71706

Модуляция

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Определить зависимость качества модуляции сигнала от уровня шума. Исходные данные На рисунке 1 представлена Sмодель: Модуляция гармонических колебаний которая позволяет изменять тип модуляции ее параметры например частоту а также параметры канала связи...

Русский

2014-11-11

602 KB

1 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра информационных технологий автоматизированных систем

Лабораторная работа №7

«Модуляция»

Выполнила

студентка гр. 120603

Довнар М.А.

Проверил

Стригалев Л.С.

Минск 2013

  1.   Цель работы

Изучить различные виды модуляции. Определить зависимость качества модуляции сигнала от уровня шума.

  1.  Исходные данные

На рисунке 1 представлена S-модель: «Модуляция гармонических колебаний», которая позволяет изменять тип модуляции, ее параметры (например, частоту), а также параметры канала связи (например, отношение сигнал – шум) и получать следующие виртуальные осциллограммы:

  •  моделирующего гармонического колебания (осциллограмма 1);
  •  моделированного гармонического колебания (осциллограмма 2);
  •  моделированного колебания на выходе канала связи (осциллограмма 3);
  •  демодулированного колебания, прошедшего через канал связи (осциллограмма 4).

Рисунок 1 – Исходная S-модель

  1.  Ход работы
    1.  Краткие теоретические сведения

Под модуляцией понимают процесс изменения одного или нескольких параметров физического процесса по закону передаваемого сообщения.

Как правило, физический процесс (несущее  колебание) является высокочастотным, а передаваемое сообщение (модулирующее колебание) - низкочастотным. Такое соотношение частот позволяет реализовать одно из важнейших свойств  модуляции: управляемый переноc спектра низкочастотного колебания в область высоких частот.

Модуляция осуществляется в устройствах модуляторах. При модуляции на вход модулятора подаются сигналы:

  •  u(t) — модулирующий, данный сигнал является информационным и низкочастотным;
  •  S(t) — модулируемый (несущий), данный сигнал является неинформационным и высокочастотным;
  •  Sм(t) — модулированный сигнал, данный сигнал является информационным и высокочастотным.

В данной работе в качестве несущего сигнала используется гармоническое колебание. При этом модуляция называется аналоговой или непрерывной.

При модуляции гармонических колебаний по закону передаваемого сообщения c(t) изменяется один из параметров гармонического колебания

так что в данном случае возможны три вида модуляции:  

  •  амплитудная модуляция (АМ): изменяется пропорционально c(t) амплитуда A гармонического колебания;

Особенностью модулированного сигнала в данном случае является наличие в спектре двух боковых полос несущих одинаковую информацию. Подавление одной из полос позволяет уменьшить спектр модулированного сигнала. Модуляция, при которой формируется модулированный сигнал с одной боковой полосой (верхней или нижней) называется однополосной.

  •  частотная модуляция (ЧМ): изменяется частота ;
  •  фазовая модуляция (ФМ): изменяется начальная фаза.  

В ходе выполнения лабораторной работы будем изучать свойства модуляции гармонических колебаний путем изменения типа гармонической модуляции, частоты и отношения сигнал – шум и последующего анализа полученных результатов.

  1.  Амплитудная модуляция
    1.  Двухполосная амплитудная модуляция

Схема двухполосной амплитудной модуляции представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема двухполосной амплитудной модуляции

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Осциллограммы для двухполосной амплитудной модуляции при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 0

Из сравнения осциллограмм 2 и 3 на рисунке 3 видно, что сигнал на выходе канала связи заметно искажён, поэтому после демодуляции мы получили сигнал, сильно отличающийся от исходного моделирующего сигнала, а также от моделированного сигнала (см. осциллограммы 1, 4 и 2 на рисунке 3). Искажение сигнала на выходе канала связи вызвано действующими на него помехами.

  1.   Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Осциллограммы для двухполосной амплитудной модуляции при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 4 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала не искажён, влияние помех незначительно. Однако после демодуляции мы получили сигнал, близкий по форме к моделированному (см. осциллограммы 4 и 2 на рисунке 4), но отличающийся от исходного моделирующего сигнала (см. осциллограмму 1 на рисунке 4), так как в спектре модулированного сигнала в данном случае присутствуют две боковые полосы, несущие одинаковую информацию.

 

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 5. Они аналогичны осциллограммам, представленным на рисунке 3. 

Рисунок 5 – Осциллограммы для двухполосной амплитудной модуляции при частоте 100 и отношении сигнал – шум - 0

Из сравнения осциллограмм на рисунках 3 и 5 видно, что моделированный сигнал на выходе канала связи не зависит от частоты, наблюдается лишь незначительное изменение демоделированного сигнала.

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Осциллограммы для двухполосной амплитудной модуляции при частоте 10 и отношении сигнал – шум – 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 11 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала связи не искажён. Однако после демодуляции мы получили сигнал, отличный от исходного моделирующего сигнала (см. осциллограмму 1 на рисунке 6).

