Міністерство транспорту і зв’язку України

Міністерство транспорту і зв’язку України

Міністерство освіти і науки України

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

_______________________________________________________________________

КАФЕДРА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

МЕТОДИЧНЕ КЕРІВНИЦТВО

Для виконання лабораторних робіт

З дисципліни

«СИСТЕМИ ДОКУМЕНТАЛЬНОГО ЕЛЕКТРОЗВ’ЯЗКУ»

Для студентів денної та заочної форми навчання

Для спеціальностей за напрямом підготовки

0924 ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЇ

 

 

Київ – 2008

 

Міністерство транспорту та яв’язку України

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

КАФЕДРА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

Затверджую

Завідувач кафедри

Інформаційнихтехнологій

__________________М.П. Гніденко

“____”_______________2008р.

МЕТОДИЧНЕ КЕРІВНИЦТВО

Для виконання лабораторних робіт

З дисципліни

«СИСТЕМИ ДОКУМЕНТАЛЬНОГО ЕЛЕКТРОЗВ’ЯЗКУ»

Обговорено на засіданні кафедри №___

 

«___»___________2008р.

 

КИЇВ - 2008

 

Зміст

Лабораторна робота №1. 6

Вивчення каналу ТТ з ВФМ.. 6

1.1. Мета роботи. 6

1.2. Теоретичні положення. 7

Фазова модуляція. 7

Відносна фазова модуляція. 9

Передача сигналів ВФМ.. 10

Прийом сигналів ВФМ.. 12

Опис схеми і роботи лабораторного макета каналу ПД з ВФМ.. 17

Передавач. 17

Приймач. 18

1.4. Домашнє завдання. 19

1.5. Лабораторне завдання. 20

1.6.Зміст та порядок виконання роботи. 20

1.7. Зміст протоколу. 21

1.8. Література. 21

Лабораторна робота №2. 23

“ВИВЧЕННЯ ПРИСТРОЇВ РЕЄСТРАЦІЇ ДВІЙКОВИХ СИГНАЛІВ”. 23

2.1. Мета роботи. 23

2.2. Ключові положення. 23

Дослідження реєстрації двійкових сигналів стробуючим методом. 24

Дослідження реєстрації двійкових сигналів інтегруючим методом. 25

Дослідження реєстрації двійкових сигналів комбінованим методом. 27

Виправляюча спроможність схем реєстрації. 27

2.3. Ключові питання. 29

2.4. Домашнє завдання. 30

2.5. Лабораторне завдання. 30

2.6. Опис лабораторного стенду. 30

Генератор сигналу (ГС): 31

Генератори спотворень сигналу (ГСЛБ, ГСПБ, ГД): 32

Генератори реєструючих імпульсів (ГСІ, ГРІ1, ГРІ2): 33

Датчик спотвореного сигналу (ДСС): 33

Пристрій реєстрації стробуванням: 35

Пристрій реєстрації комбінованим методом: 38

2.7. Зміст протоколу. 39

2.8. Література. 40

лабораторна робота №3. 40

“ВИВЧЕННЯ СИСТЕМ ТАКТОВОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ”. 40

3.1. Мета роботи: 40

3.2. Ключові положення. 40

3.3. Ключові питання. 45

3.4. Домашнє завдання. 46

3.5. Опис лабораторного макета. 46

3.6. Лабораторне завдання. 46

3.7. Зміст протоколу. 47

лабораторна робота №4. 48

“ВИВЧЕННЯ СИСТЕМ ЦИКЛОВОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ”. 48

4.1. Мета роботи. 48

4.2. Ключові положення. 48

4.2.1 Призначення та принципи циклової синхронізації. 48

4.2.2. Алгоритм роботи системи циклової синхронізації ПЦП. 49

4.2.3. Система циклової синхронізації апаратури ІКМ – 30. 51

4.3. Ключові запитання. 54

4.4. Домашнє завдання: 54

4.5. Лабораторне завдання: 55

4.6.Опис лабораторного макету: 56

4.7.Зміст протоколу: 56

4.8.Література: 57

лабораторна робота №5. 57

“ ВИВЧЕННЯ ПРИСТРОЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛІВ З ЧМ”. 57

5.1. Мета роботи. 57

5.2.Теоретичні положення. 57

5.2.1. Принципи побудови ППС ЧМ. 57

5.2.2. Вимоги до ППС ЧМ, рекомендації МККТТ. 60

5.2.3. Структурна схема ППС з ЧМ. 61

5.3. Ключові запитання. 64

5.4. Домашнє завдання. 64

5.5. Лабораторне завдання. 64

5.6. Зміст протоколу. 65

5.7. Опис лабораторних макетів №1 і №2. 65

5.8. Література. 67

Лабораторна робота №6. 67

“ПЕРЕДАЧА ДАНИХ В СЛУЖБІ ВIДЕОТЕКС”. 67

6.1. Мета роботи. 67

6.2. Ключові положення. 68

6.2.1. Розвиток інформаційних технологій і їх роль в житті сучасного суспільства. 68

