ניסוי 6
גילוי אות מאופנן תנופה
מטרת הניסוי:
לגלות אות מידע מתוך אות מאופנן תנופה.
רקע תיאוריטי:
* אפנון תנופה היא שיטה אשר משנים בה את תנופת גל הנושא לפי שינויי אות המידע . פעולת האפנון מתבצעת על ידי שימוש בשני אותות :
- גל הנושא :
(c(t) =Ac*cos(Wct
- אות המידע :
(x(t) =Am*cos(Wmt
שיטת אפנון התנופה מתבססת על שינויי תנופתו של גל הנושא בהתאם לשינויי אות המידע שאותו רוצים לשדר ,
כך שמתקבל אות מאופנן בעל הנוסחה בהאה :
XAM(t) = ( Ac + Am*cos*(ωm*t))*cosωc*t
* תפקיד המקלט: תפקידו של המקלט במערכת תקשורת הוא לקלוט את השידור בו אנו מעוניינים, באיכות גבווה. מקלט חייב להבטיח כמה תכונות בסיסיות :
- הגברה.
- סינון.
-גילוי.
* גילוי אות: זה שחזור אות המידע מתוך האות המאופנן הנקלט.
האות הנקלט הוא אות מאופנן ואות המידע "מםתתר" בתוכו ולכן צריך להפריד בין אות המידע וגל הנושא (להוציא את אות המידע מתוך האות המאופנן).
* גלאי: זהו הרכיב שבעזרתו מתבצעת פעולת הגילוי. תפקידו של הגלאי הוא לשחזר את אות המידע מתוך האות המאופנן. המוצא של הגלאי הוא אות מידע؛ האות הזה צריך להיות דומה ככל האפשר לאות המידע ששודר באות המאופנן במשדר(נאמנות גבוהה)
* הגלאי בנוי מדיודה D , נגד R וקבל C.
הדיודה: תפקידה להעביר רק את החלק החיובי של האות שבמבוא ,שהוא אות מאופנן באפנון תנופה (AM).
הנגד: דרכו הקבל מתפרק כאשר הדיודה חוסמת (לא מעבירה מתח לקבל).קבוע הזמן של פריקת הקבל תלוי בגודל
הנגד והקבל.
הקבל: הקבל נטען דרך הדיודה ומתפרק דרך הנגד.המתח המתקבל עליו היא צורת המעטפת של אות המבוא . עם הנגד
הוא קובע את ערכה של הפריקה.
* שיקולי תכנון של גלאי מעטפת:
כאשר קבוע הזמן של פריקת הקבל קטן מאוד ביחס לזמן המחזור של גל הנושא (Fc או Fif) הקבל יספיק להתפרק בין
כל שני שיאים עוקבים של גל הנושא , ולא יעקוב אחר מתח השיאים , ולכן קבוע הזמן של פריקת הקבל חייב להיות
גדול מאוד בייחס לגל הנושא בכדי שלא יוכל להתפרק בין שני שיאים עוקבים . התדר המתקבל במבוא הגלאי הוא Fif
ואז התנאי שחייב קבוע הזמן לקיים אותו הוא:
R* C = קבוע הזמן >> 1/ Fif
מצד שני קבוע הזמן לא יכול להיות גדול מאוד, מפני שאנו מעוניינים שמתח הקבל יספיק לעקוב אחר שינויים של אות המידע , ולכן קבוע הזמן צריך להיות קטן מאוד ביחס לזמן המחזור של אות המידע.
R* C = קבוע הזמן << 1/ Fm
- בחירת קבוע זמן מתאים מביא לגילוי נכון של אות המידע מתוך האות המאופנן , ומקבלים אות נאמן לאות ששודר ככל האפשר.
הכנה לניסוי
טרם תחילת הניסוי צריך עלינו להרכיב מעגל אפנון AM על מנת לקבל אות מאופנן AM .
כדי להרכיב את המעגל אנו נעזרים בערכה שמופיעה באיור 1 , וגם במשקף תנודות שמופיע באיור 2 .
איור 1
איור 2
אנו מקבלים את גל הנושא שבתר גבוה ואת אות המידע שבתדר נמוך מ- MASTER SIGNALS ,ואת המתח הישר אנו מקבלים מ-VARIABLE DCV (ראה איור3).
איור 3
בנוסחת אפנון התנופה יש שתי פעיליות מתמטיות בין האותות שהן הכפלה וחיבור:
-כדי לעשות את פעולת החיבור יש להשתמש ב-ADDER .
-כדי לעשות את פעולת ההכפלה יש להשתמש ב-MULTIBLIER .
(ראה איור 4)
איור 4
צעדים להרכבת מעגל אפנון AM :
1. נכין את ערכת התקשורת ונחבר אותה למקור מתח .
