[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości FDM
Uwaga! Instrukcji w opracowywaniu!
7. MODEL UKŁADU LABORATORYJNEGO
7.1. OPIS STANOWISKA LABORATORYJNEGO DO BADANIA MODULACJI I DEMODULACJI
AMPLITUDY
Płyta czołowa układu do badania FDM (rys.4.1.) jest wyposażona w siedem niezależnych
modułów. Na płycie znajdują się elementy regulacyjne – gniazda wtykowe wejściowe i wyjściowe
oraz gniazda typu BNC. Badane układy wymagają symetrycznego zasilania na
±
15V oraz +5V w
przypadku generatorów.
W skład modelu laboratoryjnego wchodzą następujące moduły:
- zasilacz stabilizowany
±
15V;
±
5V
szt.1
- generatory 24kHz, 32kHz, 40kHz
szt.2
- modulator DSB/SSB
szt.1
- demodulator DSB/SSB
szt.1
- zespół filtrów środkowo przepustowych
szt. 2
- kanał transmisyjny
szt. 1
1
Politechnika Opolska
Zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości FDM
7.2. OPIS POSZCZEGÓLNYCH MODUŁÓW
7.2.1. GENERATOR CZĘSTOTLIWOŚCI NOŚNYCH
Głównym elementem układu jest generatora częstotliwości nośnych jest układ scalony
xr8038, wyprodukowany przez firmę HARRIS. Generuje trzy przebiegi o jednakowych
częstotliwościach: trójkątny, prostokątny oraz sinusoidalny, przy czym w układzie generatora
częstotliwości nośnych wykorzystuje się przebiegi prostokątny oraz sinusoidalny. Wartość
częstotliwości wyjściowej jest ustalana za pomocą dwóch rezystancji dołączonych pomiędzy Vdd a
nóżki 4 i 5 układu xr8038, oraz za pomocą kondensatora podłączonego pomiędzy nóżki 10 i 11 tego
układu. W zaprojektowanym generatorze rezystancje mają wartość około 7.6 k
W
natomiast
kondensator ma wartość 1 nF, co daje częstotliwość wyjściową 40 kHz. Jest to częstotliwość
pierwszego sygnału nośnego, jest on dostępny na nóżce 2 układu xr8038 (wyjście sygnału
sinusoidalnego). Sygnał ten zostaje następnie wzmocniony w układzie opartym na wzmacniaczu
operacyjnym LF411. Pierwsza nośna jest dostępna na wyjściu umieszczonym na płycie czołowej, skąd
powinna być dołączana do odpowiedniego wejścia modulatora.
Równocześnie na nóżce nr.9 generatora dostępny jest przebieg prostokątny o tej samej
częstotliwości, czyli 40 kHz. Ta wartość jest zmniejszona w układzie dzielnika częstotliwości
pięciokrotnie. Dzielnik częstotliwości wykonany został na układzie 4526, który jest programowalnym
licznikiem zliczającym w dół. Dzięki odpowiedniemu podłączeniu wejść 2, 5, 11 i 14 do masy bądź do
plusa zasilania, na wyjściu Terminal Counter (TC), nóżka 12, otrzymujemy przebieg o żądanej
częstotliwości. Przebieg prostokątny o częstotliwości 8 kHz służy do wytworzenia przebiegów
prostokątnych trzy- oraz czterokrotnie większych od częstotliwości bazowej. Jest to zrealizowane
przez układ syntezy częstotliwości opartej na układach 4046.
2
Politechnika Opolska
Zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości FDM
Rys. X.2. Schemat blokowy układu pętli fazowej HEF4046.
Przebieg prostokątny o częstotliwości 8kHz jest podawany na wejście układu pętli fazowej 4046
(nóżka 14). Detektor fazy typu II, wchodzący w skład układu scalonego 4046, wytwarza impulsy
wyprzedzenia lub opóźnienia w chwilach uzależnionych od przesunięcia fazy pomiędzy sygnałem
wejściowym na wejściu 14 oraz sygnałem wyjściowym generatora VCO, będącego również integralną
częścią układu 4046. Kondensator cx w filtrze pełni rolę „zbiornika ładunku”, utrzymującego
odpowiednią wartość napięcia na wejściu generatora przestrajanego napięciem. Gdy pętla fazowa
wejdzie w stan synchronizmu, przebieg wyjściowy z generatora VCO oraz przebieg wejściowy mają
identyczne wartości częstotliwości. Gdy między wyjście generatora VCO a wejście układu dołączymy
dzielnik częstotliwości f/n, częstotliwość na wyjściu VCO będzie n razy większa od częstotliwości
przebiegu wejściowego. W ten sposób, wykorzystując dwie pętle fazowe, w układzie generatora
przebiegów nośnych otrzymujemy dwa dodatkowe przebiegi prostokątne będące całkowitymi
wielokrotnościami przebiegu wejściowego. Podając otrzymane przebiegi na filtry oparte na układach
scalonych max274, można otrzymać przebiegi sinusoidalne o częstotliwościach podstawowych
przebiegów prostokątnych. Są to filtry 6-go rzędu tłumiące trzecią harmoniczną przebiegu
prostokątnego na poziomie około 70 dB. Pierwszy z filtrów zaprojektowany jest na częstotliwość
podstawową 24 kHz, drugi z filtrów na częstotliwość podstawową 32 kHz. Otrzymane przebiegi
podawane są na wzmacniacze LF411 w konfiguracji odwracającej.