6. 2. 2. Служби абонентського і масового розповсюдження інформації. 70

6. 2. 3. Служба вiдеотекс. Загальні відомості. 72

6. 2. 4. Структура системи вiдеотекс, технічні засоби. 73

6. 2. 5. Алгоритм доступу до служби вiдеотекс. 75

6. 2. 6. Зображення інформації в системі вiдеотекс. 76

6.3. Ключові питання. 77

6.4. Домашнє завдання. 77

6.5. Лабораторне завдання. 77

6.6. Зміст протоколу. 78

Лабораторна робота №7. 78

ВИВЧЕННЯ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ В СЛУЖБІ ТЕЛЕТЕКСТ. 78

7.1. Мета роботи. 78

7.2.Ключові положення. 78

7.2.1. Розвиток інформаційних технологій і їх роль в житті сучасного суспільства. 78

7.2.2.Служби абонентського і масового поширення інформації. 81

2.3. Служба ТЕЛЕТЕКСТ. 82

7.2.3.Характеристики передачі 87

7.2.4.Повноканальний ТЕЛЕТЕКСТ. 88

7.3. Ключові питання. 91

7.4.Домашнє завдання. 91

7.5. Лабораторне завдання. 91

7.6.Зміст протоколу. 92

Лабораторна робота №8. 92

ВИВЧЕННЯ СУЧАСНОГО ФАКСИМІЛЬНОГО АПАРАТУ.. 92

8.1. Мета роботи. 92

8.2. Ключові положення. 92

Задачі факсимільного зв’язку. 92

Принцип організації факсимільного зв’язку. 93

Структурна схема системи факсимільного зв'язку. 93

8.2.2. Устрій і принцип роботи факсимільних апаратів. 96

8.2.3. Факсимільний апарат моделі KX-F130BX. 96

ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ І СЕРВІСНІ МОЖЛИВОСТІ АПАРАТУ KX-F130BX.. 96

Пристрій факсимільного зв'язку. 98

Пристрій автовідповідача. 98

Вбудована телефонна система. 98

Режим ANS/FAX.. 99

Режим TEL/FAX.. 99

Режим FAX.. 100

Режим TEL (телефон) 100

Кнопки та індикатори. 100

Включення апарату. 102

ЗАПИС ВАШОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО ПОВІДОМЛЕННЯ.. 103

Складання повідомлення. 103

Запис інформаційного повідомлення. 103

Перевірка інформаційного повідомлення. 104

УСТАНОВКА І ВИКОРИСТАННЯ РЕЖИМУ ПРИЙОМУ 'RECEIVE MODE". 104

Корисні поради. 104

НАСТРОЙКА ПРИСТРОЮ ФАКСИМІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ.. 105

Загальний алгоритм настройки. 105

Установка дати і часу. 106

Допустимі документи. 108

8.3. Ключові питання. 109

8.4. Домашнє завдання. 109

8.5. Лабораторне завдання. 110

8.6. Зміст протоколу. 110

8.7. Література. 110

Лабораторна робота №9. 110

ИЗУЧЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МОДЕМОВ.. 110

ВИВЧЕННЯ СУЧАСНИХ МОДЕМІВ.. 134

9.1. Ціль роботи. 134

9.2.Ключові положення. 134

Стандартизація. 134

9.2.2. Методи побудови і технічна реалізація сучасних модемів. 138

Дуплексний і напівдуплексний режими. 139

Асинхронна і синхронна передача даних. 140

CCITTV.21. 141

CCITT V.22. 141

CCITT V.22bis. 141

ССІТТ V.23. 141

ССІТТ V.32. 142

ССІТТ V.32bis. 142

ССІТТ V.34. 142

Bell 103, Bell 212A.. 142

Корекція помилок. 142

Стиск інформації. 143

Протоколи MNP. 144

Рекомендація CCITT V.42. 145

Рекомендація ССІТТ V.42bis. 146

Захист інформації. 146

9.2.3.Керування модемами. 146

9.3. Ключові питання. 148

9.4. Домашнє завдання. 149

9.5. Лабораторне завдання. 149

9.6. Зміст протоколу. 149

9.7. Література. 150

ДОДАТОК. 150

Технічні характеристики модему. 150

Конструкція, індикатори й органи керування. 151

Конфігурація модему. 153

Звичайні конфігурації 153

ТАБЛИЦЯ П.1. Звичайні конфігурації 154

 

Лабораторна робота №1

Вивчення каналу ТТ з ВФМ

Мета роботи

1.1.1.Вивчити метод відносної фазової модуляції, його особливості і переваги, схему і роботу передавача і приймача каналу тонального телеграфування з ВФМ.

