Modulációk vizsgálata Mérés célja: Az ELVIS próbapanel használatának és az ELVIS műszerek, valamint függvénygenerátor használatának elsajátítása, tapasztalatszerzés, ismerkedés a frekvencia modulációs technikával. A mérés alapvetően 2 elkülönített részből áll: 1. Amplitúdó Moduláció vizsgálata Analóg és digitális jellel történő amplitúdó moduláció vizsgálat során tapasztalatokat kell szerezni az AM tulajdonságairól, a felhasznált sávszélességről különböző sebességű analóg és digitális jelek esetén. 2. Frekvencia Moduláció vizsgálata A digitális és analóg átvitel során használnak frekvencia manipulációs eljárásokat. Ilyen esetekben a bemenő jel információ tartalmát, azaz a pillanatnyi amplitúdóját vagy a logikai értékét valamilyen frekvencia értéknek feleltetik meg. Gyakorlati példák: Analóg jelek AM átvitelére a hosszú, közép és rövidhullámú rádiózás tekinthető példának. A moduláció vizsgálata során a vivő amplitúdóját egy analóg bemenőjellel módosítjuk olyan módon, hogy az analóg bemenő jel pillanatnyi amplitúdójával megszorozzuk a vivő amplitúdóját, így elérjük, hogy az analóg jel amplitúdójával arányos burkoló görbéje legyen a vivő jelnek. A mérés során ezt az analóg jelet egy háromszög vagy szinusz jellel helyettesítjük. Analóg jelek FM átvitele az URH rádiózásban elterjedten használt. A moduláció vizsgálata során a vivő frekvenciát egy analóg bemenőjellel módosítjuk olyan módon, hogy az analóg jel pillanatnyi amplitúdójához egy meghatározott frekvenciát rendelünk, így elérjük, hogy az analóg jel amplitúdójával arányos frekvenciasávra konvertáljuk a bemenő jelet. A mérés során ezt az analóg jelet egy háromszög vagy szinusz jellel helyettesítjük. Digitális jelek AM és FM átvitelére az alacsony sebességű modemekben találunk példát. Az FSK (Frequency Shift Keying) áramkörök a modemek legrégebbi, legérthetőbb és legegyszerűbb változatai. Soros bitfolyam logikai 0 modulált megfelelője az f1 frekvenciájú, és a logikai 1 modulált megfelelője az f2 frekvenciájú jel. A mérés során ezt a bitfolyamot egy négyszögjellel helyettesítjük.
Előkészítő feladatok: Készítse el a tervezési munkát, tanulja meg az alkalmazott fogalmakat. A http://digitus.itk.ppke.hu/~tihanyia oldalon a Segédletek fülön belül a Modulációkról szóló részt érdemes tanulmányozni, ami segíti a jobb megértést. Főként az AM és FM rész kapcsolódik most ide. Olvassa végig az összes mérési feladatot. Sok minden nem érthető még, ezért ezután tanulmányozza az ELVIS próbapanel és az ELVIS műszerek leírását. Helye: http://digitus.itk.ppke.hu/~tihanyia ELVIS rövid leírás Ismerkedjen meg a mérésben használt függvénygenerátorok kezelésével. Mérési Feladatok: Figyelem! A mérési feladatok csak folyamatos és intenzív munkával teljesíthetők.
