דגימה ושמירה של אות מוגבל פס

רקע תיאורטי:-

השלב הראשון בתהליך השידור בתקשורת ספרתית הוא הדגימה והשמירה של אות המידע המשודר.

וכדי שנוכל לשחזר נאמנה במקלט את אות המידע הזה מתוך האות הדגום משתמשים במשפט נייקויסט שאומר :אות שמוגבל פס בעל רוחב פס מסוים ניתן לשחזר בצורה נאמנה   כאשר תדר אות הדגימה גדול פי 2 לפחות מרוחב פס של אות המידע או פי2 לפחות מהתדר המקסימאלי של אות המידע.

ז"א פרק הזמן בין דגימה ודגימה צריך להיות קטן או שווה לחצי זמן המחזור של התדר המקסימאלי של האות המגובל.

מעגל הדגימה והשמירה העקרוני מורכב מרכיב מיתוג(מפסק) שמבצע פעולת הדגימה והעברה לערך מתח המקור לרכיב השמירה קבל הנטען למתח המקור בזמן הדגימה.

בין הדגימות הקבל לא מתפרק ושומר על ערכו אודות לשימוש בחוצץ שמונע התפרקות הקבל ע"י הדרגות הבאות אחריו.מעגל הדגימה והשמירה העקרוני מתואר בתרשים הבא:-

 

שחזור האות:-

על מנת לשחזר את האות בצורה נאמנה אנו משתמשים במסנן מעביר נמוכים שרוחב הפס שלו שווה לרוחב הפס (או תדר המקסימאלי )של אות המידע וזה כי המסנן מעשי כלומר אין לו את היכולת להפריד בין התדרים,בחירת התדר הזה שומר על פס שמירה שמונע את החפיפות בין הרמוניות היסוד וכפולתו וגם מונע את הרעש האי רצוי.

f_c = 5 KH_Z  ;  R= 1K_Ω  נבחר ערך נגד:  ;

 C= ?   נחשב את ערך הקבל

C=31.83_nf

בניית המעגל:-

מחברים שלושה מקורות מתח של אות סינוסי בערכים הבאים:-

מס. מקור	עוצמה	תדר בHz	פונקציה
1	5	1000
2	3	3000
3	1	5000
התוצאה	4	5000	X1+x2+x3

מחיבור זה אנו מקבלים אות מוגבל פס שרוחב הפס שלו כתדרו המקסימאלי שהו 5קילו הרץ.

מחברים האות הזה למשקף תנודות ומקבלים:

ואם מחברים אותו למנתח אותות(במישור התדר):-

מחברים את מעגל הדגימה והשמירה (פרטתי למעלה)ולפי התנאים המוזכרים שתדר הדגימה הינו כפול רוחב הפס של האות המוגבל פס:-

f_c≥10KH_z

רכבת ההלמים במישור הזמן:-

בונים את המשדר:-

מחברים את את אות המידע המוגבל פס למעגל השמירה והדגימה וכל החיבור הזה מחברים בהדק החיובי של החוצץ,וההדק השלילי מקצרים למוצא על מנת לספק זרם, מגבר השרת בעל התנגדות מבוא גבוהה מאוד . מעגל השרת מחובר כעוקב מתח . התנגדות המבוא הגבוהה שלו מונעת מהקבל לפרק את המתח בין הדגימות , ומצד שני , ביציאה של מעגל השרת מופיע מתח הזהה למתח המבוא למגבר , שהוא מתח הקבל . התנגדות המוצא של מגבר השרת נמוכה מאוד . ניתן לחבר את מוצא המגבר למעגלים אחרים , הצורכים זרם , מבלי שהדבר ישפיע על מתח הקבל . מעגל השרת מחובר כעוקב מתח ומבצע חציצה ,בין הקבל לבין המעגלים הבאים , תוך תיאום עכבות.

 

גילו האות הדגום

ע"מ לגלות את האות הדגום ששדרנו אותו בשלבים קודמים יש לבנות מסנן מעביר נמוכים שמשמש כאן כגלאי לאות המתקבל. המסנן הפשוט מורכב מנגד וקבל.

במוצא מעגל זה אנו מקבלים אות אנלוגי שאמור להיות זהה למה הכנסנו למשדר:-

מסקנות:-

אנו הכנסנו אות ספרתי בעל תנופה של 4וולט תדר מקסימאלי של 5000 דגמנו אותו ושמרנו אותו בעזרת מעגל דגימה ושמירה.וגילינו את האות בעזרת מסנן מעביר נמוכים מתאים,ובגלל קביעת הערכים הנכונים על פי התנאים של ניקויסט ולפי השיקולים שלנו המוזכרים למעלה,אנו קבלנו אות במוצא המקלט הדומה בצורה מרבית את האות שבמבוא המשדר.

זה אומר שאנו הצלחנו לממש ולאמת את התיאוריה של נייקויסט  שאומרת שתדר הדגימה הינו כפול התדר המקסימאלי של אות המידע וזה בעזרת תוכנית ההדמיה- המולטיזים-.