Анализ осциллограмм, представленных на рисунках 4 и 6, показывает, что сигнал на выходе канала связи остается неискажённым вне зависимости от выбора частоты при постоянном достаточно большом отношении сигнал-шум. В обоих случаях демодулированный сигнал близок по форме к моделированному, однако отличен от исходного моделирующего сигнала.

  1.  Однополосная амплитудная модуляция

Схема однополосной амплитудной модуляции представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема однополосной амплитудной модуляции

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Осциллограммы для однополосной АМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 0

Получили результаты, аналогичные результатам для двухполосной амплитудной модуляции при тех же самых параметрах.

Из сравнения осциллограмм 2 и 3 на рисунке 8 видно, что сигнал на выходе канала связи заметно искажён, поэтому после демодуляции мы имеем сигнал, сильно отличающийся от исходного моделирующего сигнала, а также от моделированного сигнала (см. осциллограммы 1 и 4 на рисунке 8). Искажение сигнала на выходе канала связи вызвано действующими на него помехами.

  1.   Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Осциллограммы для однополосной АМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 9 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала связи не искажён, влияние помех незначительно. Поэтому после демодуляции мы получили сигнал, близкий к исходному моделирующему сигналу (см. осциллограмму 1 на рисунке 9).

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 100.

Рисунок 10 – Осциллограммы для однополосной АМ при частоте 100 и отношении сигнал – шум – 0

Анализ осциллограмм на рисунках 8 и 10 показывает, что изменение частоты приводит к изменению моделированного сигнала, но при этом сигнал на выходе канала связи остается искажённым.

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Осциллограммы для однополосной АМ при частоте 100 и отношении сигнал – шум – 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 11 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала связи не искажён. Однако после демодуляции мы получили сигнал, отличный от исходного моделирующего сигнала (см. осциллограмму 1 на рисунке 11).

Анализ осциллограмм, представленных на рисунках 9 и 11, показывает, что сигнал на выходе канала связи остается неискажённым вне зависимости от выбора частоты при постоянном достаточно большом отношении сигнал-шум, однако при высокой частоте демодулированный сигнал близок к исходному, а при низкой – нет.

  1.  Частотная модуляция

Схема частотной модуляции (ЧМ) представлена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Схема ЧМ

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 13.

Рисунок 13 – Осциллограммы для ЧМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 0

Из сравнения полученных осциллограмм 2 и 3 на рисунке 13 видно, что сигнал на выходе канала связи заметно искажён, поэтому после демодуляции мы имеем сигнал, сильно отличающийся от исходного моделирующего сигнала (см. осциллограммы 1 и 4 на рисунке 13). Искажение сигнала на выходе канала связи вызвано действующими на него помехами.

  1.   Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 14.

Рисунок 14 – Осциллограммы для ЧМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 14 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала связи не искажён, влияние помех незначительно. Поэтому в результате демодуляции мы получили сигнал, близкий к исходному моделирующему сигналу (см. осциллограмму 1 на рисунке 14).

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 15.

Рисунок 15 – Осциллограммы для ЧМ при частоте 100 и отношении сигнал – шум - 0

Анализ осциллограмм на рисунках 13 и 15 показывает, что изменение частоты приводит к изменению моделированного сигнала, но при этом сигнал на выходе канала связи остается искажённым.

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 16.

Рисунок 16 – Осциллограммы для ЧМ модуляции при частоте 100 и отношении сигнал – шум – 50

Осциллограммы, представленные на рисунках 14 и 16, показывают, сигнал на выходе канала связи остается неискажённым, а демодулированный сигнал совпадает с исходным модулирующим сигналом, вне зависимости от выбора частоты, если при этом установлено достаточно большое отношение сигнал-шум.

  1.  Фазовая модуляция

Схема фазовой модуляции (ФМ) представлена на рисунке 17.

Рисунок 17 – Схема ФМ

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 18.

Рисунок 18 – Осциллограммы для ФМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 0

Из сравнения полученных осциллограмм 2 и 3 на рисунке 18 видно, что сигнал на выходе канала связи заметно искажён, поэтому после демодуляции мы имеем сигнал, сильно отличающийся от исходного моделирующего сигнала (см. осциллограммы 1 и 4 на рисунке 18). Искажение сигнала на выходе канала связи вызвано действующими на него помехами.

  1.   Установим следующие параметры:
  •  Частота – 300;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 19.

Рисунок 19 – Осциллограммы для ФМ при частоте 300 и отношении сигнал – шум - 50

Осциллограммы 2 и 3 на рисунке 19 идентичны. Это означает, что сигнал на выходе канала связи не искажён, влияние помех незначительно. В результате демодуляции мы получили сигнал, близкий по форме к исходному моделирующему сигналу.

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 0.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 20.

