KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI KAR – HÍRADÁSTECHNIKA INTÉZET Infokommunikációs Hálózatok laboratóriumi mérési útmutató
HW3 mérés Splitter átviteli karakterisztikájának fölvétele különböző mérési módszerekkel Eszes András
1. A mérés általános ismertetése Feladat egy ADSL splitter átviteli karakterisztikájának mérése különböző módszerekkel:
1.1.
A mérés általános fölépítése
[1.1.-1]
A splitter a bemenetről érkező jelet 4 kHz alatt tovább engedi drasztikus jelcsillapítás nélkül a PSTN készülék felé. A fő mérési feladat a be és kimeneti karakterisztika fölvétele frekvencia függvényében.
2. Mérés megvalósítása A mérésünkben használatos módszerek igen gyakran előfordulnak, azonban bizonyos esetekben igen lassú mérést eredményeznek pl 3 típusú mérés, lehetőség szerint ezeket a méréseket erre tervezett hálózatanalizátorral mérjük, ezek a mérési módszer azonban megmutatják a mérések elvi fölépítésést.
2.2. Mérési módszerek 2.2.1. Csúcsegyenirányítóval való frekvencia-amplitúdó karakterisztika felvétele A mérendő áramkörök felépítése [2.2.1.-1]:
Eszes András 2
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
[2.2.1.-1] Ennek a mérési elvnek a lényege, hogy a bemenetre egy sweep generátor által adott jel hatására a kimeneten gyakorlatilag a szűrő frekvencia-amplitúdó karakterisztikája olvasható le. Jelen mérésnél a telefon kimenet 600 Ohm-os lezárásától eltekintünk. A mérés megvalósítása:
[2.2.1.-2] A mért eredményt az Oszcilloszkóp kijelzőjéről szkript segítségével le kell mentenünk a számítógépre, majd matplotlib programmal ki kell tudnunk íratni egy általunk definiált x-y típusú diagrammra. A diagramm ’y’ osztását voltban adjuk meg, az ’x’ osztását Hz-ben. Trigger jelként az oszcilloszkóp ’CH2’-re kötött szinkron jel felfutó élét válasszuk. Frekvencia tengely meghatározása: Start frekvencia (képernyő bal széle): Abban az esetben, ha a felfutó szinkronjelre triggerelünk a képernyő bal széle a sweepelő generátor start frekvenciája (fstart) lesz. Stop frekvencia (képernyő jobb széle): Lehetőség szerint a képernyőn legfeljebb csak 1 teljes periódust lássunk. A jelforma ismétlődésének kezdete jelzi, hogy a következő peridódusba léptünk ez a pont reprezentálja a stop frekvenciát. 𝛥𝑓 =
𝑠𝑝𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡
[2.2.1.-3] A data point az a pont, ahol a jelforma elkezd ismétlődni, ezt a pontot előzetesen meg kell határozni, és a programban is eddig a pontig szükséges feldolgozni a hullámformát. A 𝛥𝑓 megadja a diagram x tengelyéhez nélkülözhetetlen frekvencia léptéket. Az aktuális indexhez tartozó frekvencia értéke a következő:
Eszes András 3
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
𝑓 =𝑓
+ (𝛥𝑓 ∗ 𝑖)
[2.2.1.-4] Ügyeljünk arra, hogy az x-y diagramm kirajzoltatásakor az ’y’ illetve az ’x’ tengelyhez tartozó adatsorok elemszáma megegyezzen.