Az AM mérőhelyen 1. Állítsa össze az AM moduláció vizsgálatához szükséges mérést a következő elrendezés szerint. fv = 8000Hz 2. Az ELVIS rendszer oszcilloszkópjának segítségével állítson be a főkimeneten 1 V RMS -os szinusz jelet moduláció nélkül (A lezáró impedancia 1Kohm), majd a függvény generátoron és az oszcilloszkóp felhasználásával, állítson be mintegy 90%-os modulációs mélységű AM jelet. A modulációs frekvencia 100, 200, 500, 1000, és 2000 Hz-es értékeinél. 3. Vizsgálja meg a vivő és moduláló jel spektrumát az ELVIS Dynamic Signal Analyzer felhasználásával. A mérés során csökkentse minimumra a jelek, egyenfeszültségű komponensét. A mérés során az ELVIS Dynamic Signal Analyzer egységet a következők szerint célszerű beállítani. A Frequency Span 20KHz, a resolution 800, használjon Exact Blackman ablakot, és averages 10 értéke mellett. Az alapfrekvencia szintje a diagram teteje környékén legyen, a teljes dinamikát automatikusra állítsa. Illessze a jegyzőkönyvbe és magyarázza meg a kapott görbe alakjának okát. 4. Az ELVIS Dynamic Signal Analyzer egységgel határozza meg a jel teljesítmény sűrűség spektrumát minden modulációs frekvencia mellett. Az alapfrekvencia szintje a diagram teteje környékén legyen, a teljes dinamikát 30-40 db értékre állítsa. Illessze a képet a jegyzőkönyvbe, és magyarázza meg a kapott görbék alakjának okát. 5. Végezze el a mérést (3;4 pont) > 100% modulációs mélység esetén is. Vegye észre fázisfordítás tényét és magyarázza meg a jelenséget 6. Végezze el a mérést (3;4 pont) négyszögjeles moduláció alkalmazásával is. Azért is jobb választás erre az AM mérésre ez a TG 5011 típusú generátor, mert így a fázisfordítás is látható, beállítható, m=120 %-ot is tudja. De ennél többet nem, ez a felső határ, felső
limit. Az FM mérőhelyen 1. Csatlakoztassa az FM generátor (HAMEG) kimenetét (SIGNAL OUTPUT) vizsgálóműszer CH A bemenetéhez, mérje meg az elemek értékét. Függvény generátoron (HAMEG) állítsunk be fv = 8000Hz -et (vivő frekvenciát). Az ELVIS függvény generátoron állítson szinuszos 100, 200, 500, 1000, és 2000 Hz jelet. 2. Az ELVIS rendszer oszcilloszkópjának segítségével állítson be a főkimeneten 5 V-os szinusz jelet moduláció nélkül, majd kapcsolja össze az ELVIS függvény generátort az FM generátor MODULATION INPUT bemenetével. Az oszcilloszkóp felhasználásával, ellenőrizze az FM jelet. Az elvis rendszer függvénygenerátorán pedig kb 2-2.5 Veff beállításával érhető el megfelelő löket. 3. Vizsgálja meg a vivő és moduláló jel spektrumát az ELVIS Dynamic Signal analyzer felhasználásával. A mérés során csökkentse minimumra a jelek, egyenfeszültségű komponensét. A mérés során az ELVIS Dynamic Signal Analyzer egységet a következők szerint célszerű beállítani. A Frequency Span 20KHz, a resolution 800, használjon Exact Blackman ablakot, és averages 10 értéke mellett. Az alapfrekvencia szintje a diagram teteje környékén legyen a teljes dinamikát automatikusra állítsa. Illessze a jegyzőkönyvbe, magyarázza meg a kapott görbe alakjának okát. 4. Az ELVIS Dynamic Signal Analyzer egységgel határozza meg a jel teljesítmény sűrűség spektrumát minden modulációs frekvencia mellett. Az alapfrekvencia szintje a diagram teteje környékén legyen a teljes dinamikát 30-40 db értékre állítsa. Illessze a képet a jegyzőkönyvbe, és magyarázza meg a kapott görbék alakjának okát. 5. Végezze el a mérést (2;3;4 pont) nagyobb modulációs löket esetén is. 6. Végezze el a mérést (2;3;4 pont) négyszögjeles moduláció alkalmazásával is.
7. Vonjon le következtetést a bemeneti jel alakjának és frekvenciájának a kimenetre gyakorolt hatásáról és rögzítse azt a jegyzőkönyvben. 8. A jegyzőkönyvet a mérés napján küldje e-mail-ben mellékletként a tihanyia@digitus.itk.ppke.hu címre. Az elektronikus levél tárgy rovatában szerepeljen a MODULÁCIÓ karaktersor. Jó munkát!
