digitÁlis kommunikÁciÓdigitÁlis kommunikÁciÓ oktató áramkörök az elektronikus...
TRANSCRIPT
DIGITÁLIS KOMMUNIKÁCIÓ Oktató áramkörök
Az elektronikus kommunikáció gyors fejlődése, és minden területen történő megjelenése, szükségessé teszi, hogy az oktatás is lépést tartson ezzel a fejlődéssel. A gyártó ettől a céltól vezérelve fejlesztette ki a különféle digitális modulációkat bemutató oktató áramkörkészletét. Az oktató áramkörökhöz gondosan szerkesztett könyv tartozik. A könyv lépésenként mutatja be a paneleken található áramkörkészlet működését, majd a különböző digitális modulációs formák kerülnek bemutatásra. Gyakorlatilag minden digitális modulációs forma bemutatatásra kerül. A paneleken a modulátor, és a demodulátor egyaránt megtalálható. Így az információ átvitel folyamata könnyen tanulmányozható, ill. mérhető. A panelek átlátszó műanyag dobozaljzattal rendelkeznek. További előnyök: zárt fáziskapcsolat az adat jel és a vivő között (megkönnyíti a jelalakok
kiértékelését) a mérések egy oszcilloszkóppal elvégezhetők
A készlet által felölelt fő témák a következők:
1. Signal generator: (négyszög, háromszög jelek, pseudo-random number, valmint Gold kód előállítása, mérése-egy közös panelon)
2. Line encoder-decoder:(NRZ, RZ-unipol. és bipolar, bipolar-AMI, Manchester code) 3. Pulse analog modulation/demodulation: (PAM, PTM(PWM,PPM) 4. Pulse digital modulation/demodulation: (PCM, Delta mod., Adaptive delta mod.) 5. Digital modulation/demodulation: (ASK, FSK, PSK,QPSK és QAM) 6. Phase locked loop:
A mellékelt mérési segédletben megtalálhatók a mérési utasítások, a beállító elemek használata, valamint az oszcilloszkóppal mérhető idődiagramok is.
Az oktató berendezés összesen 16db panelből áll, amelyekből egy a tápegységet valósítja meg. A tápegységen 4 panel számára van csatlakozási lehetőség.
1. SIGNAL GENERATOR panel A SIGNAL GENERATOR panelon, a további egységek fő jelgeneráló áramkörei találhatók, melyek működését a kézikönyv részletesen leírja.
• NE555 timer, amely monostabil és astabil multivibrátorként, valamint feszültségvezérelt oszcillátorként működik. Műveleti erősítő használata jelforrásként (sinus-alul áteresztő szűrő segítségével, négyszög,háromszög)
• XR-2206 használata multifunkciós, feszültség vezérelt generátorként. (sin.,négyszög, háromszög jelek előállítására)
• Pseudo random number(PN)és Gold kód előállítása A szórt spectrumú komunikációs technológiákban és az informatikában, széleskörűen használatos az PN generátor. A SIGNAL GENERATOR panelon XOR kapuból és lineárisan visszacsatolt shift regiszterrel valósult meg a PN generátor. A SIGNAL GENERATOR panelon GOLD kód áramkör is megvalósításra került, amely oszcilloszkóppal vizsgálható..
2.ASK MODULATOR – DEMODULATOR panel A panelon egy szinkron és egy aszinkron Amplitudo Shift Key (ASK) rendszer került megvalósításra.
• ASK modulátor A modulátor főbb áramköri egységei: vivő generátor(a frekvencia szabályozható), PN kód generátor és kétszeresen kiegyenlített szorzó áramkör A szorzó áramkör egyik bemenetére a PN kódgenerátor jele kerül, míg a másik bemenetre a vivőfrekvenciás jel. A két jel szorzata alkotja az ASK jelet. Az ASK modulátor, és a kimenet között műveleti erősítő biztosítja az elválasztást. A mérés PICOSCOPE 3406B típusú pc szkóppal történt.