3
Politechnika Opolska
Zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości FDM
Rys. X.3. Schemat ideowy układu generatora częstotliwości nośnych.
7.2.2. UKŁAD MODULATORA I DEMODULATORA
Układ modulacji został zaprojektowany na bazie układu AD633JN. Jest to funkcjonalnie
kompletny, cztero-kwadrantowy analogowy układ mnożący, nie wymagający żadnych zewnętrznych
komponentów. Dzięki wysoko impedancyjnym wejściom różnicowym nie stanowi dużego obciążenia
dla źródeł sygnałów. AD633 jest laserowo wzorcowany, dzięki czemu zapewnia 2 % dokładność w
całym zakresie. Nieliniowość dla wejścia Y jest zazwyczaj mniejsza niż 0,1 % i stosunek zakłóceń do
sygnału wyjściowego jest mniejszy niż 100
m
V (wartość skuteczna) przy szerokości pasma od 10 Hz do
10 kHz. Szerokość pasma 1 MHz, szybkość narastania napięcia wyjściowego 20 V/
m
s oraz możliwość
4
Politechnika Opolska
Zwielokrotnienie w dziedzinie częstotliwości FDM
kierowania ładowaniem pojemnościowym czynią układ AD633 użytecznym w szerokim zakresie
zastosowań, gdzie prostota i koszt są najważniejsze.
Układ AD633 zawiera w sobie translinearny rdzeń, diodę Zenera oraz wtórnik napięciowy
połączony z węzłem sumującym. Wejścia różnicowe X i Y są przekształcane na prądy różnicowe
poprzez konwerter napięciowo-prądowy. Iloczyn tych prądów jest wytwarzany przez rdzeń mnożący i
dostarczany do węzła sumującego. Wynik tych działań jest podawany na wejście wzmacniacza
wyjściowego. Wyjściowy sygnał jest opisany wzorem:
W=[(X1-X2)*(Y1-Y2)]/10
(4.1)
Naszym układem pomiarowym, a zarazem przykładem zastosowania układu mnożącego, jest
modulator i demodulator sygnałów AM. Schematy ideowe rozważanych układów przedstawiają rys.
4.2. oraz rys. 4.3. Do konstrukcji układów zostały wykorzystane scalone układy mnożące AD633JN –
jeden jako modulator, drugi jako demodulator.
Na wejście pierwsze badanego modułu podaje się sygnał częstotliwości nośnej u(t),
natomiast na wejście drugie sygnał modulujący e(t). Zgodnie z zależnością dla układów mnożących
na wyjściu modulatora otrzymujemy sygnał:
WY
=
1
+
e
(
t
)
U
cos
W
t
(4.2)
10
V
modulacji AM z falą nośną DSB lub bez fali nośnej DSBSC.
Rezystory R
2
i R
3
polaryzują wejścia układu U1 pracującego jako modulator. Ponadto na
rezystorze R
3
następuje wytłumienie fali nośnej do zera, co umożliwia uzyskanie modulacji bez fali
nośnej. Kiedy na wyjście modulatora (nóżka 7 układu U1) zostanie podłączony filtr
pasmowoprzepustowy 16,3 – 19,6 kHz można otrzymać modulację jednowstęgową SSB lub SSBSC.
Aby zrealizować proces odwrotny – demodulację AM, nóżkę 7 układu U1 należy podać na
nóżkę 1 U2 demodulatora. Na drugie wejście demodulatora nóżka 3 U2 podajemy sygnał fali nośnej.
Wyjście demodulatora jest obciążone filtrem dolnoprzepustowym R
1
C
1
. Sygnał z wyjścia filtru jest
dostępny na wyjściu demodulatora.
W celu zabezpieczenia układu AD633JN na wejścia i wyjścia zarówno modulatora jak
i demodulatora zostały włączone układy dopasowujące ze wzmacniaczem
m
A741.
Jak wynika z zależności (4.2) współczynnik głębokości modulacji dla modulatora
z zastosowanym układem mnożącym AD633JN wynosi:
m
=
E
(4.3)
10
V
5
Politechnika Opolska
[ Pobierz całość w formacie PDF ]