Лабораторная работа № 6. Исследование процессов коммутации и оценка помехозащищенности систем связи с временным разделением каналов, использующих сигналы с аим и икм

 

Цель работы: изучение принципов построения системы связи с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). Изучение формирования ИКМ сигнала. Качественная оценка помехозащищенности систем связи при АИМ и ИКМ.

 

6.1 Вопросы для домашней подготовки

По рекомендованной литературе изучить принципы разделения каналов в системе связи с ИКМ. Изучить принципы восстановления сигнала c ИКМ. Изучить принципы формирования группового сигнала при временном уплотнении линии связи с использованием ИКМ.

Подготовить бланк отчета.

 

Описание используемого оборудования

 

Для проведения измерений используются:

- лабораторная установка "Изучение принципов временного разделения каналов";

- двухканальный осциллограф OS-620.

Блок-схема установки для проведения исследований приведена на рисунке 3.1. Собирать схемы при выключенной установке!

 

Программа работы

- зарисовать осциллограмму контрольного аналогового сигнала;

- зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией, поступающего на вход второго канала осциллографа;

- зарисовать осциллограмму кодовой комбинации;

- проконтролировать по осциллограмме появление на выходе мультиплексора кодовой комбинации, соответствующей сигналу, передаваемому по второму каналу;

- зарисовать осциллограмму группового сигнала на выходе мультиплексора;

- проконтролировать процесс разделения сигналов с ИКМ;

- зарисовать осциллограммы сигналов на входе всех трех каналов декодера, входах и выходах ФНЧ;

- измерить амплитуду шума;

- установить с помощью устройства управления заданную преподавателем коммутацию четырех каналов;

- произвести запись номера выходного канала демультиплексора в память устройства управления для всех четырех коммутаций;

- проконтролировать правильность введенной информации.

 

Порядок выполнения работы

6.4.1 Подготовка к работе.

Изучить схему установки, рисунок 3.1, вынесенную на лицевую панель и найти на ней: электронные ключи; кодеры; мультиплексор; линию связи; генератор шума с потенциометром, регулирующим уровень шумового напряжения; устройство регенерации и тумблер, осуществляющий его включение в линию связи; демультиплексор; декодер; фильтр нижних частот; устройство управления мультиплексором и демультиплексором; выходы генератора контрольных сигналов F1, F2,F3; входы I и II для подключения осциллографа; тумблер включения питания "ВКЛ-СЕТЬ".

Подготовить лабораторную установку к проведению измерений. Для этого:

- установить тумблеры на устройстве управления в положение "32кГц" и "цикл";

- нажать кратковременно кнопку "сброс" на устройстве управления;

- установить тумблер устройства регенерации УР в линии связи в положение "вкл". В данной лабораторной установке передача цифрового ИКМ сигнала осуществляется только при включенном устройстве регенерации;

- установить потенциометр "уровень шума" в линии связи в крайнее положение против часовой стрелки;

- соединить выход четвертого кодера с входом 3 мультиплексора. Вход электронного ключа четвертого канала при этом остается свободным;

- включить питание лабораторной установки и осциллографа.

6.4.2 Исследование процесса формирования цифрового ИКМ сигнала.

С помощью соединительного шнура подключить контрольный сигнал F1 к входу электронного ключа первого канала. К этой же точке подключить вход Y канала осциллографа. Проконтролировать появление осциллограммы контрольного сигнала.

Подобрать период развертки так, чтобы на экране укладывался приблизительно один период контрольного сигнала.

Зарисовать осциллограмму контрольного аналогового сигнала.

Подключить второй канал осциллографа к выходу электронного ключа. Проконтролировать появление на его экране сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией.

Включить метки, нажав соответствующую кнопку на лицевой панели установки, убедиться, что временной интервал между ними соответствует длительности отсчетного импульса.

Зарисовать осциллограмму сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией, поступающего на вход второго канала осциллографа. Расположить ее под осциллограммой контрольного сигнала, сохранив масштаб по временной оси и метки.

Подключить вход Х осциллографа к выходу кодера 1 и зарисовать соответствующую осциллограмму. Следует учесть, что в данной лабораторной установке использовано схемное решение, обеспечивающее на выходе кодера формирование ИКМ сигнала, в котором единицам соответствуют положительные, а нулям – отрицательные импульсы одинаковой амплитуды. При выбранном значении периода развертки осциллографа подробная структура наблюдаемых кодовых комбинаций не может быть проанализирована детально. Поэтому следует отметить только ее длительность, сохранив временные соотношения с предыдущими и метки времени.

Зарисовать осциллограмму кодовой комбинации. Включить метки времени с интервалом, соответствующим длительности отсчетного импульса. Обратить внимание на то, что он соответствует длительности кодовой комбинации.

Исследовать процесс формирования группового сигнала на выходе мультиплексора. Для этого выполнить следующие операции:

- Соединить с помощью шнура выход кодера первого канала с входом 0 мультиплексора. Подключить вход II осциллографа к выходу мультиплексора и проконтролировать появление кодовой комбинации на его выходе.

- Не снимая установленных ранее соединений, подключить контрольный сигнал F2 и вход Y осциллографа к входу ЭК2 второго канала. Выход кодера 2 соединить с входом 1 мультиплексора.

- Проконтролировать по осциллограмме появление на выходе мультиплексора кодовой комбинации, соответствующей сигналу, передаваемому по второму каналу связи. Она должна занять временной интервал в промежутке между двумя кодовыми комбинациями, соответствующими первому и третьему каналам.

- Повторить две предыдущие операции для третьего канала, используя контрольный сигнал F3.

