Ebben a mérésben a három alapvető modulációs eljárással ismerkedünk meg. A mérés célja a korábban megismert jelalakoknak és egy gyakorlatban megvalósított áramkörnek a vizsgálata. A valósághoz hasonló körülményeket modellezve a zaj hatását is figyelembe vesszük. A méréshez mérőegységeket, egy zajgenerátort és egy számítógépet használunk fel.

A mérési jegyzőkönyvben szerepelniük kell a vizsgált jelalakoknak, a különböző jel/zaj viszonyhoz tartozó hibákat összefoglaló táblázatnak és a táblázat eredményeiből rajzolt grafikonnak.

Egy szinuszos jelet egyértelműen meghatároz az amplitúdója, a frekvenciája, és (egy referenciához viszonyított) fázisa. Ezek bármelyikének megváltozása hordozhat hasznos információt. Attól függően, hogy ezek közül melyik paraméterét változtatjuk meg a jelnek, beszélhetünk amplitúdó-, frekvencia- vagy fázismodulációról. Ez a változás lehet folytonos vagy diszkrét. Folytonos változásra példa a műsorszóró rádiózás (AM - FM), amivel mi most nem foglalkozunk. Diszkrét modulációt is sok helyen alkalmaznak; például a Commodore és Spectrum típusú számítógépeknél magnóra történő adatrögzítéskor frekven-ciamodulációt, műholdas távközlésben fázismodulációt, távírójelek átvitelénél amplitudó-modulációt használtak.

A két állapot minél jobb megkülönböztethetősége érdekében az egyik állapotban maximális, a másikban minimális (0) amplitúdót alkalmazunk.Modulálójel:Modulált jel:

Mindhárom modulációs eljárás mérése megegyezik abban, hogy a számítógép adja a jeleket, amivel modulálunk és a számítógép dolgozza fel a kapott jelsorozatot. Egy mérési ciklus meghatározott számú bit elküldéséből és vételéből áll. Egy ciklus befejezése után a vett biteket összehasonlítja a program az elküldöttekkel, kiértékeli az előfordult hibákat, kiírja a képernyőre az eredményt, majd automatikusan újraindul a következő ciklus. Dugaszolással lehet kiválasztani az éppen vizsgált eljárást. Az ASK és PSK esetén a demodulátor azonos, FSK esetén más tipusú demodulátort kell használni. A modulátor és a demodulátor között elhelyezett áramkör modellezi az átviteli csatornát. Itt keveredik a hasznos jelhez a zaj, aminek szintjét be lehet állítani.

A moduláló jelet a bemeneti erősítő fogadja, ami jelkondícionálást végez rajta. Az erősítő kimenetén meredek fel- és lefutású négyszögjelet kapunk, ami eljut az ASK és a PSK modulátorba és a megfelelő dugó elhelyezésével az FSK modulátorba is. Az erősítő kimenetén található egy aluláteresztő szűrő is, amit nem használunk. A modulátoregység tartalmaz egy szinuszos oszcillátort, ami a vivőt állítja elő. Van egy szinkron kimenete ("sync.") az ASK és PSK detektor részére. Mivel FSK esetén a vivő frekvenciája változik, ezért nem alkalmazható egyidőben mindhárom moduláció.

A dekódolást egy szorzó áramkört tartalmazó detektor végzi, ami egy referenciajelet igényel ("sync."). Ezt a jelet nekünk kell biztosítani a modulátorból. A gyakorlati megvalósí-tásoknál a vett jelből kell előállítani, emiatt nem lehet 100%-os modulációt alkalmazni. A szorzó áramkör működése azon alapszik, hogy a referenciajellel azonos frekvenciájú jelet kiemeli az egyéb jel közül. (Ezt az elvet alkalmazzák a lock-in technikában) .

A szorzó kimeneti jelének időre kiátlagolt értéke egy egyenszint lesz , ugyanis

Ha a modulált jel azonos frekvenciájú, mint a referenciajel (D w =0), akkor egy egyenfeszültséget kapunk, aminek nagysága függ a modulált jel amplitúdójától (Um) és a referenciához viszonyított fázisától (). A referenciajelet tekinthetjük állandó amplitúdójúnak. Azonos fázis esetén maximális nagyságú () jelet kapunk, ellenfázisú jel esetén () azonos értékű, de ellentétes polaritású jelünk lesz.

Eltérő frekvenciájú vagy zaj jellegű bemeneti jelre 0 feszültséget ad az áramkör. A szorzó kimeneti jelét egy aluláteresztő szűrőn vezetjük át, ez végzi az integrálást. Egy hiszterézises komparátor dönti el a szűrő jele alapján, hogy 0 vagy 1 bit érkezett. A komparátornak van egy TTL szintű kimenete is a számítógép számára. A komparálási szint beállítása egy kompromisszum eredménye, ugyanis ASK esetén az amplitúdó értékének a felére kellene beállítani, míg PSK esetén 0 V-os szintre. A hiszterézisre a billenési bizonytalanság csökkentése érdekében van szükség.

