ניסוי 8 - מפתוח תזוזת מופע - PSK

מפתוח תזוזת מופע - PSK

מטרת הניסוי :-

להראות את היפוכי  המופע שחלים באות (מפתוח תזוזת מופע ).

רקע תיאוריטי :-

PSK :-

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

המעגל משדר אות הסינוס פעם במופע אפס ופעם במופע הפוך

 (180 מעלות )לפי אות המידע שהוא מידע סיפרתי שמורכב מסיביות אפס או אחד. כאשר המידע הוא אפס אז האות המשודר יהיה  בזווית  180 , כאשר אות המידע אחד האות המשודר יהיה  בזווית 0 .

 איור 1

המודל המתואר באיור 2 מייצג דיאגרמת בלוקים של מעגל מפתח תזוזת מופע. המחולל הסדרתי Sequence Generator משמש כאות מידע ספרתי .בנוסף יש צורך לסנכרן אותו עם משקף התנודות כדי לעזור למשקף התנודות להציג את האות הרצוי בהתאם לשעון המסופק לכניסת הטריגר החיצונית של משקף התנודות.

איור 2

מהלך הניסוי :

בניסוי זה לא השקענו כל כך מאמץ ולא הייה לנו קשה לעשות אותו, הייה ניסוי ממש קל וקצר להפך לכל הניסויים שעשינו.והרכבנו את המעגל אשר כולל את כל המאפיינים שדרושים לניסוי זה. קבעתי את מצב הטריגיר של משקף התנודות למצב EXE  כלומר חיצוני. ואחרי זה  קבעתי את תצורת ההצג בשני הערוצים של משקף התנודות למצב DC . וכווננתי את סקלת הזמן ל 0.1 מילי שניות למשבצת. שניתי את מצב מחולל הסדרות למצב 00. ואחר כך שניתי את מצב התצוגה של ה- MODE  למצב ALT  כדי שנוכל לראות שני הערוצים.

וזו צורת  המעגל שבניתי אותו אחרי כל השינויים ששניתי אותם לפי הדרישות שדרושות ממנו היא :-

והתוצאה שקיבלתי אותה במוצא משקף התנודות הינה :-

באיור זה אנו רואים שיש היפוכי מופע כאשר עוברים מרמה אפס לרמה אחת ולהפך.אנו רואים שכאשר רמת אות המידע אחת אזי יש היפוך מופע בזווית

אפס ,וכאשר רמת אות המידע אפס כלומר נמוכה אזי היפוך המופע יהייה בזווית 180 .

מסקנה :-

במפתוח זיזת מופע יש היפוכי מופע כאשר עוברים מרמת מתח לרמת מתח אחרת. ובניסוי זה הראינו שיש אימות גדולה בין מש שלומדים בכיתה ובין מה מיישמים בניסויים, אשר באמת יש היפוכי מופע כאשר אנחנו עוברים מרמת מתח גבוהה לרמת מתח נמוכה ולהפך.

ניסוי 7 - אפנון FM

אפנון FM

מטרת הניסוי :-

מטרת הניסוי שניצור אות מאופנון FM בעזרת המתנד מבוקר מתח VCO .

אפנון תדר FM :-

הוא שיטת אפנון שבה מידע מיוצג באמצעות שינויים בתדר של הגל הנושא.(בהשוואה ל-AM שבו המשרעת של הגל הנושא משתנה והתדר נשאר קבוע).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).

תיאור האות המאופנן FM על ידי דיאגרמת מלבנים :-

מהלך הניסוי :-

בניסוי זה נדרש ממנו שניצור אות מאופנן FM בעזרת המתנד מבוקר מתח ה-VCO  .

חלק א':-

קודם כל בערכה שאנחנו מנסים לעשות את הניסוי יש שני בוררים , בורר ראשון הוא ההגבר והשני הוא התדר. כיווננתי את ההגבר לשעה 2 , והתדר לשעה 12.

ואחר כך חיברתי את המעגל בא:-

כך שכיווננתי את סקלת משקף התנודות  ל- 20secµ למשבצת.גם שיחקתי בבורר התדר כך שהצגתי מחזור אחד ויצא לי את המעגל הבא:-

אחר כך נדרש ממנו להציג 5 מחזורים כך שכיווננתי את סקלת משקף התנודות ל- 0.1 msec  .

ויצא לי את האות הבא :-

אחר כך חיברתי את המעגל הבא:-

והאות המאופנן שקיבלתי אותו במוצא  משקף התנודות הוא:-

ואת התוצאה שקיבלתי היא השוואה בין אות המוצא של ה- VCO לבין אות הכניסה של ה- VCO .

וזו התוצאה שקיבלתי :-

11.   כמה סינוסים  קיבלת במוצא ?

 אינסוף סינוסים.   

