ניסוי מספר 8

מפתוח תזוזת  מופע

מטרת הניסוי :~

ייצור אות  BPSK תוך כדי שימוש בערכת התקשורת  Emona Telecoms-Trainer 101 .

רקע תיאורטי :~

אפנון של מידע ספרתי נקרא בדרך כלל מִפתּוּחַ. באפנון דיגיטלי הגל הנושא האנלוגי מאופנן על ידי רצף של סיביות בשיטות שונות. השינויים בגל הנושא הם מתוך קבוצה קבועה של 2^M אפשרויות (סימבולים) המייצגים צירופים שונים של M סיביות.

PSK היא שיטה המייצגת ביטים באמצעות שינויים בדידים במופע של הגל הנושא, כאשר כל שינוי מייצג ביט או צירוף מסוים של ביטים.

באיור שלמעלה אנו רואים שאות הסינוס פעם במופע אפס ופעם במופע הפוך (180 מעלות ) וזה בהתאם לאות המידע שהוא מידע סיפרתי שמורכב מסיביות אפס או אחד , כך שכאשר המידע הוא אפס אז האות המשודר יהיה  בזווית  180 , כאשר אות המידע אחד האות המשודר יהיה  בזווית 0 .  

הנה מיוצגת דיאגרמת המלביבנים של מעגל מפתח תזוזת מופע.

מהלך הניסוי

בניסוי זה יהי שימוש בערכת התקשור  Emona Telecoms-Trainer 101 במטרה לייצור אות  BPSK , תוך שימוש במכפל כדי ליישם את המודל המתמטי שמבצע את המפתוח. האות הספרתי של המידע מיוצג בניסוי זה ע"י שימוש במחולל הסדרתי של הסיביות Sequence Generator . 

•         הרכב את המעגל המתואר באיור 3 . 

  

•     

•           קבע את מצב הטריגר של משקף התנודות למצב EXE  כלומר חיצוני. scope’s  Trigger Source  control to the  EXT. 

•      קבע את תצורת ההצג בשני הערוצים של משקף התנודות למצב DC . 

•         כוון את סקלת הזמן ל 0.1 מילי שניות למשבצת.   

•        שנה את מצב מחולל הסדרות למצב 00 . דחוף שני המפסקים למעלה  

•        אל תשכח לחבר את ההדקים השחורים של משקף התנודות לאדמה GND  שבערכה.
•        שנה את מצב התצוגה של MODE למצב ALT כדי שתוכל לראות שני הערוצים.  

מ      

תוצאות

אנו רואים בתוצאות שברגע שבו אנו עוברים מרמה מסוימת לאחרת ישנם היפוך מופע . גם כן אנו רואים שכאשר רמת אות המידע גבוה אות המוצא הינו מפתח בזווית אפס וכאשר רמת אות המידע קטנה הינו מפתח בזווית של 180 מעלות .

מסקנות :

במצב של מפתוח זיזת מופע לא חל שינוי לא בתנופה וגם לא בתדר של האות המשודר .הדבר היחיד שמשתנה הוא המופע, בין הרמות שהוגדרו.    

      ' אפנון תדר'-- ניסוי מספר 7

מטרת הנסוי:

יצירת אות מאופנן תדר.

רקע תיאוריטי:

אפנון תדר היא שיטה אשר משנים בה את תדר גל הנושא לפי שינויי תנופת אות המידע.

גל הנושא:                                Cos(wc*t)   *    c(t)=Ac

אות המידע:                                                          (t)=Am*cos (WmT)

אות מאופנן :        

 בגלל שינויי התדר, השימוש ב-FM דורש רוחב סרט גדול יותר לעומת ה-AM. עם זאת, משום שהרעשים בדרך-כלל פוגעים במשרעת של הגל ולא בתדר שלו, לא חלה פגיעה בייצוג של האות המקורי. לפיכך מקלטי FM חסינים יותר להפרעות, ולשינויים בעצמת (משרעת) האות הנקלט. תוצאה נוספת של תכונה זו היא שמקלטי FM מסוגלים לקלוט בבירור את האות החזק מבין שתי תחנות המשדרות באותו תדר (תופעה הנקראת "תופעת הלכידה").

