Генератор шума

 

Часть В – Настройка канала шума и  детектора огибающей

Следующая часть  эксперимента предполагает создание детектора  огибающей и подключение его  к АМ модулятору через канал с ограниченной пропускной способностью. Шум не добавляется на этом этапе, но он легко может быть добавлен позже.

22. Измените  схему, как показано на рисунке  3.

Схема, изображенная на рисунке 3, может быть представлена блок-схемой на рисунке 4. Adder (Сумматор) и Модуль Канала Связи (CHANNEL BPF (КАНАЛ ТИПА“ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР”) предназначен для моделирования беспроводного канала связи, например, спутниковой связи, радиовещания или телевидения.) используются для моделирования каналов с ограниченной пропускной способностью, которые также могут быть зашумлены. Диод и RC ФНЧ из модуля Утилиты реализуют детектор огибающей, в то время как дополнительный RC ФНЧ используется для фильтрации любых оставшихся частот.

23. Установите  элемент управления осциллографа Coupling в положение AC.

24. Сравните  сигнал сообщения с демодулированным  сигналом.

Примечание: Два  сигнала должны быть практически  идентичными, исключая небольшой сдвиг  по фазе.

25. Поверните  элемент управления Gain (Коэффициент усиления) модуля Amplifier (Усилитель) против часовой стрелки до упора (в минимальное положение).

26. Не надевая  наушников, подключите их к  модулю Amplifier (Усилитель)

27. Оденьте наушники.

28. Установите  элемент управления Gain  (Усиление) модуля Amplifier (Усилитель) так, чтобы получить комфортный уровень громкости.

29. Внимательно  слушайте сигнал, чтобы определить  дополнительные сигналы кроме  синусоиды 2 кГц.

 

Часть С – Влияние белого шума на детектор огибающей

Следующая часть  эксперимента позволит вам увидеть и услышать влияние белого шума на выход детектора огибающей. Также вы оцените влияние шума для последующего сравнения с детектором произведения для АМ сигнала.

30. Измените  схему, как показано на рисунке  5.

Схема, изображенная на рисунке 5, может быть представлена блок-схемой на рисунке 6. Модуль Генератора Шума генерирует белый шум трех уровней: -20 дБ, -6 дБ, 0 дБ. Как можно видеть, вы начнете с самого минимального уровня шума в -20 дБ.

31. Посмотрите  и послушайте демодулированный  сигнал и запишите эффекты влияющие на форму и звук сигнала.

32. Переключите  шумовой вход с Генератора  Шума в модуле Adder (Сумматор) с положения в -20 дБ в положение -6 дБ.

33. Запишите  эффекты увеличения шума на  форму и звук демодулированного  сигнала.

34. Переключите  шумовой вход с Генератора Шума в модуле Adder (Сумматор) с положения в -6 дБ в положение -0 дБ и повторите пункт 33.

Вопрос 1

Что добавляет  белый шум в звуковой АМ сигнал на выходе детектора огибающей?

Вопрос 2

Почему тон  синусоиды 2 кГц еще слышно, когда  уровень шума в -6дБ и 0дБ вызывает сильное искажение формы сигнала?

В следующей  части эксперимента требуется количественно  оценить влияние шума на получаемые на выходе данные.

35. Верните уровень  шума в положение -20 дБ.

36. Перенастройте  осциллограф:

• Trigger Type в положение Immediate
• Timebase в положение 5ms/div

37. Разъедините  между собой модуль Опорных  Сигналов (Masters Signal) 2кГц синусоида и вход А модуля Сумматор.

Примечание: Это удаляет сигнал сообщения со входа модулятора и выхода демодулятора.

38. Измерьте среднеквадратичное значение напряжения (RMS) шума на выходе демодулятора и запишите это значение в таблицу 1.

Примечание: Осциллограф производит непосредственное измерение среднеквадратичных значений (RMS)

Примечание: Измерения будут немного варьироваться, поэтому выбрите значения в середине диапазона

39. Соедините  между собой модуль Опорных  Сигналов (Masters Signal) 2кГц синусоида и вход А модуля Сумматор.

40. Измерьте  среднеквадратичное значение напряжения (RMS) комбинированного сигнала и шума на выходе демодулятора и запишите это значение в таблицу 1.

41. Высчитайте  и запишите отношение сигнал-шум,  используя следующую формулу:

42. Переведите  значение SNR в децибелы и запишите это значение в таблицу.