                            

2. האם סינוסים אלה יש להם תדרים שונים  ?      

כן יש להם תדרים שונים :-

הראשון תדר נמוך והשני תדר גבוה.     

         

3. מדוד את זמן המחזור של התדר הנמוך באות המאופנן?

6 משבצות.

Tmin = 6*10*10^-6  = 60 µsec.

4. מדוד את זמן המחזור של התדר הגבוה באות המאופנן?

8 משבצות.

Tmax = 8*10*10^-6 = 80 µsec.

                             

5. חשב את התדרים הנ''ל?

Fmin  = 1/Tmax = 1/80µ = 12.5 KHz.

Fmax = 1/Tmin = 1/60µ = 16 2/3 KHz.

חלק ב':-

בחלק זה אנו הולכים לייצר אות מאופנן FM בעזרת אות דיבור.

כך שכיווננתי את סקלת הזמן במשקף התנודות ל- 0.1 msec.

ונתקתי את האות המלבני מכניסת  ה- VCO וחיברתי במקומו יציאת  המיקרופון.

 והמעגל שחיברתי אותו הוא :-

וכשדברתי יצא לי האות הבא :-

חלק ג':-

בחלק זה נדרש ממנו ליצור אות מאופנן FM בעזרת אות סינוסאוידאלי. נתקתי את מבוא ה-VCO מייצאת המיקרופון וחיברתי במקומו אות סינוסי 2 KHz .

כך שהרכבתי את המעגל הבא :-

והתוצאה שקיבלתי במוצא משקף התנודות היא :-

סטיית התדר המרבית של האות :-

סטיית התדר = Fmax - Fmin

= 16 2/3 K – 12.5 K = 2 1/12KHz .

ניסוי 6 - גילוי אות מאופנן AM

גילוי אות מאופנן AM

 מבוא :-

בפעולת האפנון מעורבים שני אותות : אות מאפנן המייצג את המידע, וגל נושאcarrier)) אשר משמש כנושא , או כאמצעי העברה בלבד של המסר.

שיטת אפנון התנופה מתבססת על שינוי תנופתו של גל הנושא , בהתאם לשינוי המידע שאותו רוצים לשדר.

תיאור מתמטי של גל נושא מאופנן – תנופה היא :

XAM(t) = A(t)*cosωc*t כך ש –  A(t) = Ac + Am*cosωm*t

A(t) מייצג את התנופה המשתנה בזמן מבחינה גרפית , פירוש הדבר הוא ששיאי הגל הנושא המאופנן לא יהיו בגובה אחיד Ac , אלה בגובה משתנה A(t) .

נוסחת האות המאופנן :-

XAM(t) = ( Ac + Am*cos*(ωm*t))*cosωc*t

גלאי מעטפת :-

גלאי המעטפת בא לגלות את אות המידע מתוך האות המאופנן.גלאי זה הוא פשוט לעומת שאר הגלאים.
כדי שגלאי זה יעבוד בצורה טובה צריך לדרוש שהגל המאופנן יהיה בעל רוחב פס קטן כלומר תדר גל הנושא
גדול מאוד מתדר גל המידע. בנוסף שגורם האפנון יהיה קטן מאחד.

אופן פעולת הגלאי :-

כאשר יש פולס חיובי הדיודה מעבירה את הזרם והקבל נטען במהירות למתח השיא של הפולס. כאשר האות
בכניסה יורד מערך זה הדיודה מהווה נתק וקבל מתפרק דרך הנגד.תהליך זה נמשך עד הפולס החיובי הבא
שכאשר הוא עובר בגודלו את המתח על הקבל תהליך הטעינה מתחיל שוב   .
מכייון שגל המידע הוא מעטפת האות המאופנן אנו צריכים שהקבל יטען עד לסופו כלומר עד למתח השיא של
בין עם זה מקור אות לכן נדרוש שקבוע הזמן של הטעינה המורכב מההתנגדות של גל ה  ( AM - אות ה  . AM 
מאופנן בעל התנגדות פנימית או נגד עומס או אנטנה קולטת וכד') והתנגדות הדיודה והקבל יהיו קטנים מאוד
בהשוואה לזמן המחזור של הגל המאופנן שהוא זמן המחזור של גל הנושא כלומר   :
                                                   =Rs*C<<1/fcτ
יחד עם זאת עלינו לדרוש שכאשר הדיודה לא מוליכה  קבוע ההתפרקות של הקבל יהיה מספיק ארוך כדי
שהקבל יתפרק במלואו אך לא ארוך מידי כך שהקבל יטען מייד כאשר הפולס נהפך לחיובי שוב   .
במילים אחרות   :
                                                   RC<<1/W<<fc    1/

מהלך הניסוי :-

בתחילת הניסוי הכנו את ערכת התקשורת וחיברנו אותה למקור המתח ומקמנו את כל הכפתורים כפי שדרוש ממנו . ובנינו את המעגל הבא :-