- Зарисовать осциллограмму группового сигнала, наблюдаемую на выходе мультиплексора. Ее следует разместить под предыдущими, сохранив выбранный временной масштаб и метки.

- Проконтролировать процесс разделения сигналов с ИКМ. Для этого подключить вход Y осциллографа к клемме КТ3 (к входу демультиплексора), а второй – последовательно к его выходам 0, 1, 2, 3. При этом осциллограмма, наблюдаемая по первому каналу осциллографа, соответствует групповому сигналу, а по второму – ИКМ сигналу соответствующего канала.

6.4.3 Анализ процесса восстановления аналогового сигнала.

Подключить выходы 0, 1, 2, 3 демультиплексора к соответствующим входам декодеров, а выходы декодеров – к входам фильтров нижних частот.

Для контроля временных соотношений подключить вход Y осциллографа к входу электронного ключа первого канала. При этом на экране наблюдается исходный аналоговый сигнал.

Последовательно подключая вход Х осциллографа ко входу декодера 1, входу ФНЧ1 и его выходу, зарисовать соответствующие осциллограммы, сохранив временные соотношения с предыдущими и временные метки. Подключить вход Х осциллографа к выходу ФНЧ1. При этом, соответственно, наблюдаются исходный и восстановленный аналоговые сигналы.

Зарисовать осциллограмму восстановленного сигнала, сохранив все временные соотношения, масштаб и временные метки. Отметить на ней временную задержку восстановленного сигнала относительно исходного.

6.4.4 Аналогичным образом, подключая для контроля временных соотношений вход I осциллографа ко входу второго и третьего каналов, проконтролировать наличие соответствующих сигналов на входе и выходе декодеров, на входе и выходе ФНЧ, подключая в соответствующие контрольные точки вход II осциллографа. Зарисовывать осциллограммы только восстановленных сигналов. Отметить на них временную задержку восстановленных сигналов относительно исходных.

 

Установить тумблер устройства регенерации УР в линии связи в положение "выкл". Следует помнить, что в данной лабораторной установке передача цифрового ИКМ сигнала осуществляется только при включенном пороговом устройстве.

6.4.5 Оценить помехоустойчивость системы связи с АИМ сигналами. Для этого выполнить следующие операции:

- Вход I осциллографа подключить к выходу мультиплексора – началу линии связи (КТ1), а вход II – к ее окончанию (КТ2).

- Вращая потенциометр "уровень шума" по часовой стрелке, наблюдать появление шумов в групповом сигнале на приемном конце линии связи.

- Подключить I вход осциллографа к одному из входов мультиплексора (входу канала связи), а вход II – к соответствующему выходу (выход ФНЧ). Наблюдая восстановленный сигнал и сравнивая его с исходным, установить с помощью потенциометра "уровень шума" заметные его искажения. Зафиксировать положение потенциометра. Измерить амплитуду шума. В ходе дальнейших исследований менять его положение нельзя.

6.4.6 Оценить помехозащищенность каналов связи при использовании сигналов с ИКМ. Уровень шумов в линии связи был установлен ранее при исследовании системы связи с АИМ сигналами. Для этого выполнить следующие операции:

Подключить входы I и II осциллографа соответственно к контрольным точкам КТ1 и КТ2 и убедиться в наличии шумов в групповом сигнале на приемном конце линии связи (контрольная точка КТ2).

Подключить вход I осциллографа к контрольной точке КТ3 на выходе устройства регенерации. Убедиться в том, что уровень шумов на его выходе существенно меньше, чем на входе.

Подключить входы I, II осциллографа ко входу и выходу одного из каналов связи, по которому передается испытательный сигнал (ко входу ЭК и выходу соответствующего ФНЧ), убедиться в том, что аналоговый сигнал восстанавливается практически без искажений. Для этого уменьшить уровень шумов до минимума, повернув ручку потенциометра " уровень шума " против часовой стрелки до упора. Форма восстановленного сигнала при этом не должна меняться.

6.4.7 Установить с помощью устройства управления коммутацию четырех каналов – пространственную коммутацию (соединение входа М мультиплексора канала с выходом N демультиплексора). Установить тумблер "цикл - програм." устройства управления в положение "програм." и кратковременно нажать кнопку "сброс".

На цифровом индикаторе "шаг" высвечивается одна из цифр: 0, 1, 2, 3, которая соответствует номеру входа мультиплексора. Ей соответствует индикация с помощью светодиодов А0, А1 на мультиплексоре. Они дублируют номер коммутируемого входа в двоичной системе исчисления. Зажигание светодиода соответствует единице в соответствующем разряде. Кроме того, горит соответствующий светодиод электронного ключа мультиплексора. Нажимая кратковременно кнопку "шаг", установить на цифровом индикаторе цифру 0 (оба световода А0, А1 не горят, горит светодиод электронного ключа входа 0 мультиплексора). Устройство управления готово к записи информации о номере выхода демультиплексора, с которым должен быть соединен вход 0 мультиплексора.

Ввести номер выхода демультиплексора, на который должен быть коммутирован вход 0 мультиплексора. Номер вводится в двоичной системе исчисления с помощью кнопок В0 (нулевой разряд) и В1 (первый разряд). Индикация осуществляется с помощью светодиодов - зажигание соответствует единице в соответствующем разряде.

Произвести запись введенного номера выходного канала демультиплексора в память устройства управления. Для этого нажать кратковременно кнопку "запись" на панели устройства управления. При этом номер канала в двоичной системе будет продублирован с помощью светодиодов В0, В1 на демультиплексоре. Кроме того, зажигается светодиод у электронного ключа соответствующего выхода демультиплексора.