 |
Output То СH 1 - выход к каналу 1
|
|
|
|
8.2.3. Установите следующие настройки осциллографа:
§ Scale (Масштаб по напряжению) для обоих каналов - 1 В/дел.
§ Vertical position (отклонение по вертикали) для обоих каналов - О В
§ Coupling (Связь с источником сигнала) для обоих каналов - АС (закрытый вход)
§ Trigger Level (Уровень сигнала запуска) - О В
§ SLOPE (Наклон) - в положение "+" (положительный)
§ Time base (Масштаб по оси времени) - 500 мкс/дел.
8.2.4. Включите канал 1 осциллографа, чтобы одновременно наблюдать исходное сообщение и восстановленное сообщение на выходе ИКМ - декодера (PCM Decoder).
| Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент. | |
| Каким образом кадровая синхронизация достигается при помощи изменения бита синхронизации? Напомним, что кажровая синхронизация между модулями PCM Encoder (ИКМ-кодер) и PCM Decoder (ИКМ-декодер) и достигается автоматически. То есть ИКМ-декодер может самостоятельно определить начало нового кадра. Чтобы помощь декодеру поддерживать синхронизацию кадров, ИКМ-кодер добавляет бит синхронизации (бит 0) к каждым семи передаваемым битам. Важно отметить, что этот состояние этого бита меняется между 0 и 1 в соседних кадрах. Схема обнаружения кадров декодера содержит восемь мониторов, которые ищут бит с последовательностью состояний 101010... в соседних кадрах. Как правило, на обнаружение такой последовательности уходят два-три кадра. Как только кадровая синхронизация обнаружена, декодер может начинать правильное чтение данных по кадрам. Почему это работает? Вкратце, только сигнал с частотой Найквиста (это частота, соответствующая половине частоте отсчетов) может изменяться достаточно быстро, чтобы наименьший значащий бит менялся с такой закономерностью. Здесь предполагается, что кодер не оцифровывает сигналы с частотой, равной или выше частоте Найквиста, чтобы подобная закономерность не появлялась естественным путем. Также высока вероятность наложения спектров сигналов с частотой выше этой. |
Исследование декодированных ИКМ - сигналов с помощью анализатора спектра.
|
|
|
Выходной сигнал ИКМ - декодера внешне (при просмотре во временной области) очень похож на сигнал исходного сообщения, однако все же отличается от него. Восстановленный сигнал сообщения, кроме гармоники исходного сигнала сообщения, содержит множество дополнительных гармоник.
Прибор, позволяющий инженерам исследовать сигналы в частотной области, называется Анализатор динамических сигналов (Dynamic Signal Analyzer), или Анализатор спектра. NI ELVIS II включает виртуальный прибор анализатора динамических сигналов, и в следующей части эксперимента вы будете использовать его для изучения спектрального состава декодированного ИКМ - сообщения.
8.3.1. Остановите осциллограф, нажав один раз на кнопку Stop.
Примечание: изображение на экране осциллографа должно замереть, а его аппаратное обеспечение - деактивироваться. Это необходимо сделать, так как осциллограф и анализатор сигналов используют одно и то же аппаратное обеспечение, и не могут работать одновременно.
8.3.2. Сверните программу осциллографа.
8.3.3. Запустите ВП NI ELVIS II Dynamic Signal Analyzer (Анализатор динамических сигналов).
Примечание: Если анализатор запустился успешно, появится окно прибора, показанное на рисунке 7.
Напомним, что кадровая синхронизация между модулями PCM Encoder (ИКМ-кодер) и PCM Decoder (ИКМ-декодер) и достигается автоматически. То есть ИКМ-декодер может самостоятельно определить начало нового кадра. Чтобы помощь декодеру поддерживать синхронизацию кадров, ИКМ-кодер добавляет бит синхронизации (бит 0) к каждым семи передаваемым битам. Важно отметить, что этот состояние этого бита меняется между 0 и 1 в соседних кадрах.
|
|
|
Схема обнаружения кадров декодера содержит восемь мониторов, которые ищут бит с последовательностью состояний 101010... в соседних кадрах. Как правило, на обнаружение такой последовательности уходят два-три кадра. Как только кадровая синхронизация обнаружена, декодер может начинать правильное чтение данных по кадрам.
Рисунок 7
Почему это работает? Вкратце, только сигнал с частотой Найквиста (это частота, соответствующая половине частоте отсчетов) может изменяться достаточно быстро, чтобы наименьший значащий бит менялся с такой закономерностью. Здесь предполагается, что кодер не оцифровывает сигналы с частотой, равной или выше частоте Найквиста, чтобы подобная закономерность не появлялась естественным путем. Также высока вероятность наложения спектров сигналов с частотой выше этой.
