кнопках происходит восьмиразрядное кодирование.

Блок ЦАП имеет один вход и два выхода. На выходе 1 формируется ступенчатый сигнал в соответствии с выбранной в АЦП разрядностью и частотой дискретизации. На выходе 2 формируется выходной сигнал после сглаживающего фильтра. Тумблер “0 τ”, расположенный ниже ЦАП, служит для компенсации задержки на Т, вносимой демодулятором. При непосредственном соединении блоков АЦП и ЦАП - тумблер должен быть в положении “0”, а при включении между ними модулятора и демодулятора - в положении “τ”.

Блок контроля ошибок предназначен для фиксации ошибок в “РТС”. Сигналы ошибок с выхода этого блока подсчитываются на ПК за определенное время наблюдения и рассчитывается оценка вероятности ошибки. Сигналы ошибок в символе – положительные импульсы прямоугольной формы длительностью около 200 мкс формируются только для первых пяти символов последовательности (информационных).

Длительность сигнала ошибки в «букве» - то есть в пятисимвольной информационной посылке – определяется положением первого ошибочно принятого символа и моментом окончания 5^-го символа.

Ниже блока контроля ошибок расположены гнёзда входов ПК с потенциометрами, регулирующими уровень сигналов, подаваемых на ПК. Связь стенда с ПК осуществляется через экранированный кабель, заканчивающийся разъёмом, который должен быть включён на вход звуковой платы ПК.

Цель работы

Знакомство с основными функциональными узлами цифровой РТС для передачи как дискретных, так и аналоговых сигналов. Преобразование сигналов в отдельных блоках РТС с разными видами модуляции и кодирования. Демонстрация помехоустойчивости РТС.