ביישומים אנלוגיים, תדר האות הנושא משתנה בתלות בשינויים בעוצמת אות המידע. ביישומים דיגיטליים ניתן לקבוע את תדר האות הנושא לכל תדר מקבוצה מסוימת של תדרים בתלות באות המידע (שיטה הידועה כ- Frequency-Shift keying או בקיצור FSK; בעברית: מפתוח זיזת תדר). 

הכלים שהשתמשנו במהלך הניסוי : 

ערכת התקשורת :1

 

. משקף התנודות : 2

מהלך הניסוי:      

חלק א:

-כוון את ההגבר של ה - VCOלכיוון השעה 2 .  

-כוון את תדר ה - VCOלכיוון שעה 22 .

- הזז את המפסק למצב LO .

-חבר את המעגל המתואר באיור 2 .

-כוון את סקלת הזמן של משקף התנודות(סילסקופ) לµSEC20 למשבצת.

-שנה את כיוון תדר ה VCO כך שתציג מחזור אחד בלבד על מסך המשקף תנודות(מהו
לדעתך תדר ה-VCO במצב זה?)

                                                                                     f=1/T

-מס' משבצות=1                                        ( f=1/(10*20*10^-6
 -זמן=µSEC20                                                                                                                      
                                                                                      f=5k



-כוון את סקלת הזמן ש משקף התנודות לערך שלMSEC0.1 למשבצת (הצגה של 5
מחזורים)

התוצאה שהתקבלה מחיבור זה:

-חבר את המעגל המופיע באיור 3 ע''מ   .

                                                                        איור 3

-הבחן בשינויים שהתרחשו במוצא ה - VCO.

-אות המוצא של VCO :

-שניהם יחד:

חלק ב

יצירת אות מאופנן FM בעזרת אות דיבור
- כוון את סקלת הזמן למשקף התנודות ל-0.1 mSEC למשבצת.
-נתק את האות המלבני מכניסת ה VCO וחבר במקומו יצאת המיקרופון
. כמתואר באיור 5

                                                                                 איור1




-דבר לעבר המיקרופון והבחן בשינויים על מסך משקף התנודות.

חלק ג
יצירת אות מאופנן FM בעזרת אות סינוסאוידאלי.
- התייחסות לתחום התדרים שמהם מורכב אות ה - FM.
- נתק את מבוא ה VCO מייצאת המיקרופון ותחבר במקומה אות סינוס
2 KHZ ,כמתואר באיור 6 .

                                                                                 איור 6

התוצאה המתקבלת מחיבור זה:

שנה באטיות את הגבר ה VCO לנגד כיוון השעה

- נתח את התוצאה שקיבלת

***כאשר  מקטינים את ההגבר של מתנד מבוקר מתח כלומר אות המידע ,אז אנו מקבלים אות מאופנן תדר בעל רוחב פס קטן.
****כאשר מקטינים  את ההגבר של מתנד מבוקר מתח עד הסוף ,לא מתבצעת פעולת אפנון התדר.


- קרא את מאפייני האות המאופנן המתקבל.
*נראה לנו המון תדרים.
*תדר האות המאופנן משתנה לפי עוצמת אות המידע.
*תדר רגעי מתאים לערך מידע רגעי.
*יש קשר בין הזמן והתדר.

- מהי סטיית התדר המרבית של האות.

-22/5-מס' משבצות
-ערך כל משבצת:µSEC20

                                                                Tmin=88µSEC

                                                       khz 11.36 = fmax =1/Tmin
                                                                                   

-31/5-מס' משבצות
-ערך כל משבצת:µSEC20


                                                           Tmax=124µSEC

                                                       8.06khz = fmin=1/Tmax




                                   סטיית התדר המרבית *fmin - fmax=3.29k=2


                                                               
                                                   סטיית התדר המרבית=  1.649k z;

המסקנות

כאשר יהיה אות הכניסה אות סינוסי נקבל תותצאה שונה מאוד מהתוצאה שהקבל אותה כשיש אות הכניסה ריבועי .

כי מאות סינוסי קבלנו אינסוף סינוסים זאת אומרת אינסוף תדרים .

ניסוי מס'- 6-

אפנון תנופה:-

מטרת הניסוי:-
אפנון אות מידע אפנון תנופה וגילוי האות באופן מעשי בעזרת מערכת התקשורת ומשקף התנודות.