43. Повторите  пункты 37-42 для уровней шума в -6 дБ и 0дБ.

Вопрос 3. Что  происходит с отношением сигнал-шум при увеличении уровня шума, в то время как уровень сигнала остается постоянным?

 

Часть D - Настройка канала шума и детектора произведения

Следующая часть  эксперимента предполагает создание детектора произведения и подключение его к АМ модулятору через канал с ограниченной пропускной способностью. Шум не добавляется на этом этапе, но он легко может быть добавлен позже.

44. Перенастройте  осциллограф следующим образом:

• Trigger Type в положение Edge
• Timebase в положение 100μs/div

45. Отсоедините  детектор огибающей, чтобы вернуть  схему АМ модулятора как на  рисунке 7.

46. Проверьте,  что осциллограф показывает сигнал  сообщения и модулированную несущую.

47. Измените  схему, как показано на рисунке 8.

Схема, изображенная на рисунке 8, может быть представлена блок-схемой на рисунке 9. Модуль Умножителя (Multiplier) и RC ФНЧ составляют детектор произведения с локальной несущей, «заимствованной» из мастера Опорных Сигналов, поэтому она находится в фазе с несущей для АМ сигнала (вспомните, что синхронизация несущей очень важна для детектора произведения).

48. Сравните  сигнал сообщения с демодулированным  сигналом.

Примечание: Два  сигнала должны быть практически  идентичными, исключая небольшой сдвиг  по фазе.

49. Послушайте  восстановленное сообщение, чтобы  проверить что вы слышите чистую  синусоиду 2 кГц.

 

Часть Е - Влияние белого шума на детектор произведения

Следующая часть  эксперимента позволит вам увидеть  и услышать влияние белого шума на выход детектора произведения. Также вы оцените влияние шума для последующего сравнения с детектором огибающей для АМ сигнала.

50. Измените  схему, как показано на рисунке  10.

Схема, изображенная на рисунке 9, может быть представлена блок-схемой на рисунке 10. Генератор Шума добавляет белый шум в канал связи.

51. Посмотрите  и послушайте демодулированный  сигнал и запишите эффекты  влияющие на форму и звук  сигнала.

52. Переключите  шумовой вход с Генератора  Шума в модуле Adder (Сумматор) с положения в -20 дБ в положение -6 дБ.

53. Запишите  эффекты увеличения шума на  форму и звук демодулированного  сигнала.

54. Переключите  шумовой вход с Генератора  Шума в модуле Adder (Сумматор) с положения в -6 дБ в положение -0 дБ и повторите пункт 53.

Вопрос 4

Есть ли звуковые различия между шумовыми характеристиками детектора огибающей и детектора произведения?

 

Следующая часть  эксперимента позволит количественно  оценить влияние шума.

55. Верните уровень  шума в положение -20 дБ.

56. Перенастройте  осциллограф:

• Trigger Type в положение Immediate
• Timebase в положение 5ms/div

57. Разъедините  между собой модуль Опорных  Сигналов (Masters Signal) 2кГц синусоида и вход А модуля Сумматор.

Примечание: Это удаляет сигнал сообщения со входа модулятора и выхода демодулятора.

58. Измерьте  среднеквадратичное значение напряжения (RMS) шума на выходе демодулятора и запишите это значение в таблицу 2.

Примечание: Осциллограф  производит непосредственное измерение  среднеквадратичных значений (RMS)

Примечание: Измерения  будут немного варьироваться, поэтому выбрите значения в середине диапазона

59. Соедините  между собой модуль Опорных  Сигналов (Masters Signal) 2кГц синусоида и вход А модуля Сумматор.

60. Измерьте  среднеквадратичное значение напряжения (RMS) комбинированного сигнала и шума на выходе демодулятора и запишите это значение в таблицу 2.

61. Высчитайте  и запишите отношение сигнал-шум,  используя следующую формулу:

62. Переведите значение  SNR в децибелы и запишите это значение в таблицу.

63. Повторите пункты 57-62 для  уровней шума в -6 дБ и 0дБ.

Вопрос 5. Сравните результаты Таблицы1 и Таблицы2. Есть ли существенные различия влияния шума на детектор огибающей и детектор произведения?

Вопрос 6. Объясните, используя  математические модели, почему влияние  шума на оба детектора должно быть одинаковым?