1.1.2.Ознайомитися з методами моделювання у середовищі MATLAB пристроїв обладнаня зв"язку.

Теоретичні положення.

Фазова модуляція

Як відомо з теорії передачі сигналів, при передачі дискретної інформації по двійковим каналам оптимальними по завадостійкості є протилежні сигнали, що реалізуються при фазовій маніпуляції:

(1.1)

Фазова модуляція (абсолютна) полягає в тому, що кожному одиничному елементу двійкового коду (рис.1.1.д.1) відповідає сигнал, зрушений по фазі на визначений кут щодо несучої частоти генератора (рис.1.1.д.3), наприклад, (рис.1.1.д.2).

Рис.1.1

 

Для одержання такого ФМ сигналу фазовий модулятор змінює фазу передаваємого коливання на p при кожнім ЗММ - зміні знака одиничного елемента і не змінює її при відсутності ЗММ.

Приймач ФМ сигналу реагує на зміну фази прийнятого сигналу D^’(t) за допомогою фазового детектора. Для цього в приймачі необхідний опорний сигнал, що збігається з несучим коливанням передавача (рис.1.1.д.3). Порівнюючи фазу прийнятого сигналу з фазовою опорного (рис.1.1.д.4) фазовий детектор виділяє вихідний інформаційний сигнал - двійковий код (рис. 1.1.д.1).

Таким чином, приймач реалізує кореляційний (когерентний) метод прийому, що складається у формуванні кореляційного інтеграла:

(1.2)

За умови, що опорний сигнал є точною копією несучого:

(1.3)

у результаті перемножування его c прийнятим D^’(t), що дорівнює D(t) при відсутності перешкод, і наступного інтегрування, одержують:

(1.4)

 

Застосування когерентного прийому забезпечує високу завадостійкість, але одержання в приймачі необхідного для його реалізації опорного коливання, когерентного з несучим коливанням передавача, є складною задачею.

Використання для створення опорного коливання місцевого генератора, незважаючи на всі заходи для його стабілізації, не забезпечує необхідної когерентності на довільних тимчасових інтервалах.

Одержання опорного коливання за допомогою передачі допоміжних пілотів-сигналів не знайшло поширення через зниження пропускної здатності каналу по інформаційних сигналах.

Найбільш прийнятний спосіб виділення опорного коливання з прийнятого інформаційного сигналу за допомогою схеми А.А. Пістолькорса (рис.1.2).

Рис.1.2

 

Прийнятий сигнал (рис.1.3.д.1) випрямляється двухполуперіодним выпрямлячем (рис.1.3.д.2), фільтром з нього виділяється перша гармоніка подвоєної частоти (рис.1.3.д.3), а потім після поділу частоти на 2 утвориться опорне коливання (рис.1.3.д.4), яке можна використовувати для фазового детектора. Однак і цей спосіб має істотний недолік, який полягає в тому, що розглянута схема нечуттєва до повороту фази на p. Такий поворот у опорного сигналу (рис.1.1.д.3) може виникнути внаслідок перерви зв'язку чи будь-якої сильної перешкоди, він призводить до так званої "зворотньої роботи", коли змінюється на протилежну полярність вихідного сигналу (рис.1.1.д.4) і всі наступні знаки приймаються невірно.

Рис.1.3

Відносна фазова модуляція

 

Ефективним засобом усунення зазначеного недоліку схеми виділення опорного сигналу виявився запропонований Н.Т.Петровичем принцип відносної передачі сигналів. Для його реалізації застосовується так звана відносна модуляція на відміну від звичайної - абсолютної. Суть цієї відмінності визначається наступним.

Для прийому сигналів з абсолютною модуляцією, їхні параметри порівнюються з відповідними постійними параметрами прийомного пристрою, наприклад, при AM амплітуда прийнятого сигналу - із граничним рівнем, при ЧМ несуча частота - із середньою частотою дискримінатора, при ФМ фаза - з фазою когерентного опорного коливання.

Для прийому сигналів з відносною модуляцією параметри кожного одиничного елемента порівнюються з параметрами попереднього одиничного елемента (посилки). Тому відпадає необхідність у підтримці стабільного параметра приймача, для розглянутої фазової модуляції - фази когерентного опорного коливання. У такий спосіб усувається небезпека зворотної роботи при використанні схеми А.А.Пістолькорса.

Передача сигналів ВФМ

 

Так як демодуляція заснована на порівнянні наступного одиничного елемента з попереднім, то для передачі інформації необхідно використовувати відносну модуляцію. Якщо при абсолютної ФМ фаза несучої змінюється тільки при кожній зміні полярності переданих одиничних елементів (посилок) (рис.1.1.д.2), то при відносній ФМ вона змінюється при передачі кожного одиничного елемента тільки однієї полярності*, наприклад, негативної (рис.1.4.д.2).