רקע תיאורטי ~:

מכשירים שנשתמש:-

ערכת תקשורת:

 משקף התנודות: אפשרות הצגת אותות במישור הזמן

 

מהלך הניסוי:-

אנו צריכים לחבר את המעגל המתואר בדיגרמת המלבנים הנ"ל, אבל קודם כל אנו מחברים את מערכת התקשורת למקור מתח מכוונים את משקף התנודות לערוץ הרצוי (CH1),מחברים את המתח הישרDC ל-g הכניסה השנייה של המסכם שהו מהווה בעצם את תנופת הגל הנושא ובכניסה הראשונה G מחברים את את אות המידע שמקבלים ממאסטר סיגנאל בערכת התקשורת בעל תדר של 2K הרץ, מכוונים את שני הבוררים של המסכם G וg כך שנקבל אות בעל עוצמה של 1V. מחברים מוצא המסכם לערוץ 1.

 

אות מחובר:-

 

עכשיו אנו מחברים אות סינוסי בעל עוצמה של 1V ותדר של 100K הרץ לכניסה הראשונה של המכפל, ובכניסה השנייה מחברים אות שבמוצא המסכם.

ואחר כך מחברים את המוצא של המכפל לערוץ 2 על מנת לצפות באות מאופנן AM על מסך משקף התנודות.

 

****אות מאופנן זה הנו מאופנן אפנון מלא כיוון ש-AM=AC=1 אז מקדם האפנון הינו m=1.אות המידע שלנו מתלבשת מאוד טוב על המעטפת.

 

 

יצירת אות מאופנן בעזרת אות דיבור:-

במצב זה מנתקים את האות המידע הסינוסי שבכניסה A של המסכם ומחברים במקומו את יציאת המיקרופון, ומדברים במיק ,וצופים במסך משקף התנודות.

 וזה מה שמקבלים:-

 

 

מחברים בחזרה את אות המידע.צופים במסך משקף התנודות, אך הפעם משנים את עוצמת אות המידע, בעזרת סיבוב בורר ההגבר של כניסה A ימינה ושמאלה, צופים במסך ומבחינים בהשפעת שינוי זה על האות המאופנן.

 

וזו היא התוצאה:-

אם מוסובבים את הבורר עד מקסימום שמאלה אות המידע נעלם ווהאות שצופים הנו אות הגל הנושא.

 

ואם מסובבים אותו  עד למקסימום ימינה מקבלים אות מאופנן  אפנון יתר כיוון שמקדם האפנון גדול מ-1.

 

 

 גילוי האות המאופנן בעזרת מקלט AM:-

על מנת לגלות את המידע מחברים את מוצא המכפל-האות המאופנן- לכניסת מעגל הקטימה שהוא בעצם דיודה,במוצא מעגל זה אנו מקבלים אות קטום חיובי, אות זה מכניסים למסנן מעביר נמוכים מסדר ראשון על מנת להעביר אות המידע שבתדר נמוך.

 מוצא מעגל הקטימה:-

 

 

מוצא המסנן:-

 

 גילוי אות המידע כאשר

m=1

האות שגלינו ממש זהה לאות המידע במבוא המשדר.

 

אבל במצב  שבו m>1 :-

 *השוואה בין אות המגולה לבין אות מאופנן,יכולים לראות שהאות המגולה זהה במידה קטנה את המעטפת של האות המאופנן.

 

מסקנות:-

לפי השינוים שבצענו בעוצמת אות המידע שמשנה באופן ואטמתי את מקדם האפנון ,הסקתי כי מקסימום מקדם האפנון יכול להיות-1, ערך זה מבטיח אפנון טוב וגילוי אות משובח.

***כאשר מקדם האפנון בדיוק שווה ל-1 או קטן ממנו אות המגולה דומה אות המאופנן כי יש לשניהם אותו תדר של אות מאופנן.

**אבל כאשר מקדם האפנון גדול מ-1,האות שמגלים אינו זהה 100% לאות המידע, כיוון שבמצב זה בוצע אפנון יתר,והאות שגלינו אינו זהה למעטפת של האות המאופנן.

הצפייה  באופנון אות הדיבור שלנו היה מאוד כיפי ומעניין לראות איך זה  מממש את דברי הרקע התיאורטי שלמדתי,וזה כלו בזכות מערכת התקשורת המדהימה שיש לנו.