• ASK demodulátor Az ASK demodulátor visszaállítja az eredeti adatjelet. Az aszinkron(v. incoherens) demodulátort: a következő áramköri elemek alkotják: bemeneti aktív sávszűrő, két utas csúcs egyenirányító, aktív aluláteresztő szűrő, döntő áramkör(komparátor) A szinkron (v.coherens) demodulátor:
A szinkron demodulátor fázishelyesen visszaállítja a vivőt. Ezt egy PLL áramkör segítségével hajtja végre a demodulátor. A visszaállított vivő egy szorzó áramkör egyik bemenetére, míg a modulált jel a szorzó másik bemenetére kerül. A szorzás után megjelenik az adatjel. Ezután szűrés és komparálás következik a végleges adat visszaállítására. A mérések GDS-1072-U oszcilloszkóppal történtek.
3. FSK MODULATOR, DEMODULATOR
A panelon egy szinkron és egy aszinkron Frequency Shift Key (FSK) rendszer került megvalósításra.
• FSK modulátor
A modulátor főbb áramköri egységei: A vivőt feszültség vezérelt oszcillátor (VCO) szolgáltatja. A frekvencia modulációt a VCO-t vezérlő adatjel hozza létre. Két frekvencia állapot van, melyeket az adatjel 0 és 1-es állapota hoz létre.
Háromféle moduláló jel közül lehet választani. A kimeneti jel elválasztó erősítőn keresztül kerül a kimenetre. FSK demodulátor Az FSK demodulátor a modulált jelből visszaállítja az eredeti adatjelet. Kétféle demodulátor került megvalósításra: Burkoló detektor típusú, ill. szinkron (coherens) típusú. A burkoló típusú detektort bemeneti sávszűrő, két utas egyenirányító, alul áteresztő szűrő, döntő áramkör (komparátor), és kimeneti erősítő alkotják.
A koherens típusú demodulátor esetén PLL(fáziszárt hurok) végzi demodulációt, úgy hogy zárt fáziskapcsolatba kerül a modulált jellel(részletesen lásd:a PLL panel). A demodulált jel aluláteresztő szűrőn keresztül jut a komparátorra, és a kimeneti erősítőre. A mérések GDS-1072-U oszcilloszkóppal történtek.
4.PSK MODULATOR-DEMODULATOR A panelen egy kétfázisú fázismodulátor, és egy szinkron (coherens) demodulátor került megvalósításra. A panelen több kimenet van, amely lehetőséget biztosít az a moduláló jel, és a modulált vivő egyidejű mérésére.
• PSK modulátor A modulátor főbb egységei: A vivőt egy feszültség vezérelt oszcillátor szolgáltatja. A moduláló jelet egy bináris, és egy PN generátor biztosítja. A különböző moduláló jeleket kapcsolókkal lehet kiválasztani. A kiválasztott moduláló jel szorzóáramkörre kerül, amelynek a másik bemenetét a vivő vezérli. A fázismodulált jel a kimeneti erősítőre kerül. A fenti ábrán látható a moduláló és a fázismodulált jel, valamit a fázismodulált jel, és az alapsávi jel spektrum képe. A mérés PICOSCOPE 3406B típusú pc szkóppal történt.
• PSK demodulátor
Az eredeti moduláló jelet a PSK jelből csak szinkron(coherens) detektorral lehet visszanyerni. A beérkező jel egyrészt a szorzó áramkörre kerül, másrészt pedig meghajt egy frekvencia kétszerezőt. A frekvencia kétszerezett jel PLL áramkörre kerül. A PLL fázishelyesen visszaállítja a vivő kétszeresét, majd egy leosztás után a jel a szorzó áramkör másik bemenetét hajtja meg. A szorzás eredménye az alapsávi moduláló jel. Ez a jel szűrés után egy komparátor bemenetét vezérli, amely a bináris jelformát biztosítja. A fenti ábrán látható a beérkező PSK jel, majd kétszeres frekvenciájú visszaállított vivő. Az alsó jelalakok a szűrés utáni, ill. a már komparált kimeneti jelformát mutatja. A mérés PICOSCOPE 3406B típusú pc szkóppal történt.