פירוק ספקטראלי של אות AM

מבוא

שיטת אפנון התדר מהווה בסיס לשיטות תקשורת רבות. שיטת אפנון התנופה מתבססת על שינוי תנופתו של גל נושא בהתאם לשינויי המידע שאותו רוצים לשדר . זו השיטה הידועה בראשי התיבות-.AM

מבחינה היסטורית זו שיטת האפנון הראשונה שפותחה וזו גם השיטה הראשונה שנכיר.

אפנון תנופה (אמפליטודה) (באנגלית: AM; Amplitude Modulation) הוא שיטת שידור לשם העברת מידע המורכב על גבי גלים אלקטרומגנטיים בתדר רדיו כך שמשרעת (עוצמת) הגל המשודר משתנה בתלות במידע, בעוד תדר הגל נשאר ללא שינוי. בדרך כלל תדירות הגל הנושא גבוהה יותר מהתדירות של המידע המורכב עליו. שיטה זו נועדה בעיקר להפצת אותות שמע אלחוטיים, אך ניתן להעביר בה גם צפנים ונתונים. שיטה זו נפוצה בשידורי הרדיו בתחום הגלים הארוכים, הבינוניים והקצרים.

אפנון משרעת מתבצע על ידי הכפלת האות לשידור באות קוסינוס בתדר מסוים (הגל הנושא). במישור התדר האות מכיל שתי אונות צד סימטריות (זהו גל המידע), בתדרים שמעל ומתחת לתדר הגל הנושא. אפנון AM מתבצע במשדר על ידי הכנסת אות השידור והגל הנושא למיקסר RF (ערבל תדר רדיו). במקלט מתבצעת פעולת הגילוי והפענוח של המידע הנקלט, שהיא הפרדת המידע מהגל הנושא אותו. פעולה זו מבוצעת לרוב על ידי יישור הגל (קטימת מחצית הגל המיותרת), לרוב על ידי שימוש בדיודה. פעולת הסינון נעשית לרוב על ידי שימוש בקבל או במערכות מבוססות קבלים.

אפנון AM הוא קל לביצוע, אבל בזבזני ברוחב הסרט מכיוון שנדרש רוחב סרט כפול מרוחב הסרט של האינפורמציה. בין הפתרונות לבעיה זו נמצאים אפנונים "מבוססי" AM, ביניהם DSB ו-SSB. כמו כן, אפנון משרעת רגיש יחסית לרעשים ולהפרעות. בנוסף, אפנון זה בזבזני בהספק, שכן רק חלק קטן מהאנרגיה המשודרת מנוצל להעברת מידע

דוגמה של אפנון משרעת. התרשים העליון מראה את הגל (באדום) שאותו מעוניינים לאפנן, ואת הגל הנושא (ירוק). התמונה התחתונה מראה את תוצאת אפנון המשרעת בין שני הגלים.

הכנה לניסוי

  5K.2=BW- BW=10 KHz * __רוחב הפס

Fm.2=W Ac = 2v

Am = Ac*m = 2*0.8 = 1.6v

ωc = 2πFc = 2π*50*10^3

ωm = 2πFm = 2π*5*10^3

Xam (t) = (2+1.6*cos*2π*5*10^3*t)*cos*2π*50*10^3*t

Tc = 1/Fc = 20µ,  Tm = 1/Fm = 200µ

             סרטוט אותות במישור הזמן

ייצוג ספקטראלי של אות

כלים שהולכים להשתמש בהם :

ספקטרום אנלייזר      Spectrum Analyzer

משקף תנודות Oscilloscope                 

מתח ישר                         DC voltage                      

מתח סינוסי                       AC voltage                  

אדמות                               Ground

מכפיל                            Multiplayer

מחבר                      Voltage Summer

מהלך הניסויי :

בניסוי הזה אנו צריכים להיעזר בהרבה כלים ותוכנות...כמו: ...multisim,word

ובתחילת הניסוי צריכים לפתוח תוכנת ה-multisim בכדי לבנות את המעגל, לבניית המעגל אנחנו צריכים לבחור רכיבים מרשימת האייקונים המאפשרת לבחור את  הרכיב המתאים בעריכו המתאימים לניסויי מלחיצת כפתור ימין בעכבר ובוחרים מאפיינים בכדי לעשות את הפעולה הזאות. ובין כל רכיב ורכיב אנחנו מייצרים קו באמצעות העכבר בהתאם למה שאנחנו רוצים .ולבסוף יצרתי את המעגל הבא :

מדידות :

מכשיר משקף תנודות :

תפקידו להציג את  עוצמת האות החשמלי הנמדד כפונקציה של הזמן  .