 

Рис.1.4

 

(1.5)

 

Це означає, що при передачі підряд декількох негативних посилок фаза сигналу буде змінюватися в кожен момент модуляції, у той же час навіть при переході від негативної до позитивної посилці фаза не змінюється.

* Перетворення можна розглядати як для однополярних сигналів, що приймають значення "О" і "I", так і для двуполярних, що приймають позитивне і негативне значення. Оскільки в основній літературі [1,2,3] тимчасові діаграми приведені для двуполярных сигналів, будемо розглядати надалі такі ж сигнали.

Такий модулятор найбільш просто може бути виконаний на основі звичайного фазового модулятора, якщо доповнити його перетворювачем інформаційного двійкового коду у відносний. Схема перетворювача коду (рис.1.5) визначається правилом відносної модуляції: якщо фаза сигналу повинна змінюватися тільки при негативних одиничних елементах, то схема "И" пропускає тактові імпульси ТИ (рис.1.4.д.3) тільки при збігу їх з негативними одиничними елементами одиничних елементів.

Рис.1.5

Прийом сигналів ВФМ

Випливаючи з принципу ВФМ, для виділення вихідного коду з прийнятого сигналу необхідно порівнювати фази сусідніх одиничних елементів. Для прийнятого на передачі правила ВФМ при збігу фаз приймач визначає, що передавався позитивний одиничний елемент ("I"), при розбіжності - негативний ("О").

Схема приймача може бути реалізована в двох основних варіантах.

Перший варіант заснований на методі безпосереднього порівняння чи порівняння фаз, при якому порівнюються фази несучого коливання двох сусідніх одиничних елементів (рис.1.6). Для реалізації методу прийнятий сигнал (рис.1.6.д.1) потрібно затримати на тривалість одиничного елемента (рис.1.6.д.2) і зробити порівняння фаз прийнятого безпосередньо і затриманого сигналів за допомогою звичайного фазового детектора (рис.1.6.д.3).У результаті приймач видає

Рис.1.6

 

вихідний сигнал (рис.1.6.д.4). Основна операція порівняння фаз прийнятого і затриманого на t₀ одиничного елемента сигналу може бути записана у вигляді:

чи

 

У відсутності перешкод , тоді при з (1.5) одержуємо: (1.7)

що збігається з (1.4), коли опорним сигналом є затриманий на t_о.

Як видно з приведеного алгоритму, він описує роботу автокореляційного приймача, що гірше по завадостійкості, ніж оптимальний кореляційний приймач. Це погіршення можна пояснити тим, що при наявності перешкод опорний сигнал, як і основний, ураженийними. Другим важливим недоліком цього варіанта приймача є складність одержання високочастотного сигналу на час t_0.

Другий варіант схеми приймача сигналів ВФМ заснований на прийомі методом порівняння полярностей, що складається в послідовному порівнянні полярностей одиничних елементів. У цьому варіанті застосовується звичайний приймач ФМ сигналу, доповнений перетворювачем відносного коду в абсолютний (рис.1.7). Робота такого

Рис.1.7

приймача пояснюється тимчасовими діаграмами (рис. 1.8), позначеними тими ж цифрами,що і відповідні крапки схеми приймача (рис.1.7).

У ФМ приймачі використовується розглянута раніше (рис.1.2) схема виділення несучої СВН, що видає опорне коливання (рис.1.8.д.2) у фазовий детектор ФД. Виділений у ФД сигнал (рис.1.8.д.3), формується в сигнал стандартної форми (рис.1.8.д.4) формувачем Ф, при цьому виходить відносний код. Перетворення відносного коду в абсолютний-вихідний створюється методом післядекторного порівняння полярностей даного одиничного елемента і затриманого на t₀ в лінії затримки ЛЗ (рис.1.8. д.5).

 

Рис.8

У другому варіанті схеми приймача ВФМ сигналу в якості опорного використовується відфільтрований від перешкод сигнал, що підвищує завадостійкість прийому.

Різновидом цього варіанта схеми приймача сигналів ВФМ є синхронний приймач, у якому відсутня складно реалізована лінія затримки на t₀ .

Рис.1.9

 

Схема такого приймача (рис.1.9) складається зі звичайного ФМ приймача, синхронного приймача двійкових сигналів постійного струму і перетворювача кодів. На рис.1.10 приведені часові діаграми, що пояснюють перетворення сигналу у вузлах прийомного пристрою. Часові діаграми сигналів у нумерованих крапках схеми рис.1.9 позначені тими ж номерами.

