Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Σχετικά έγγραφα
Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

12 o Εργαστήριο Σ.Α.Ε

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Άσκηση Να υπολογιστεί ο δείκτης διαμόρφωσης των συστημάτων ΑΜ και FM. Αναλογικές Τηλεπικοινωνίες Γ. Κ. Καραγιαννίδης Αν. Καθηγητής 14/1/2014

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 3 η : Επεξεργασία Κελιών Γραμμών & Στηλών. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Το σήμα εξόδου ενός διαμορφωτή συμβατικού ΑΜ είναι:

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 6: Ψηφιακή Διαμόρφωση. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Συστήματα Επικοινωνιών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ Εργαστήριο

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 2.1: Ανάλυση Fourier. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Συστήματα Επικοινωνιών

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 1 η : Εισαγωγή στα Λογιστικά Φύλλα με το MS Excel. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

8 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 3: Θεωρία Ψηφιοποίησης

ΜΑΘΗΜΑ: Ηλεκτρονικά Ισχύος

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ. 1) Nα αναφερθούν κάποια είδη πληροφοριών που χρησιμοποιούνται για επικοινωνία.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ. Ενότητα: Εργαστηριακές Ασκήσεις. Καθηγήτρια: Ι.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Σχεδίαση Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων RF

12 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 6 η : Ταξινόμηση & Ομαδοποίηση Δεδομένων

Περιβαλλοντική Χημεία

Εργαστήριο Εδαφομηχανικής

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Γιατί Διαμόρφωση; Μια κεραία για να είναι αποτελεσματική πρέπει να είναι περί το 1/10 του μήκους κύματος

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

Συστήματα Επικοινωνιών

6 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ, ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 9 Ο εξάμηνο Χημικών Μηχανικών

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 2: Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος

Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος

5o Εργαστήριο Σ.Α.Ε Ενότητα : Ελεγκτές PID

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 2

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 8 η : Γραφήματα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΑΠΟ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΛΑΤΟΥΣ (ΑΜ)

Συστήματα Επικοινωνιών

Εργαστήριο Φωτοτεχνίας

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Εργαστήριο Εδαφομηχανικής

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Εργαστήριο Εδαφομηχανικής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Διαμόρφωση Συχνότητας. Frequency Modulation (FM)

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Εσωτερικές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις Ι - Εργαστήριο

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο Εργαστηριακή Άσκηση 3: Εισαγωγή στη διαμόρφωση συχνότητας (FΜ) Προσομοίωση σε Η/Υ Δρ. Ηρακλής Σίμος Τμήμα: Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 2

1. Περιεχόμενα 2. Σκοπός Άσκησης... 4 3. Περιεχόμενα Ενότητας... 4 3.1 Προσομοίωση συστήματος διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FΜ... 4 3.1.1 Διαμόρφωση FΜ... 4 Α. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο του χρόνου..5 Β. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο των συχνοτήτων...7 3

2. Σκοπός Άσκησης Στην παρούσα άσκηση γίνεται εξοικείωση των σπουδαστών με τις βασικές έννοιες της διαμόρφωσης συχνότητας (FM). Οι στόχοι της άσκησης και τα θέματα τα οποία καλύπτει είναι: Η απόκτηση βασικών εννοιών της διαδικασίας διαμόρφωσης συχνότητας (FM). Ο υπολογισμός βασικών παραμέτρων συστήματος διαμόρφωσης FΜ. Η εξέταση διαφόρων παραλλαγών του συστήματος διαμόρφωσης FΜ. Θεωρητική μελέτη συστήματος διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FΜ με προσομοίωση. 3. Περιεχόμενα Ενότητας Σκοπός Άσκησης Περιεχόμενα Ενότητας Προσομοίωση συστήματος διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FΜ Διαμόρφωση FΜ Α. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο του χρόνου Β. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο των συχνοτήτων 3.1 Προσομοίωση συστήματος διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FΜ 3.1.1 Διαμόρφωση FΜ Το σύστημα διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FM σε μορφή μπλοκ διαγράμματος δίνεται στο σχήμα 3.5. Ο πομπός (TRANSMITTER) αποτελείται από το σήμα βασικής ζώνης (baseband signal) το οποίο στην περίπτωσή αυτή είναι ημιτονοειδές. Ο διαμορφωτής (FM modulator) δέχεται το σήμα εισόδου, παράγει εσωτερικά το φέρον σήμα, και στην έξοδό του δίνει το διαμορφωμένο σήμα FM. 4

B-FFT Input signal spectrum scope FM B-FFT FM spectrum scope Sine Wave FM Modulator Input scope Σχήμα 3.5: Σχηματικό διάγραμμα συστήματος διαμόρφωσης FM. Θεωρώντας έκφραση: ημιτονικό σήμα m(t) στην είσοδο, η διαμόρφωση περιγράφεται από την Στον πίνακα 3.1 δίνονται οι σημαντικότερες παράμετροι του συστήματος: Baseband signal Σήμα βασικής ζώνης Σύμβολο στην εξίσωση (3.19) Amplitude (V) Πλάτος Πλάτος σήματος, Am (V) Frequency (rad/s) Συχνότητα Συχνότητα σήματος, fm (Hz) FM modulator Διαμορφωτής DSB FM Αντιστοιχία με την (3.10) Carrier frequency (Hz) Συχνότητα φέροντος σήματος Συχνότητα φέροντος, fc (Hz) Frequency deviation (Hz) Συντελεστής απόκλισης συχνότητας Συντελεστής απόκλισης συχνότητας, kf (Hz) Πίνακας 3.1: Παράμετροι συστήματος διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης FM. Α. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο του χρόνου 1. Θέσατε τον συνολικό χρόνο προσομοίωσης: - Simulation stop time = 3 ms. 2. Θέσατε στις παραμέτρους του σήματος βασικής ζώνης (στον πομπό) τις παρακάτω τιμές: - Amplitude = 1 V. - Frequency = 1 khz. 5