Рисунок 20 – Осциллограммы для ФМ при частоте 100 и отношении сигнал – шум - 0

Анализ осциллограмм на рисунках 18 и 20 показывает, что изменение частоты приводит к изменению моделированного сигнала, но при этом сигнал на выходе канала связи остается искажённым.

  1.  Установим следующие параметры:
  •  Частота – 100;
  •  отношение сигнал – шум - 50.

Получим виртуальные осциллограммы, которые представлены на рисунке 21.

Рисунок 21 – Осциллограммы для ФМ модуляции при частоте 100 и отношении сигнал – шум – 50

Анализ осциллограмм, представленных на рисунках 19 и 21, показывает, что сигнал на выходе канала связи остается неискажённым вне зависимости от выбора частоты при постоянном достаточно большом отношении сигнал-шум, однако при высокой частоте демодулированный сигнал более близок к исходному, чем при низкой.


  1.  Анализ полученных результатов

Демодулированный сигнал по форме приближается к исходному модулирующему сигналу при увеличении отношения сигнал-шум.

При установке достаточно высокого постоянного отношения сигнал-шум сигнал на выходе канала связи остается неискажённым вне зависимости от выбора частоты во всех видах модуляции. В ЧМ и ФМ демодулированный сигнал близок к исходному на любых частотах, однако его качество улучшается при увеличении частоты. В однополосной АМ при высокой частоте демодулированный сигнал близок к исходному, а при низкой – нет.


  1.  Вывод

В данной лабораторной работе мы рассмотрели представленные виды модуляции и проанализировали изменение формы исходного моделирующего сигнала после демодуляции в зависимости от частоты и отношения сигнал – шум. Оценили действие помех и искажений при прохождении сигналом канала связи.

Выбор типа модуляции зависит от решаемой задачи и от характеристик канала (полосы пропускания, ослабления сигнала и т.д.). Для получения нужных выходных характеристик канала изменяем тип модуляции сигнала и отношение сигнал – шум.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80420. Изучение особенностей адаптации к роли матери у женщин, имеющих детей разного возраста 731.5 KB
  Важность материнского поведения для развития ребенка его сложная структура и путь развития множественность культурных и индивидуальных вариантов а также огромное количество современных исследований в этой области позволяют говорить об особой актуальности изучения материнства...
80421. ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ОБЛІК РОЗРАХУНКІВ З ОПЛАТИ ПРАЦІ (НА МАТЕРІАЛАХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ПІДПРИЄМСТВ БЕРЕЗАНСЬКОГО РАЙОНУ) 1.56 MB
  Актуальність даного питання посилюється ще й тим, що в сучасних умовах здійснюється адаптація існуючої системи обліку та організації праці відповідно до міжнародних стандартів, впроваджуються нові методики організації обліку оплати праці на підприємствах.
80422. Развитие интеллектуальных умений при обучении математике (на примере умений анализировать, синтезировать, алгоритмизировать) 526 KB
  Чтобы учащиеся могли глубже осознать междисциплинарные связи, понять возможность переноса результатов с одного учебного предмета на другой, у них не должно создаваться впечатления, будто каждый предмет призван решать свои, отдельные от других дисциплин, задачи.
80423. Разработка алгоритма изготовления детали «Втулка-регулирующая» 862 KB
  Простейшие токарные станки были известны еще в глубокой древности. Эти станки были весьма примитивны по конструкции: заготовка вращалась от ножного привода, а режущий инструмент приходилось держать в руках. Работа на таких станках была непроизводительной, утомительной и неточной.
80424. Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на базе технологии СЦИ 2.27 MB
  Данная дипломная работа заключается в разработке схемы проектирования и технической реализации корпоративной сети связи, на основе технологии СЦИ, с целью создания каналов связи высокого качества между 11-ми объектами, расположенными на территории Волгоградской области.
80425. Разработка финансовой модели проекта птичника на ЗАО «Агрофирма Боровская» 859 KB
  Необходимость существенного повышения уровня и качества жизни населения выдвигает в качестве неотложной задачи ускорение формирования нового агропромышленного производства на основе модернизации и ускоренного развития инновационных процессов, совокупности последовательно осуществляемых...
80426. СОЗДАНИЕ МОБИЛЬНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО РЕСУРСА 143 KB
  В рамках данной дипломной работы будет описан процесс создания мобильной версии информационного ресурса Яковлевской центральной детской библиотеки в городе Строитель ориентированной в частности на учащихся средних школ Яковлевского района Белгородской области.
80427. Принцип разделения властей и его реализация к Конституции Российской федерации 1993-го года 127 KB
  Суть данного принципа заключается в том, чтобы не допустить узурпации власти в руках главы одной ветви власти, чтобы размеренно, путём системы сдержек и противовесов, одна ветвь власти влияла на другую, контролировала и выявляла недостатки в управлении, взаимодействовала, чтобы один орган не оказался таком положении...