 

Рис.1.10

Вихідний абсолютний код (рис.1.10.д.1) у передавачі перетворений у відносний (рис.1.10.д.2), який модулює по фазі сигнал, як було розглянуто вище (рис.1.4). При цьому сигнал зрушується на t₀/2. Цей сигнал надходить на звичайний фазовий приймач (рис.1.10.д.3), де із нього виділяється опорне несуче коливання (рис.1.10.д.4) і після фазового детектора (рис.1.10.д.5) сигнал згладжується фільтром нижніх частот ФНЧ (рис.1.10.д.6). Згладжений відеосигнал надходить у синхронний приймач, де з нього формуються тактові імпульси ТИ (рис.1.10.д.7) за допомогою генератора тактових імпульсів ГТИ. Вони використовуються як стробуючі в схемі регенератора Р, що відновлює форму відеосигналу. При цьому сигнал зрушується на t₀/2 і таким чином утворюється сумарне зрушення на t₀ приймаємого сигналу у бік запізнювання щодо вихідного. Отриманий після регенератора відносний код (рис.1.10.д.8) подається на перетворювач коду, де він формується у вихідний абсолютний. Для цього відеосигнал диференціюється ланцюгом ДЦ, з виходу якого знімаються короткі різнополярні імпульси, що відповідають значущим моментам модуляції (рис.1.10.д.9). Ці імпульси за допомогою випрямлювача В перетворюються в однополярні (рис.1.10.д.10) і подаються на вхід S тригера Т, перекидаючи його в стан, при якому на його виході (рис.1.10.д.12) буде негативний відеосигнал (одиничний елемент).

У моменти модуляції, коли скачки фази і отже, імпульси диференціювання відсутні, з тактових імпульсів ТИ (рис.1.10.д.7) за допомогою схеми заперечення утворюються імпульси (рис.1.10.д.11). Ці імпульси подаються на вхід R тригера Т, встановлюючи його в стан, при якому на його вході буде позитивний відеосигнал (одиничний елемент).

Таким чином, робота приймача відповідає правилу модуляції: тільки негативний одиничний елемент на передачі призводить до маніпуляції - стрибку фази сигналу на p, а в приймачі стрибок фази, виділений після диференціювання, утворить негативний одиничний елемент на виході.

Варто підкреслити, що на (рис.1.8,1.10) проілюстрований випадок "зворотньої роботи" ФМ приймача, що входить до складу приймача ВФМ. Фаза опорного коливання, що утворюється схемою виділення несучої (рис.1.10.д.3) повернена на p відносно фази генератора передавача. У результаті цього отриманий відносний код (рис.1.10.д.8) є зворотним переданому (рис.1.10.д.2). Однак перетворювач коду виробляє абсолютний код (рис.1.10.д.12), що збігається з вихідним (рис.1.10.д.1).

Таким чином, при ВФМ стрибок фази опорного коливання, викликаний будь-якими перешкодами, може спотворити не більше двох одиничних елементів, у той час як при абсолютній ФМ він спотворював усе повідомлення.

Метод ВФМ дозволив реалізувати переваги фазомодульованих сигналів перед іншими по завадостійкості, що дозволило наблизити пропускну здатність двійкового каналу до потенційної. При цьому одержали поширення системи комбінованого ущільнення каналів із дворазовою (ДОФМ) і триразовою (ТОФМ) відносною фазовою модуляцією.

Передавач

Передавач каналу з ВФМ складається із синхронного передавача двійкових сигналів постійного струму, перетворювача абсолютного коду у відносний та фазового модулятора (ФМ) - (рис.1.11).

Синхронний передавач складається з генератора, який в свою чергу складається з п"яти блоків "Step" та одного блоку "Sum", за допомогою яких набирається кодова комбінація вихідного (абсолютного) п"ятирозрядного двійкового коду (див. Додаток 1.1).

Перетворювач абсолютного коду у відносний складається зі схеми "І" та тригера J-K, що запускається по рахунковому входу. Він працює, як було розглянуто вище і видає відносний код на фазовий модулятор ФМ, який видає промодульований відносний сигнал та опорне коливання, виділення якого можна спостерігати за допомогою схеми Пістолькорса. Реалізацію блока "Перетворювач коду1" можна спостерігати двічі клацнувши на ньому. Робота цієї частини схеми ілюструється приведеними раніше тимчасовими діаграмами рис.1.4 та 1.5 і поясненнями до них.

 

Рис.1.11. Структурна схема каналу ПД з ВФМ.

Приймач

Приймач каналу з ВФМ складається з ФМ приймача, регенератора та перетворювача коду (див. рис.1.11). Його структура і робота цілком аналогічні розглянутому раніше приймачу (рис.1.9 та 1.10). Відмінність полягає в тому, що у якості опорного сигналу використовується сформована напруга генератора, що входить до складу ФМ, з якої виділяються тактові імпульси. Перемикач "Прям.-звор." і схема інвертора дозволяє імітувати зворотню роботу ФМ приймача, змінюючи на π фазу опорної напруги (двічи клацнути блок "Перемикач").

