DIGITÁLIS KOMMUNIKÁCIÓ Oktató áramkörök

Átírás

1 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.

2 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..

3 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.

4 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.

5 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.

6 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.

7 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.

8 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.

9 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.