Függvénygenerátorokról leírás AM MODULÁCIÓ TG5011 Kell két BNC kábel egy TG5011 függvénygenerátor és egy ELVIS, valamint 2 ELVIS-be való kábel. Rákötjük a TG5011 hátlapján lévő MOD IN csatlakozóra a függvénygenerátor kimenetét úgy, hogy a func_out BNC-t használjuk az ELVIS II+ on. Az ELVIS szoftveres függvénygenerátor ablakban a kimenetet a BNC csatlakozóra legyen kivezetve! Az előlapon a (TG5011) MAIN OUT csatlakozót összekötjük az ELVIS előlapján lévő (Scope) CH A csatlakozójával. Bekapcsoljuk mind a két készüléket. A TG5011 készüléken beállítjuk a jelalakot (Sine), a kék választógombokkal beállítjuk a frekvenciát 8kHz-re, az amplitúdót 1V-ra, az offset-et 0V-ra, és a kimeneti terhelést 1 Kohm-ra. Ahhoz, hogy az ELVIS-ből kapott jelet a TG5011 felhasználja, a TG5011 készülék elején a MOD gombot világításra kell bírni. A kék választógomboknál a TYPE mezőnél megadjuk, hogy AM, majd megnyomjuk a DONE mezőt. A SOURCE mező nyomogatásával kiválasztjuk az Externalt, majd a Depth mezőnél beállítjuk a mélységet. (pl. 50%, 75%...stb) A jel kimenetre adásához az Output gombot kell világításra bírni, az jelzi, hogy a kimenet aktív A számítógépen bekapcsoljuk az NI ELVIS-t és azon belül az oszcilloszkópot és a függvénygenerátort!
FM MODULÁCIÓ - HAMEG (0-100%-ig megy m, a modulációs mélység.) HAMEG generátorból kijön a vivő jel. Elvis FUMC_OUT BNC-n jön ki a moduláló jel. Modulált jel előállítása: Elvis BNC1-ből kivezetett moduláló jelet rákapcsoljuk a Hameg generátor hátulján található Modulation Input bemenetre. Majd a Hameg generátor előlapján Signal Outputból kivezetjük a jelet az Elvis Scope CHA bemenetére. Rákötjük a HAMEG hátlapján lévő MODULATION INPUT csatlakozóra a függvénygenerátor kimenetét úgy, hogy a func_out BNC-t használjuk az ELVIS II+ on. Az ELVIS szoftveres függvénygenerátor ablakban a kimenetet a BNC csatlakozóra legyen kivezetve! A HAMEG előlapjána SIGNAL OUTPUT csatlakozót összekötjük az ELVIS előlapján lévő Scope CH A csatlakozójával. Bekapcsoljuk mind a két készüléket. HAMEG függvény generátoron (piros) Power gomb. ELVIS-en először hátul egy bekapcsoló gomb(initializing), majd az előlapon Power gomb. A HAMEG készüléken beállítjuk a vivő jel frekvenciáját, amplitúdóját és offsetjét, valamint jelalakját. rekvencia: 8 khz (8; és khz gomb, tekergetve pedig finomabb, kisebb változások érhetők el.) Amplitudó: 5Veff (5; V (zöld) gombok) Offset: 0V Jelalak: szinusz, négyszögjel (A moduláció helyességének ellenőrzéséhez ajánlott 10kHz-es vivő és 200Hz-es moduláló jel.) MOD a moduláló jel beállításai (A tekergethető gombbal lehet értéket állítani, illetve opciót változtatni. E két funkciója között a tekergethető gomb megnyomásával lehet váltani.) Képernyő melletti választógomboknál: TYPE FM SOURCE EXTERNAL FM Deviation: 8 khz (Illetve a 10kHz vivő esetén 10kHz.) A többit nem kell állítgatni, mivel külső forrásból jön a moduláló jel, nem itt generáljuk. A jel kimenetre adásához az output gombot kell világításra bírni. A számítógépen bekapcsoljuk az NI ELVIS-t és azon belül az oszcilloszkópot és a fgv. generátort!