2. מרכיבים את משקף התנודות ונודא ש:
-הבורר של משקף העירור במשקף התנודות מכוון ל-ch 1.
-ממקמים את כפתור הבקרה של אופן הפעולה ל-ch1 במשקף התנודות .
3. מרכיבים את מבוא ch1 למבוא הDC
4. מסבבים את הבורר של הגבר המסכם (g,G ) עד הסוף כנגד כיוון השעון .
5. מסבבים את בורר מקור המתח המשתנה עד הסוף כנגד כיוון השעון.
6. מחברים את המעגל המתואר באיור 5 הנ''ל.
*מחברים את ההדק השחור של משקף התנודות לאדמה של הערכה (GND) .
איור 5
7.ממקמים את ch1 האנכי במשקף למתח 0.5 משבצת.
8.ממקמים בערת בורר המיקום האנכי של הערוץ הראשון ,את האות לאמצע הקוו האנכי במסך של משקף התנודות .
9.במהלך הצפייה במםך מםבבים את הבורר של הגבר המסכם( g) עם כיוון השעון עד שיגיע למתח 1v.
10.במהלך הצפייה במםך מםבבים את הבורר של הגבר המסכם( G)עם כיוון השעון עד שיגיע ל-1 אמפליטודה.
11.נחבר את המעגל כמתואר באיור6.
איור6
12.ממקמים את ה-mode של משקף התנודות למצב ALT .
13.ממקמים את ch2 האנכי במשקף למתח 1v במשבצת.
14.משתמשים בבורר המיקום האנכי של הערוץ הראשון כדי שנוכל להשוות בין המידע לבין המעטפת של האות המאופנן תנופה .
* הצעדים הבאים מאפשרים לנו לראות איך נראה אות מאופנן בעזרת אות דיבור
15.מנתקים את אות ה-SIN בעל 2khz מיחידת האותות המרכזיות(master signals) המחוברות לכניסה A של המסכם.
16.מחברים את הנקודה A למוצא יחידת הדיבור המתואר באיור למטה.
17. מכווננים את בורר הזמן של משקף התנודות ל-2 MS למשבצת.
איור 7
18. מדברים במיקרופון ומצפים במסך של משקף התנודות .
19.מחזירים את בורר הזמן ל-0.1MS למשבצת .
20.מנתקים את המיקרופון מכניסה A של המסכם ומחברים בחזרה את הנקודה A לאות ה-SIN של 2khz .
21.משנים בהדרגתיות את התנופה של אות המידע על ידי סיבוב הבורר G שמלה וימינה כדי לציין את השפעת שינוי זה על האות המאופנן.
מהלך הניסוי :
1-הרכבת מעגל אפנון AM ע''מ לקבל אות מאופנן AM .
2- נחבר את המעגל המתואר באיור שהוא בעצם אפנון AM .
3-נסובב את כל הבוררים לצד שמלי.
איור8
4-נשנה את כיוון G עם כיוון השעון עד שנשיג (VP-P1 (0.5,-0..5 .
5-נשנה את כיוון השעון כך שנשיג גורם אפנון 0.5 .
0.5 =m =Am/Ac
מכאן יוצא ש:- Am=1, Ac=2
6-גילוי אות המידע מהאות המאופנן.
7-נחבר את המעגל שבאיור9.
איור 9
8-מראים את אות המוצא ביחס לאות המאופנן שאחרי המכפל.
9-מגדילים את עוצמת אות המידע באופן קבוע כדי להבחין בשינויים באות המוצא של הגלאי .
תוצאות
אות מאופנן
איור 10
אות דיבור
איור 11
אות מאופנן אחרי קטימה
איור 12
אות אחרי גילוי
איור 13
השוואה בין האות המאופנן לבין האות המגולה
*כאשר m=1
איור 14
השוואה בין האות המאופנן לבין האות המגולה
*כאשר m גדול מ-1 (אפנון יתר)
איור 15
מסקנות
* כאשר גורם האפנון שווה ל-1 או קטן ממנו אנו מקבלים אות מידע במוצא הגלאי שזהה לצורת המעטפת של האות המאופנן(ראה איור 14), ומקבלים אות זהה לאות המידע המקורי.
* באפנון יתר (כאשר גורם האפנון גדול מ-1) אנו מגיעים למצב לא רצוי,כלומר אנו מקבלים במוצא הגלאי אות הזהה למעטפת האות המשודר ,אלא שבמקרה זה מעטפת האות המשודר איננה זהה לאות המאפנן (אות המידע).
לכן, במצב זה לא נקבל בגלאי אות זהה לאות המידע.