A detektálást egy fázis-zárt-hurok (PLL) végzi melynek működési elve megtalálható az "Elektronika" jegyzetben ezért itt csak röviden áttekintjük :

-a feszültséggel vezérelhető oszcillátor (VCO) vezérlés nélkül f0 frekvenciát ad,

-a fáziskomparátor (egy szorzó-áramkör) összehasonlítja a VCO jelét (f2) a bemeneti jellel (f1). A két jel egymáshoz viszonyított fázisától függ a fáziskomparátor kimeneti négy-szögjelének kitöltési tényezője, vagyis az egyenáramú átlagértéke.

-ha a bemeneti jel frekvenciája és fázisa megegyezik az f0-al, akkor a szűrő kimeneti feszültsége = 0, egyébként a két jel fáziskülönbségével arányos előjeles érték.

-egyensúlyi állapotban a VCO frekvenciája megegyezik a bemeneti jel frekvenciájával és állandó értékű fáziskülönbség van közöttük. A szűrő kimeneti egyenfeszültsége állandó nagyságú.

A valósághoz híven az adó és a vevő között történik ”valami” a jellel. Az amplitúdó csökkenését nem vesszük figyelembe, azt ugyanis egyszerű kiegyenlíteni (megnöveljük az erősítést). A zajt viszont semmiképpen sem tudjuk elkerülni. A modell amit használunk a következőképpen néz ki:

A zajgenerátor sávlimitált Gauss zajt produkál. Ezt egy 31 bites shift-regiszter segítségével hozzuk létre úgy, hogy maximális hosszúságú jelsorozatot kapjunk. Ez azt jelenti, hogy egy állapot csak akkor fordul elő ismét, ha állapoton átmegy a rendszer, vagyis » lépésenként. A maximális hosszúságú jelsorozatot úgy állítjuk elő, hogy a 28. és a 31. helyértékről vett jelek XOR kapcsolatát vezetjük vissza az első helyértékre. Ebből az alsó 8 bitet használjuk fel egy digitál/analóg konverter vezérléséhez. Ahhoz, hogy sávlimitált zajt kapjunk, sinx/x alakú függvénnyel súlyozottan konvertálunk.

A számítógép bekapcsolásakor induló program segíti a mérési feladatok elvégzését. A program kezelése igen egyszerű: -először a moduláció típusát kell megadni (a későbbiekben az ”a” betű megnyomása után megváltoztatható):

-ezután a mérési ciklusok hosszát kell meghatározni (”b” betűvel megváltoztathatjuk). A beírt számot 8-al osztható számra kerekíti.

-végül kiválasztjuk milyen bitmintával vizsgáljunk (”c” betűvel megváltoztathatjuk):

-az ”r” betű leütésekor nullázódik a hibaátlag.

-a ”v” betű hatására megméri az éppen aktuális jel- és zajszintet (mV-ban), kiszámítja a jel/zaj viszonyt (dB -ben) és kijelzi az értékeket. Ezt addig ismétli, amíg meg nem nyomunk egy másik billentyűt. A feszültségszinteket két A/D átalakító segítségével, az ismert definíció alapján határozza meg:

-a ”t” betű leütése után folyamatosan 0 1 0 ... biteket küld a program, a hiba kiértékelése nélkül.

-az ”s” betűvel be lehet fejezni a program futását .

A program induláskor automatikusan bekéri mind a három paramétert, és nullázza a hiba-átlagot. Futás közben a beállított paramétereket láthatjuk a képernyő felső részén, sárga színnel az aktuális, zöld színnel a lehetséges egyéb értéket. A képernyő alsó részén a program folyamatosan kiírja a mérési eredményeket, a kiküldött valahány bitből hány érkezett vissza helyesen és hány tévesen.

-a hibaátlag mutatja a program indítása (vagy az r betű legutóbbi megnyomása) óta ösz-szesen kiküldött és tévesen visszakapott bitek arányát százalékban.

A program a mérési ciklus elején küld egy szinkron impulzust, amire szinkronizálni lehet az oszcilloszkópot. Minden egyes kiküldött bit után vár egy meghatározott ideig, utána beolvassa a detektor kimenetének állapotát és összehasonlítja az elküldött bittel. Miután az összes bitet elküldte és visszaolvasta, kiértékeli az előfordult hibák számát, majd a kapott eredményt a képernyőn megjeleníti. Ezután indul a következő ciklus. A program indítása DOS-ból : a DN begépelésével behívja DOS Navigátort és a megjelenő menüben a mérés menüponttal indítja a mérést.

Az oszcilloszkóp számára kiadott szinkronjel a BNC típusú csatlakozóval ellátott koaxiális kábelen jelenik meg. A kiadott jelsorozat a zöld színű vékony vezetéken jut el a modulátorig. A vastag, szürke színű vezetéken fogadja a számítógép a detektált jelet. Ügyeljünk arra, hogy a számítógép bemenete csak TTL szintű jeleket képes feldolgozni, ennél nagyobb (pl. a komparátor kimenetén megjelenő kb. 10 V-os amplitúdójú) jel tönkre teszi!

+5 V-os tápfeszültséget csak a zajgenerátor használ, ± 12 V-ot mindegyik mérőegység.