אוסצילוסקופ (באנגלית: Oscilloscope, נהגה "אוסילוסקופ", ובקיצור סקופ. תרגום מילולי בעברית: משקף תנודות) הינו מכשיר מדידה שמטרתו להציג בצורה נוחה אותות מתח חשמלי (בציר האנכי) כפונקציה של הזמן (בציר האופקי), או כפונקציה של מתח חשמלי אחר (בציר האופקי).

אוסצילוסקופ טיפוסי הוא מכשיר בצורת תיבה ובחזיתו צג קטן, מחברים חשמליים וכפתורי בקרה רבים, וחיבור לרשת החשמל מאחור. כדי לשפר את דיוק המדידה מצוירת על המסך רשת עדינה המחלקת אותו לריבועים קטנים, בדרך כלל בצלע שאורכה כסנטימטר. כל צלע כזו נקראת חלוקה. את האות הנמדד מחברים לאחד ממחברי הקלט (המכונים כניסות). כל כניסה היא בדרך כלל מחבר קואקסיאלי מסוג BNC, שכבל קואקסיאלי מחבר אותה לנקודה בה נמדד המתח. חלק מהאוסצילוסקופים נמכרים עם התקני מדידה מיוחדים (probes) שכוללים לעתים הגבר פנימי, ואלה מחוברים לסקופ בכבל מיוחד

משקף התנודות נראה ככה בתוכנית ה-multisim -

ובלחיצה על אייקון של משקף התנודות כשהוא מחובר למעגל שסרטטי מעלים מסך תצוגה המאפשרת לנו לשנות ערכי היעד (הערוצים) שערכתי את המשבצת לשחק במחזורים ובזמן ל-50  µs/div

ובערוצים שניתי את המתח והזמן ל-  v/div2.

מנתח ספקטראלי- מכשיר ספקטרום אנלייזר (Spectrum Analyzer ) :

•          נתח ספקטראלי מציג אותות במישור התדר  

•        יתרונות הצגת אותות במישור התדר

–      מדידת הספק מוצא - התפלגות ההספק בתדר

–      מדידת יחס אות לרעש

–      מדידת רוחב הסרט שבשימוש

–      מזהה חוסר לינאריות (נראים תדרים נוספים הנובעים מפעולתו של הרכיב לא לנארי )

–      מזהה הפרעות באיפנון AM,FM

•        חסרונות הצגת אותות במישור הזמן:

–      מציג סכום של אותות בזמן באותו ערוץ (לא ניתן לראות את האותות הבודדים  המרכיבים את האות הנראה במכשיר)

–      לא תמיד ניתן לראות איפנון בזמן (לדוגמא ב  FM לא ניתן לראות איפנון של KHZ 1 ע"ג תדר נושא של MHZ 100 (

–      לא ניתן לזהות תמיד עיוותים באות

–      לא מציג הרמוניות נלוות

וגם בלחיצה על סמל המנתח הספקטראלי( ) אנו מעלים מסך תצוגה הבא:

מסך התצוגה הזה מאפשר לנו לכייל ה-span,start,center,end...

בעזרת המורה והדרכתו יכלתי והצלחתי לראות התדר יותר טוב דרך range)) ושיניתי ערכי ה- (center & span) בכדי לסרטט האות הנדרש .

תוצאות :

ייצוג ספקטראלי של אוות

מסקנות:

לפי כל שלב בתהליך הניסויי אני לומד מסקנה חדשה : שאנחנו יכולים ליישם את החומר התיאוריטי באופן מעשי דרך התוכניות הנמצאות ביידנו והתוצאות והמדידות יוצאים דומים לאמת וגם באופן מדויק

                                   

ברוכים הבאים לבלוגר שלי .
אני אמיר קייסי מכפר פורדייס ,עשיתי את הבלוג הזה בשל שהמורה שלי מאמון ביקש מחברי הכיתה לעשות אחד, לשתף ולפרסם המעבדות שלנו ואני מקווה שבעתיד עם הזמן אפתח הבלוג שלי  ולפרסם דברים שמביאים תועלת למבקרים הבלוג....