2.2.2. Referencia négyszögjellel való frekvencia-amplitúdó karakterisztika felvétele A mérést egy bizonyos frekvenciát adó négyszögalakú vizsgálójellel mérjük a következő összeállítás szerint:
[2.2.2.-1] A vizsgáló négyszögjel spektrális összetevői:
[2.2.2.-2] Ennél a típusú mérésnél elegendő a megfelelő eredmény érdekében a 10 felharmonikusig fölvenni a diagrammot. Az oszcilloszkópba a splitteren keresztül menő jelfolyam érkezik, ez a jelfolyam a splitter karakterisztikájának megfelelően módosult. Az oszcilloszkópon kijelzett jelalakot FFT függvény ehhez az FFT függvény előállításához használja a [numpy] modul [fft.fft] funkcióját. Az előzők segítségével frekvencia tartományú függvénnyé alakítjuk. Ahhoz, hogy szinthelyes értéket kapjunk először is a végeredményt kompenzálni kell a négyszög felharmonikusainak lecsengéséből adódó hibával ezt *n-el való szorzással tudjuk kompenzálni. Mivel folytonos jelről beszélünk, ezért a jelfolyam valamennyi pontját a k-kompenzációs faktorral be kell szoroznunk. A kompenzációs faktor kiszámítása: 𝑘 =
𝑛 ∗𝑖 𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑠 [2.2.2.-3]
Az ’i’ az adott adatpont indexét jelöli. A szűrő átviteli karakterisztikáját burkoló függvény segítségével kaphatjuk meg.
2.2.3. Átviteli karakterisztika mérése diszrét pontonként Ez a mérés nagyon hasonló az előzőkhez, ellenben itt vezérléssel állítunk be a referencia jelet és a multiméterből kiolvasott eredményeket tesszük ki a diagramra, természetesen ezt léptetve
Eszes András 4
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
végezzük(gyakorlatilag igen lassan sweepelünk a referencia generátorral. A mérés felépítése lényegében kis módosítással a következő:
[2.2.3.-1] A generátort a szintkivétel előtt a kívánt frekvenciára kell léptetni.
2.3. Mérendő feladatok a) Mérje meg a kimeneti jelalakot a splitter adsl kimenetén majd a pstn kimenetén a 2.2.1. módszerrel, a lementett képet csatolja hozzá a jegyzőkönyvhöz. b) Mérje meg a kimeneti jelalakot a splitter adsl kimenetén majd a pstn 2.2.2. módszerrel, a lementett FFT képet csatolja hozzá a jegyzőkönyvhöz c) Mérje meg a kimeneti jelalakot a splitter adsl kimenetén majd a pstn 2.2.3. módszerrel, a generátort GPIB interfészen keresztül vezérelje, a DMM-t RS232 interfészen vezérelje. A lementett képet csatolja hozzá a jegyzőkönyvhöz. A feladatokban használatos mérőjelek paramétereiért kérdezze az oktatót.
3. Műszerek vezérlő parancsainak gyűjteménye. Oszcilloszkóp parancsai
Parancs definíció Mérés leállítása Mérés elindítása Kimenet ASCII formátum választás Időalap kiválasztása Amplitúdó alap kiválasztása Persist opció kiválasztása Műszer név lekérdezés Pontszám lekérdezés Kijelző kivétele Formátum lekérdezése Műszer Reset
Parancs sztring :STOP :RUN :WAVEFORM:FORMAT ASCII
Üzenet típus Write Write Write
:TIMEBASE:RANGE x :CHANnel1:RANGE y AST *IDN? :WAVEFORM:POINTS? :WAVEFORM:DATA? :WAVEFORM:FORMAT? *RST
Write Write Write Query Query Query Query Write
Parancs sztring SYST:REM *RST
Üzenet típus Write
DMM parancsai (34401A): Parancs definíció Távvezérelt üzemmód Műszer reset
Eszes András 5
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
ACV csúcs mérés kiválasztása (a triggerelés a belső műszer által kiváltott esemény alapján következik be.)
MEAS:VOLT:AC? 10,0.003
Query
Parancs sztring FREQ x prefix VOLT x prefix
Üzenet típus write write
VOLT:UNIT VPP OUTP ON *RST *IDN? FREQ? VOLT? VOLT:UNIT?
Write write Write Query Query Query Query
Vezérelhető generátor parancsai:
Parancs definíció Frekvencia beállítás Amplitúdó beállítás érték szerint Amplitúdó p-p mód Kimenet engedélyezés Műszer reset Műszer név lekérdezés Frekvencia lekérdezés Feszültség lekérdezés Egység lekérdezés
Eszes András 6
Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar
