Лабораторный комплекс "Теория электрической связи"

Модуль «Дискретизация сигналов» предназначен для изучения особенностей дискретизации сигналов (теорема Котельникова) и состоит из узлов:

• Микропроцессорного генератора сигналов дискретизации (3 кГц, 6 кГц, 12 кГц, 24 кГц, 32 кГц, 48 кГц).
• Дискретизатор и схема выборки-хранения отсчетов непрерывного сигнала.
• Линейки из трех активных фильтров нижних частот высокого порядка с полосой пропускания (по уровню -3dB) 3 кГц, 6 кГц и 12 кГц.

На модуле расположены

• Индикаторы контроля питающих напряжений сменного блока.
• Разъем подачи питающих напряжений на сменный блок.
• Коаксиальный контакт входа сигнала, подлежащего дискретизации.
• Коаксиальный контакт контроля выхода генератора сигналов дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 3 кГц сигнала дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 6 кГц сигнала дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 12 кГц сигнала дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 24 кГц сигнала дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 32 кГц сигнала дискретизации.
• Кнопка и контрольный индикатор установки частоты 48 кГц сигнала дискретизации.
• Коаксиальный контакт выхода схемы выборки-хранения уровней сигналов.
• Коаксиальный контакт выхода фильтра нижней частоты (ФНЧ1) с полосой среза 3 кГц.
• Коаксиальный контакт выхода фильтра нижней частоты (ФНЧ2) с полосой среза 6 кГц.
• Коаксиальный контакт выхода фильтра нижней частоты (ФНЧ3) с полосой среза 12 кГц.

Сменный блок «Модулятор демодулятор» предназначен для проведения исследования помехоустойчивости систем связи с амплитудной и частотной модуляцией. В состав сменного блока входят:

• Амплитудный модулятор на базе высокочастотного генератора гармонических сигналов;
• Частотный модулятор на базе управляемого по частоте генератора гармонических колебаний (генератора, управляемого напряжением - ГУН);
• Устройств моделирования аддитивного воздействия шума в канале связи, реализованных в виде линейных суммирующих устройств сложения шумовой компоненты и модулированного сигнала.
• Детекторных устройств широкополосного амплитудного детектора и широкополосного линейного частотного детектора;
• Фильтров нижних частот, выделяющих низкочастотные информационные составляющие продетектированных сигналов.

На панели сменного блока «Модулятор демодулятор» расположены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений сменного блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на сменный блок;
• Коаксиальный контакт входов частотного и амплитудного модуляторов для подачи низкочастотного сигнала;
• Регулятор уровня амплитудно-модулированного сигнала;
• Регулятор уровня частотно-модулированного сигнала;
• Коаксиальный контакт выхода амплитудного модулятора;
• Коаксиальный контакт выхода частотного модулятора;
• Коаксиальные контакты входа шума линейных сумматоров (подключаются к генератору шума);
• Коаксиальный контакт выхода сумматора канала амплитудно-модулированного сигнала;
• Коаксиальный контакт выхода сумматора канала частотно- модулированного сигнала;
• Коаксиальный контакт выхода амплитудного детектора;
• Коаксиальный контакт выхода частотного детектора;
• Коаксиальный контакт выхода фильтра нижних частот сигнала амплитудного детектора;
• Коаксиальный контакт выхода фильтра нижних частот сигнала частотного детектора.

Сменный блок «Преобразование сигнала в нелинейных цепях» предназначен для исследования эффектов изменения формы и спектра сигналов нелинейной безинерционной цепью, нелинейное резонансное усиление, умножение частоты, преобразование частоты, амплитудную модуляцию и детектирование АМ сигналов. Блок состоит из функциональных узлов:

• Усилительный каскад на двухзатворном полевом транзисторе с активной, реактивной и смешанной нагрузкой;
• Независимые источники смещения рабочих точек затворов с цифровыми индикаторами текущего напряжения смещения;
• Амплитудного детектора с активной и активно -емкостной нагрузкой.

На панели блока «Преобразование сигнала в нелинейных цепях» размещено:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Цифровой индикатор контроля напряжения смещения первого затвора транзистора;
• Регулятор установки напряжения смещения первого затвора транзистора;
• Цифровой индикатор контроля напряжения смещения второго затвора транзистора;
• Регулятор установки смещения напряжения второго затвора транзистора
• Коаксиальные входы сигналов первого затвора транзистора;
• Коаксиальные входы сигналов второго затвора транзистора;
• Коаксиальный контакт нагрузки транзисторного каскада;
• Переключатель включения активной нагрузки транзисторного каскада;
• Переключатель включения резонансной нагрузки транзисторного каскада;
• Регулятор сопротивления нагрузки амплитудного детектора;
• Переключатели емкостей нагрузки амплитудного детектора;
• Коаксиальный контакт выхода нагрузки амплитудного детектора.

Сменный блок «Частотный модем» предназначен для изучения особенностей частотной модуляции и демодуляции сигналов. В состав блока входят функциональные блоки:

• Частотный модулятор на RC генераторе с полевыми транзисторами в фазобалансной цепи (Генератор Управляемый Напряжением);
• Частотный детектор повышенной линейности.

На панели блока «Частотный модем» расположены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Коаксиальный контакт входа частотного модулятора;
• Коаксиальный контакт выхода частотного модулятора;
• Коаксиальный контакт выхода частотного детектора.
• Контакт входа постоянного напряжения управления генератора частотного модулятора (для исследования регулировочной характеристики);
• Контакт общей цепи блока (земля).

Блок «Исследование LC и RC автогенераторов» предназначен для исследования особенностей генерирования гармонических колебаний классических генераторов: LC автогенератора, реализованного по схеме Клаппа и RC автогенератора с мостом Вина.

На панели «Исследование LC и RC автогенераторов» расположены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Коаксиальный контакт резонансной цепи LC автогенератора;
• Коаксиальный контакт выхода LC автогенератора;
• Переключатель включения дополнительной емкости резонансной цепи автогенератора;
• Кнопка разрыва цепи обратной связи LC и RC автогенератора;
• Коаксиальный контакт выхода RC автогенератора;
• Регулятор установки частоты RC автогенератора;
• Регулятор установки усиления цепи обратной связи RC автогенератора.

Блок «Линейные и нелинейные звенья» предназначен для исследования процессов преобразования сигналов в линейных и нелинейных цепях. Сменный блок состоит из следующих функциональных узлов:

• Фильтра нижних частот с различной полосой пропускания;
• Полосового фильтра;
• Амплитудного детектора;
• Амплитудного ограничителя на встречных диодах;
• Двухстороннего стабилитрона;
• Пятиканального линейного сумматора с фазоинвертерами (для исследования процесса синтеза сигнала из когерентных гармонических составляющих).

На передней панели блока «Линейные и нелинейные звенья» расположены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Коаксиальные контакты входа линейки фильтров;
• Коаксиальный контакт выхода первого фильтра нижних частот;
• Коаксиальный контакт выхода второго фильтра нижних частот;
• Коаксиальный контакт выхода полосового фильтра;
• Коаксиальные контакты входа линейки нелинейных цепей;
• Коаксиальный контакт выхода амплитудного детектора «одностороннее ограничение по напряжению»;
• Коаксиальный контакт выхода амплитудного ограничителя «двустороннее ограничение по напряжению»;
• Коаксиальный контакт выхода двухстороннего стабилитрона «искажение «ступенька»»;
• Коаксиальный контакт первого канала линейного сумматора;
• Переключатель фазоинвертора первого канала линейного сумматора. Верхнее положение соответствует инверсии сигнала (180º), нижнее – отсутствие инверсии (0º).
• Коаксиальный контакт второго канала линейного сумматора;
• Переключатель фазоинвертора второго канала линейного сумматора. Верхнее положение соответствует инверсии сигнала (180º), нижнее – отсутствие инверсии (0º).
• Коаксиальный контакт третьего канала линейного сумматора;
• Переключатель фазоинвертора третьего канала линейного сумматора. Верхнее положение соответствует инверсии сигнала (180º), нижнее – отсутствие инверсии (0º).
• Коаксиальный контакт четвертого канала линейного сумматора;
• Переключатель фазоинвертора четвертого канала линейного сумматора. Верхнее положение соответствует инверсии сигнала (180º), нижнее – отсутствие инверсии (0º).
• Коаксиальный контакт пятого канала линейного сумматора;
• Переключатель фазоинвертора пятого канала линейного сумматора. Верхнее положение соответствует инверсии сигнала (180º), нижнее – отсутствие инверсии (0º).
• Коаксиальный контакт выхода линейного сумматора.

Блок «Модуль «ЦАП и АЦП» предназначен для исследования особенностей аналого-цифрового и цифроаналогового линейного преобразования и состоит из следующих функционально-законченных модулей:

1. Модуль ручного ввода данных, состоящий из наборного поля из восьми переключателей с индикаторами, задающими восьмиразрядную кодовую комбинацию;
2. Аналого-цифровой восьмиразрядный преобразователь с линейной характеристикой преобразования, двумя видами входа (открытый и закрытый) и индикаторами состояний разрядов выходной комбинации;
3. Цифроаналоговый восьмиразрядный преобразователь с переключением стандарта выходного сигнала: однополярный и двуполярный.
4. Фильтр нижних частот с переключаемой постоянной времени (полосой среза).