Двічі клацнувши блок "Перетворювач коду2" можна спостережити за сигналом після "Диференцюючого ланцюга", та "Випрямлювачем".

Рис. 1.12. Схема каналу передачі даних з відносною фазовою модуляцією (ВФМ), що реалізована у середовищі MATLAB.

1.3. Ключові питання.

 

1.3.1. Пояснити принцип ФМ, побудову і роботу передавача і приймача ([1.8.I], с.237-239).

1.3.2. Які існують способи одержання опорної напруги, їхні недоліки ([1.8.I], с.239-240).

1.3.3. Схема виділення несучої частоти з робочих сигналів, зворотна роботи ([1.8.I], с. 240).

1.3.4. Принцип відносних методів передачі ([1.8.I], с.241-242).

1.3.5. У чому складається сутність відносної фазової модулями, її переваги ([1.8.I], с.243-244)?

1.3.6. Пояснити процес формування ВФМ сигналу і роботу передавача ([1.8.I], с.244-245).

1.3.7. Які існують способи прийому ВФМ сигналу ([1.8.I], с.246-247).

1.3.8. Пояснити роботу приймача ВФM сигналу з порівнянням полярностей при синхронній передачі ([1.8.I], с.248-249).

Домашнє завдання.

1.4.1. По зазначеній літературі і даному посібнику вивчити основні принципи абсолютної і відносної фазової модуляції, порівняти їх.

1.4.2. Вивчити функціональні схеми передавача і приймача каналу ТТ з ВФМ, та їхню роботу за допомогою тимчасових діаграм ([1.8.I], рис. 1.8.41, 1.8.42, 1.8.46, 1.8.47; даний посібник, рис. 1.4,1.5,1.9,1.10; [1.8.3], рис.. 1.8.53, 1.8.54).

1.4.3. Побудувати тимчасові діаграми перетворень сигналу ВФМ (аналогічні рис. 1.8.47 [1.8.I], рис. 1.10 даного посібника) у передавачі і приймачі для пятиразрядной кодової комбінації, зазначеної викладачем.

1.4.4.Ознайомитися по додатку 1 з середовищем MATLAB та програмним модулем Simulink.

1.4.5. Підготувати бланк звіту, зобразити на ньому функціональну схему передавача і приймача каналу ТТ з ВФМ і часові діаграми, побудовані по п.3.

 

Лабораторне завдання.

 

Ознайомитись зі схемою лабораторного макету.

 

Зміст протоколу.

 

1.7.1. Часові діаграми сигналів в основних точках лабораторного макету.

1.7.1.1. Часові діаграми перетворень сигналу в передавачі і приймачі ВФМ для заданої кодової комбінації, отримані в результаті домашньої підготовки.

1.7.1.2. Часові діаграми сигналу у відповідних крапках схеми лабораторного макету.

1.7.2 Висновки за результатами роботи.

Література.

 

1.8.1. Гуров B. C. та ін. Передача дискретної інформації і телеграфія. -М.: Зв'язок. 1974.-с.243-249.

1.8.2. Шувалов В.П., Захарченко Н.В., Шварцман В.О., та ін. Передача дискретних повідомлень.. -М.: Зв'язок, 1990. - с.192-197.

1.8.3. Ємельянов Г.А., Шварцман В.0. Передача дискретної інформації й основи телеграфії. -М.: Зв'язок, 1973. - с.203-208.

1.8.4. А. Гультяев. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс – СПб: Питер, 2000. – 432 с.: ил.

Додаток 1.1

 

Лабораторна робота №2

“ВИВЧЕННЯ ПРИСТРОЇВ РЕЄСТРАЦІЇ ДВІЙКОВИХ СИГНАЛІВ”.

Мета роботи.

2.1.1.Вивчити сутність методів реєстрації двійкових сигналів методами стробування, інтегрування та комбінаційним, а також принцип дії схем їх реалізації.

2.1.2.Вивчити матеріал стосовно виправляючої спроможності схем реєстрації та її залежність від різноманітних факторів.

2.1.3.Дослідити роботу схем реєстрації в умовах різних спотворень двійкових сигналів.

Ключові положення.

Завданням прийому поодинокого елементу кодової комбінації двійкового коду, є завдання визначення одного з двох сигналів, що відповідають символам “0” або “1”.

В загальному випадку приймачі модульованих сигналів включають в себе:

- вхідний фільтр, який поліпшує відношення сигнал/шум;

- демодулятор-детектор, який виділяє модульований сигнал;

- вирішуючий пристрій, що виносить рішення щодо прийнятого сигналу, тобто виконує реєстрацію сигналу “0” або “1”.