3. Θέσατε στις παραμέτρους του διαμορφωτή FM modulator τις παρακάτω τιμές: - Carrier frequency = 20 khz. - Frequency deviation = 10 khz. 4. Εκτελέστε την προσομοίωση και παρατηρήστε στον παλμογράφο Input scope τα διαγράμματα που προκύπτουν για το σήμα εισόδου και για το διαμορφωμένο σήμα (αν είναι απαραίτητο πραγματοποιείστε μεγέθυνση). 5. Αναγνωρίσατε τις παραπάνω τιμές στην μαθηματική περιγραφή του σήματος FM όπως αυτό δίνεται από την εξίσωση του διαμορφωμένου σήματος FM: και υπολογίστε την απόκλιση συχνότητας f και το δείκτη διαμόρφωσης β. ΠΡΟΣΟΧΗ: Μην συγχέετε τον συντελεστή απόκλισης συχνότητας k f με την απόκλιση συχνότητας f. 6. Επαναλάβατε το βήμα 4 ρυθμίζοντας στο διαμορφωτή FM: - Frequency deviation = 5 khz. 7. Τι συμβαίνει στο διαμορφωμένο σήμα FΜ με την μείωση του συντελεστή απόκλισης συχνότητας k f ; 8. Επαναλάβατε το βήμα 4 ρυθμίζοντας στο σήμα βασικής ζώνης: - Amplitude = 2 V. 9. Τι παρατηρείτε στο διαμορφωμένο σήμα FΜ σε σχέση με το προηγούμενο βήμα; 6

10. Διατηρώντας τη ρύθμιση k f = 5 KHz στον διαμορφωτή, υπολογίστε την απόκλιση συχνότητας ( f) και το βαθμό διαμόρφωσης (β) για τις παρακάτω τιμές του πλάτους του σήματος (Amplitude) και συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα: Amplitude (V) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Απόκλιση συχνότητας f (khz) Βαθμός διαμόρφωσης (β) 11. Ποιος ο ρόλος του πλάτους του σήματος εισόδου στη διαδικασία της διαμόρφωσης FM; Για βοήθεια συμβουλευτείτε τα αποτελέσματα του πίνακα και των αντίστοιχων διαγραμμάτων που προέκυψαν στην προσομοίωση. Β. Παρατήρηση των σημάτων στο πεδίο των συχνοτήτων 12. Στα διαγράμματα φάσματος input signal spectrum scope και FM spectrum scope ενεργοποιείστε την επιλογή open scope at start of simulation στο μενού Display Properties. 13. Ρυθμίστε τις παραμέτρους όπως στα βήματα 1-3 στις παρακάτω τιμές. - Simulation stop time = 20 ms. - Amplitude = 1 V. - Frequency = 5 khz. - Frequency deviation = 5 khz. - Carrier frequency = 30 khz. 14. Εκτελέστε την προσομοίωση και παρατηρήστε τα σήματα στο πεδίο των συχνοτήτων (spectrum scope). - Προσδιορίστε το φέρον σήμα, τις πλευρικές ζώνες καθώς και τις συχνότητές τους. - Υπολογίστε τον βαθμό διαμόρφωσης β για τις παραπάνω ρυθμίσεις. Με ποιο γνωστό σήμα μοιάζει το σήμα FM για την τιμή αυτή του β; 15. Εκτελέστε την προσομοίωση για τις παρακάτω τιμές του πλάτους του σήματος (Amplitude) και συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα. Το εύρος ζώνη να υπολογιστεί με βάση το κανόνα του Carson, εξίσωση (3.18). 7

Amplitude (V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Απόκλιση συχνότητας f (khz) Βαθμός διαμόρφωσης (β) Αριθμός ζευγών πλευρικών συχνοτήτων Εύρος ζώνης (KHz) 16. Περιγράψτε συνοπτικά τι παρατηρείτε στο φάσμα FM με την αύξηση του πλάτους. Τι συμβαίνει στη συνιστώσα συχνότητα που αντιστοιχεί στο φέρον; 17. Ρυθμίστε τις παραμέτρους του συστήματος όπως στο βήμα 13. 18. Εκτελέστε την προσομοίωση για τις παρακάτω τιμές του συντελεστή απόκλισης συχνότητας (Frequency deviation kf ) και συμπληρώστε τον πίνακα: Frequency deviation k f (KHz) 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 Απόκλιση συχνότητας f (khz) Βαθμός διαμόρφωσης (β) Αριθμός ζευγών πλευρικών συχνοτήτων Εύρος ζώνης (KHz) 19. Περιγράψτε συνοπτικά την επίδραση του συντελεστή απόκλισης kf στο φάσμα FM. 20. Επαναφέρατε τις παραμέτρους του συστήματος όπως στο βήμα 13 και ρυθμίστε στο σήμα βασικής ζώνης: - Amplitude = 2 V. 8

21. Εκτελέστε την προσομοίωση για τις παρακάτω τιμές της συχνότητας του σήματος (Frequency) παρατηρήστε τα φάσματα και συμπληρώστε τον πίνακα: Frequency (KHz) 6 5 4 3 2 1 Απόκλιση συχνότητας f (khz) Βαθμός διαμόρφωσης (β) Αριθμός ζευγών πλευρικών συχνοτήτων Εύρος ζώνης (KHz) 22. Πως επηρεάζεται το εύρος ζώνης με την συχνότητα του σήματος; 9