На модуле «ЦАП и АЦП» расмещены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Разъем входа АЦП (подается восьмиразрядная комбинации с Поля ввода данных или с АЦП).
• Переключатель стандарта выходного сигнала ЦАП в положение «Двуполярный выход» или «Однополярный выход».
• Коаксиальный контакт выхода Цифроаналогового преобразователя;
• Переключатель постоянной времени Фильтра низкой частоты;
• Коаксиальный контакт выхода Фильтра нижних частот;
• Контакт открытого входа АЦП для подачи постоянного напряжения и исследования амплитудной характеристики;
• Контакт общей цепи блока (земля);
• Коаксиальный контакт открытого входа АЦП для подачи переменного напряжения сигнала;
• Переключатель входов АЦП.
• Линейка индикаторов контроля восьмиразрядной кодовой комбинации на выходе Аналого-цифрового преобразователя;
• Разъем цифрового выхода АЦП;
• Линейка переключателя установки восьмиразрядной кодовой комбинации Поля ввода данных.
• Линейка индикаторов контроля набранной восьмиразрядной кодовой комбинации Поля ввода данных;
• Разъем цифрового выхода Поля ввода данных.

Сменный блок «Помехоустойчивое кодирование» предназначен для исследования принципов работы кодера и декодера циклического кода избыточного кодирования и состоит из следующих узлов:

• Наборное поле переданного сообщения;
• Кодер передаваемого сообщения;
• Наборное поле моделирования побитной ошибки переданного сообщения;
• Частотный манипулятор переданного сообщения
• Устройство суммирования переданной частотной манипуляции и аддитивного белого шума;
• Демодулятор принятого сообщения;
• Декодер принятого сообщения с исправлением ошибки;
• Индикатор принятого сообщения;
• Статистический счетчик количества бит отправленных сообщений;
• Статистический счетчик количества ошибочных бит в принятых сообщениях.

На блоке «Помехоустойчивое кодирование» размещены:

• Индикаторы контроля питающих напряжений блока;
• Разъем подачи питающих напряжений на блок;
• Индикаторы контроля логических состояний четырехразрядной комбинации переданного сообщения;
• Переключатели установки комбинации D0-D3 подлежащей передаче;
• Индикаторы контроля состояния кодирующего устройства;
• Индикаторы контроля побитных ошибок, вносимых в передаваемое сообщение;
• Переключатели установки побитной ошибки Е0-Е6 вносимых в передаваемое сообщение;
• Коаксиальный контакт контроля сигнала передаваемого сообщения;
• Переключатель установки источника тактовых сигналов - ручное тактирование или от встроенного тактового генератора;
• Кнопка ручного запуска одиночных тактовых импульсов;
• Коаксиальный контакт выхода «Синхронизация» для внешней синхронизации осциллографа;
• Коаксиальный контакт контроля, модулированного по частоте информационного сигнала;
• Коаксиальные контакты «Шум» подачи сигнала белого шума от внешнего генератора;
• Коаксиальный контакт контроля сигнала в моделируемом канале связи;
• Коаксиальный контакт контроля формы сигнала на выходе частотного демодулятора;
• Индикатор статистического Счетчика количества отправленных бит в группе переданных сообщений;
• Кнопка «Старт/стоп» запуска и остановки счета статистических Счетчика количества отправленных бит и Счетчика количества ошибок.
• Индикатор статистического Счетчика ошибок в битах группы принятых сообщений;
• Кнопка «Сброс», обнуляющий показания Счетчика количества отправленных бит и Счетчика количества ошибок.
• Индикаторы контроля состояния декодирующего устройства;
• Индикаторы контроля логических состояний четырехразрядной комбинации принятого сообщения;
• Переключатель режима работы кодирующего устройства - данные передаются напрямую, без кодирования или данные кодируются кодом.

Лабораторные работы

1. Исследование спектрального состава гармонических и импульсных сигналов
2. Исследование процессов дискретизации и восстановления непрерывных сигналов
3. Исследование амплитудного модулятора
4. Исследование частотного модулятора
5. Исследование помехоустойчивости систем связи с амплитудной и частотной модуляцией
6. Исследование преобразования формы и спектра сигналов нелинейными цепями
7. Исследование работы смесителя на двухзатворном полевом транзисторе и амплитудного детектора
8. Исследование принципов работы частотного модема
9. Исследование LC автогенератора
10. Исследование RC- автогенератора c мостом Вина
11. Исследование линейных избирательных цепей
12. Исследование нелинейных цепей
13. Исследование аналого-цифрового преобразования
14. Исследование цифро-аналогового преобразования
15. Исследование принципов работы кодера и декодера циклического кода
16. Исследование помехоустойчивости циклического кода