Сигнал при реєстрації аналізується вирішуючим пристроєм на всьому проміжку t₀, при цьому, як правило, спочатку він кантується по двом рівням, тобто проходить пороговий пристрій. У випадку прийому не модульованих сигналів постійного струму вхідний сигнал також проходить релейну (порогову) схему і поступає на вирішуючий пристрій.

Всі спотворення сигналів в каналах зв’язку на виході порогової схеми зводяться до двох типів: бічні спотворення та дроблення.

Вирішуючий (реєструючий) пристрій має великий вплив на якість прийому двійкових сигналів при наявності спотворень.

В цьому розділі буде розглянуто три основних методи реєстрації двійкових сигналів:

- реєстрація стробуючим методом;

- реєстрація інтегруючим методом;

- комбінований метод реєстрації.

Домашнє завдання.

1. Вивчити по вказаній літературі і даному методичному керівництву сутність методів реєстрації двійкових сигналів: стробування, інтегрування та комбінованого.

2. Ознайомитись з принципіальними схемами пристроїв реєстрації двійкових сигналів різними методами, принцип їх дії.

3. Ознайомитись з поняттями виправляючої спроможності схеми реєстрації, записати формули для розрахунку величин теоретичної виправляючої спроможності різних схем реєстрації.

4. Підготуватися до обговорення по ключовим питанням розділу 3.

5. Скласти план виконання лабораторного завдання, орієнтуючись на розділи 5,.6.

6. Підготувати бланк звіту по роботі, зобразивши на ньому схему лабораторного макету.

Лабораторне завдання.

 

1. Ознайомитись зі схемою лабораторного макету.

2. Зарисувати часову діаграму не спотвореного сигналу, та часові діаграми спотвореної посилки при введенні різних величин бічних спотворень та дроблення. Виміряти їх часові параметри.

3. Розрахувати величини теоретичної виправляючої спроможності для методів реєстрації стробуванням, інтегруванням та комбінованого.

4. Вводячи різні величини спотворень – бічних або дроблення, визначити експериментально величини виправляючої спроможності по бічним спотворенням і дробленням для кожної зі схем реєстрації двійкових сигналів.

Опис лабораторного стенду.

Для покращення сприйняття при побудові схеми лабораторного стенду (рис. 2.6.1) було використано ієрархічну структуру, тобто елементи та електричні зв’язки між ними, сукупність яких виконує визначену функцію, об’єднано в блоки-підсистеми. Таким чином модель набуває вигляду блок-схеми, але при цьому залишається діючою. Склад блоків підсистем та інформацію щодо їх принципу дії також надано в цьому розділі.

Стенд містить в собі: генератор сигналу (ГС), інвертор, генератор спотворення з лівого боку (ГСЛБ), генератор спотворення з правого боку (ГСПБ), генератор дроблення (ГД), набір генераторів для вироблення реєструючих імпульсів (ГСІ, ГРІ1 (інтегруючий метод), ГРІ2 (комбінований метод)), датчик спотвореного сигналу (ДСС), пристрій реєстрації стробуванням (ПРС), пристрій реєстрації інтегруванням (ПРІ), пристрій реєстрації комбінованим методом (ПРКМ), пристрої індикації (Осцилографи 1, 2 і 3).

 

Рис. 2.6.1. Схема лабораторного стенду.

Генератор сигналу (ГС):

Генератор сигналу виробляє періодичну імпульсну послідовність. Він видає одиничний сигнал тривалістю t₀=5с. з періодом 10с. (рис. 2.6.2). Для більш зручного представлення сигнал інвертується, і в подальшому під словом сигнал розуміється саме сигнал на виході інвертора.

Генератори спотворень сигналу (ГСЛБ, ГСПБ, ГД):

Генерують періодичні імпульсні послідовності з періодом 5с. і з тривалістю одиничного сигналу заданою користувачем в відсотках від періоду. Ця тривалість використовується датчиком спотвореного сигналу для формування спотворень, таким чином від тривалості одиничного сигналу залежить величина спотворень. Оскільки період імпульсної послідовності генераторів спотворень складає 5с. як і час t₀, то тривалість одиничного елемента задана у відсотках (від 0% до 100%) визначає також величину спотворень сигналу у співвідношенні 1 до 1. Тобто один відсоток тривалості одиничного сигналу заданий в генераторі спотворень, спричинить спотворення сигналу в розмірі одного відсотка від t₀.

В генераторі спотворення сигналу з лівого боку (ГСЛБ) тривалість одиничного імпульсу задана в відсотках і буде величною бічного спотворення сигналу з лівого боку (рис. 2.6.2).