ואחר מכן התחלנו לסבוב את הכפתורים והבוררים כפי שביקש ממנו המורה , עד שסיימנו את זה יצא לנו אות המידע הבא :-

ואחר כך נדרש ממנו להציג תמונה של מעטפת אות המאופנן לבין אות המידע. לעשות שלב זה צריכים להוסיף כמה כבלים כפי שדרוש ממנו , והרכבתי את המעגל הבא :-

והתוצאה שקיבלתי במשקף התנודות היא :-

חלק שני מהניסוי נדרש ממנו ליצור אות מאופנן תנופה בעזרת אות דיבור , וניתקנו וחיברנו כל מה שנדרש ממנו בניסוי זה. כך שיצא לי המעגל הבא :-

והתחלתי לדבר במיקרופון של הערכה ויצא לי אות מאופנן בעזרת אות דיבור :-

גילוי אות מאופנןAM  בעזרת גלאי מעטפת :-

בניסוי זה אנחנו בונים אותו מעגל של אפנון Am . ויוצא לנו האיור הבא :-

חלק ב' מניסוי זה דורש ממנו להראות את אות המוצא ביחס לאות המאופנן  כך שחיברתי את המעגל הבא :-

וזאת התוצאה שקיבלתי במוצא משקף התנודות :-

ואחר מכן נדרש ממנו להציג את התוצאה שקיבלנו במוצא הדיודה :-

וזו התוצאה במשקף התנודות :-

ואחר מכן הגדלנו את עוצמת אות המידע באופן קבוע , ומקדם האפנון כבר עלה והייה יותר מ- 1 ומצב זה נקרא אפנון יתר , וזו צורת האפנון יתר :-

ניסוי 5 - השפעת חדות המסנן על טיב שחזור האות הדגום שמור

השפעת חדות המסנן על טיב שחזור האות הדגום שמור



המסנן :-

מסנן הוא מרכיב במערכות אלקטרוניות שונות שמסנן אותות לא רצויים לטובת המשך עיבוד האות. מסננים קיימים כיום בכל התקן אלקטרוני והם אבני בניין במקלטים, משדרים, מערכות שמע ווידאו, מערכות תקשורת נתונים, מחשבים ועוד. קיימים מסננים אנלוגיים הממומשים בעזרת רכיבים פאסיביים כגון קבלים וסלילים, ואקטיביים עם מגברי שרת, מסננים דיגיטליים הממומשים בדרך כלל בקושחה מעבדי DSP. בתחום עיבוד אותות אופטיים קיימים גם מסננים אופטיים.



מסנן מסדר ראשון :- מסנן יותר במדויק. לדוגמא: הוא יקטין את אמפליטודת אות הכניסה בחצי בכל פעם שהתדירות מוכפלת.

את תדר המרבי באות המידע מוגבל הפס הינו 5KHz  , לכן נתכנן מסנן שתדר מחצית ההספק שלו יהיה 6KHz .

תדר מחצית ההספק שווה ל-  Fc = 1 / 2πrcנבחר R=1KHz ונחשב את קיבול הקבל. נקבל ש  .C=26nf

פונקציית התמסורת שמממשת את תפקיד מעביר הנמוכים מסדר ראשון תראה בצורה הבא:

 

מסנן מסדר שני :- מפחית את העוצמה של תדירויות גבוהות יותר בתלילות. לדוגמא: הוא יקטין את אמפליטודת אות הכניסה ברבע בכל פעם שהתדירות מוכפלת.

איור זה מתאר רשת מסנן מסדר שני בעלת תדר מחצית הספק השווה ל  KHz 6

פונקציית התמסורת של רשת מסנן מסדר שני :

מהלך הניסוי :-

בניסוי זה המעגל שבניתי אותו הוא כמו המעגל שבניסוי 3 ובניסוי 4 אך שניתי כמה ערכים והוספתי את הרכיב רשת מסנן מעביר הנמוכים.

כך שהמעגל שקיבלתי  אותו הוא :-

החלפתי את רשת מסנן מעביר הנמוכים בפונקציית תמסורת של מסנן מסדר ראשון , וקבעתי את הערכים כפי שתכננתי אותם קודם.

כך שקיבלתי את התוצאות במוצא משקף התנודות בצורה הזאת :-

ואחר כך החלפתי את רשת מסנן מעביר הנמוכים בפונקציית תמסורת של מסנן מסדר שני , וקבעתי את הערכים כפי שתכננתי אותם קודם.

וקיבלתי את התוצאה הבאה :-

באיור זה אני רואה את נאמנות  שהחזור להאות המקורי, זאת אומר שלחדות המסנן יש השפעה גדולה על טיב שחזור האות הדגום שמור.