8.3.4. Установите следующие настройки анализатора сигналов:
| Input Settings (Настройки входов) ▪ Source Channel (Канал источника сигнала) в положение Scope CHI (Канал 1Осциллографа) FFT Settings (Настройки быстрого преобразования Фурье - БПФ) ▪ Frequency Span (Диапазон частот) - 60,000 ▪ Resolution (Разрешение) – 400 Window (Окно) - 7 Term B-Harris (Блэкмана-Харриса 7-го порядка) ▪ Window (Окно) - 7 Term B-Harris (Блэкмана-Харриса 7-го порядка) Triggering (Запуск) ▪ Туре (Тип) - Edge (По фронту) | Frequency Display (Режим отображения) ▪ Units (Macштaб) - dB (Логарифмический - дБ) ▪ Mode (Режим) - RMS (Среднеквадратический) ▪ Scale- Auto (Автомасштабирование) ▪ Voltage Range - ±10V (Диапазон напряжений - ±10 В) Averaging (Усреднение) ▪ Mode (Peжим- RMS (среднеквадратическое значение) ▪Weighting (Взвешивание) - Exponential (Экспоненциальное) ▪ # of Averages (выборок для усреднения) – 3 Cursor Settings (Настройки курсоров) ▪ Cursors On (курсоры включены) - снимите галочку (пока) |
8.3.5. Нажмите на кнопку Run для запуска анализатора.
Примечание 1: Если анализатор был настроен правильно, его окно должно выглядеть, как показано на рисунке 8.
Примечание 2: Если вы пользовались анализатором динамических сигналов N1 ELVIS II ранее и умеете им управлять, перейдите сразу к пункту 8.3.6.
|
|
|
Окно анализатора спектра содержит два экрана - большой вверху и маленький ниже. На маленьком экране отображается исходный сигнал во временной области (другими словами, маленький экран - это экран осциллографа). Обратите внимание, что на нем отображается сигнал с выхода ИКМ-декодера, который вы видели на шаге 8.2.3.
На большом экране отображается сигнал в частотной области. Частота откладывается по оси X, и каждая гармоническая составляющая сигнала должна представляться в виде четкой линии, отходящей от оси. На практике результаты спектрального анализа не столь точны, как теоретические выкладки, поэтому линии могут быть утолщены, особенно снизу.
8.3.6. Изучите спектральные составляющие декодированного ИКМ-сообщения.
Примечание: Как вы увидите, спектр состоит из многих гармоник.
Частоту каждой гармоники можно посмотреть на оси X дисплея, но анализатор динамических сигналов NI ELVIS II дает лучшую возможность.
8.3.7. Активируйте курсоры анализатора спектра, поставив галочку в окне Cursors On (курсоры включены).
Примечание: когда вы это сделаете, на большом экране появятся зеленые вертикальные и горизонтальные линии.
Анализатор динамических сигналов NI ELVIS II содержит два курсора, С1 и С2, которые по умолчанию находятся в левом нижнем углу экрана. Их позицию можно изменить, "схватив" мышкой за вертикальную линию и перетаскивая слева направо.
8.3.8. При помощи мышки перетащите вправо вертикальную линию курсора С1.
Примечание: Обратите внимание, что курсор С1 передвигается по линии графика, и его вертикальные и горизонтальные линии перемещаются так, чтобы всегда пересекались в точке курсора.
8.3.9. Повторите шаг 8.3.8. для курсора С2.
Примечание: управлять положением курсора лучше с помощью элемента управления Position (Положение) в области Cursor Setting (Настройки курсора), находящейся под экраном.
Анализатор динамических сигналов NI ELVIS II содержит инструмент, измеряющий разность по частоте (и амплитуде) между двумя курсорами. Эта информация отображается зеленым цветом между верхним и нижним дисплеем.
|
|
|
8.3.10. Передвиньте курсоры, наблюдая за показаниями.
8.3.11. Установите курсоры один над другим и пронаблюдайте эффект.
Примечание: разность по частоте и по амплитуде должна быть нулевой.
Когда один из курсоров оказывается в крайнем левом положении, его позиция по оси X равна 0Гц. Это значит, что измерение частоты относительно этого курсора дадут абсолютный результат, поскольку показания снимаются в виде разности положений двух курсоров, а один из них находится на нулевой отметке.
8.3.12. Передвиньте курсор С1 к левому краю экрана до упора.
8.3.13. Установите курсор С2 рядом с одной из больших гармоник выходного сигнала ИКМ-декодера.
8.3.14. Используйте показания разности, чтобы определить частоту этой гармоники и сравните с соответствующей отметкой по оси X.
Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент.
Анализатор спектра позволяет также определять относительную величину гармоник, по умолчанию это делается в децибелах, но можно установить и среднеквадратичные значения (как в мультиметре), хотя, как правило, они несут меньше информации. Самый большой компонент спектра сигнала (гармоника или постоянное напряжение) автоматически становится точкой отсчета, и ему присваивается значение 0 дБ. Все остальные гармоники меньше, поэтому их значение в децибелах отрицательно. Не забывайте, что децибелы - логарифмическая величина. Так что гармоника, отличающаяся от основной на -10 дБ, составляет 0.3 ее размера. Гармоника -20 дБ - 0.1 размера основной гармоники, -30 дБ - 0.03, -40 дБ. - 0.01 и так далее.
8.3.15. Установите курсор С2 на вторую по величине гармонику в спектре декодированного ИКМ - сообщения и определите ее относительный размер.
Совет: Как только установите курсор С2 в нужное положение, проследите за его горизонтальной линией до левой стороны экрана и прочитайте относительный размер в децибелах.
Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент.
|
|
|