В генераторі спотворення сигналу з правого боку (ГСПБ) величина спотворення регулюється тривалістю не одиничного сигналу, а – нульового. Специфіка генератора в програмі MatLab така, що задати можна тільки тривалість (в відсотках від періоду) одиничного імпульсу, а тривалість нульового рівня сигналу обчислюється програмою. Тому, якщо тривалість одиничного імпульсу задати рівною наприклад 75%, то тривалість нульового рівня сигналу, а як наслідок і спотворення з правого боку буде складати 25%. Таким чином, щоб задати величину спотворення Х% з правого боку треба від 100% відняти Х%, і отриману величину підставити в поле Duty cycle (тривалість імпульсу) (рис. 2.6.2). Але не обов’язково підраховувати це самому, достатньо лише в поле Duty cycle ввести 100-Х, де замість Х підставити бажану величину спотворення, і програма обчислить все сама.

Генератор дроблення (ГД) подібний до ГСЛБ, тут величина спотворення також дорівнює тривалості одиничного імпульсу. Але за допомогою параметру Start time (час початку роботи) можна змінювати ще й місце положення початку дроблення відносно сигналу (рис. 2.6.2). Для цього треба лише присвоїти цьому параметру довільне значення на проміжку від 0.1 до 4.9.

Рис. 2.6.2. Сигнали генераторів спотворення.

Генератори реєструючих імпульсів (ГСІ, ГРІ1, ГРІ2):

Виробляють одиничні імпульси короткої тривалості, з різною для різних методів реєстрації частотою.

Генератор стробуючих імпульсів (ГСІ) виробляє імпульси з періодом 5с. та стартує з запізненням 2.5с. (рис. 1.6.3), що дозволяє розмістити його посередині відносно спотвореного сигналу.

Генератор реєструючих імпульсів (ГРІ1 інтегруючий метод) виробляє імпульси з періодом 0.4545454545с. (рис. 1.6.3), що дозволяє розмістити 11 імпульсів в кожному проміжку t₀ передаючого сигналу.

Генератор реєструючих імпульсів (ГРІ2 комбінований метод) виробляє імпульси з періодом 1.666666с. з запізненням 0.75с., що дозволяє розмістити 3 імпульси посередині кожного елементу передаючого сигналу (рис. 2.6.3).

Датчик спотвореного сигналу (ДСС):

Датчик спотвореного сигналу (рис. 2.6.4) призначений для імітації спотворень, що з’являються після проходження сигналом каналу та порогового пристрою.

Рис. 2.6.3. Реєструючі імпульси для різних методів реєстрації.

 

Його побудовано на двох типах логічних елементів І та НЕ. На входи датчика подається передаючий сигнал, та сигнали від генераторів спотворень.

Рис. 2.6.4. Датчик спотвореного сигналу.

Передаючий сигнал подається на елемент І1. Сигнал поданий з генератора ГСЛБ на елементі НЕ1 змінюється на протилежний (рис. 2.6.5) і надходить до другого входу елементу І1. З виходу схеми І1 передаючий сигнал вже обмежений з лівого боку потрапляє на вхід І2. Аналогічним чином, через елемент І2 до сигналу вноситься дроблення, з тією лише різницею, що генератор ГД спрацьовує пізніше, тому спотворення припадає не на початок передаючого імпульсу, а на місце яке визначить користувач параметром Start time (час початку роботи). Далі сигнал обмежується з правого боку на елементі І3 за допомогою ГСПБ (рис. 2.6.5). Слід відзначити, що в такий спосіб спотворенню піддаються тільки позитивні імпульси сигналу.

Рис. 2.6.5. Утворення спотвореного сигналу.

Пристрій реєстрації стробуванням:

Пристрій реєстрації методом стробування (рис. 2.6.6), складається з двох двовходових схем І, вихідного RS-тригера та схеми НЕ. На перший вхід одного з елементів І подається спотворений сигнал, на вхід іншого інверсний спотворений сигнал. На другі входи схем І подаються реєструючі імпульси, що співпадають з серединами посилок. В залежності від того, на якій зі схем стробуючий імпульс співпаде з одиничним сигналом, вихідний тригер переведеться в одиничний чи в нульовий стан. Сигнал на виході тригера і є відновленим сигналом (рис. 2.6.7).

 

Рис. 2.6.6. Пристрій реєстрації методом стробування.

Слід зазначити, що зареєстрований сигнал відстає від передаючого на половину тривалості t₀.

Рис. 2.6.7. Діаграма, що пояснює принцип роботи пристрою реєстрації стробуючим методом.

Пристрій реєстрації методом інтегрування:

Складається з трьох лічильників, однієї трьовходової схеми І, двох інверторів, двох двовходових схем І та RS-тригера (рис. 2.6.8).

На перший вхід схеми І1 надходить спотворений сигнал, на другий високочастотні імпульси, а на третій заведений зворотній зв’язок з виходу лічильника ЛЧ1. Під час існування позитивного імпульсу на першому вході схеми І1, високочастотні імпуль