วิชา  ระบบสื่อสารแอนะลอก                                                                                                                          

หน่วยที่  5  ชื่อหน่วย  การมัลติเพลกซ์แบบแบ่งความถี่                                                                              จำนวน  9  คาบ

ใบงานที่  5  ชื่องาน  การรับส่งช่องสัญญาณของ FDM                                                                               จำนวน  3  คาบ

 

จุดประสงค์ทั่วไป

                เพื่อศึกษาหลักพื้นฐานของระบบส่งสัญญาณผ่านระบบมัลติเพลกซ์แบบแบ่งความถี่

 

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

1.       อธิบายระบบสื่อสาร 2-Channel FDM  ด้วยการส่งสัญญาณเสียงได้

2.       อธิบายระบบสื่อสาร 2-Channel FDM ด้วยการส่งสัญญาณ Out-Of-Band ได้

 

เนื้อหา

                Carrier Frequency Transmission (หรือ Frequency Division Multiplixing-FDM-) เป็นระบบหนึ่งที่ใช้ในการสื่อสารทางโทรศัพท์

                แถบความกว้างความถี่ทั้งหมดซึ่งใช้ส่งสัญญาณผ่านตัวกลาง จะถูกแบ่งส่วนของแถบความถี่ที่ติดกัน ซึ่งในแต่ละแถบความถี่จะบรรจุข้อมูลข่าวสาร มีขั้นตอนต่อไปนี้

1.       ย้ายแถบความถี่เสียงของแต่ละบทสนทนาไปในช่วงของแถบความถี่รวมซึ่งกำหนดไว้

2.       ทำใน Line ซึ่งแถบความถี่เสียงย้ายไป

3.       แบ่งแถบความถี่ที่ย้ายมาให้มีข่าวสารในแต่ละแถบความถี่

4.       แถบความถี่ที่แตกต่างกันจะถูกย้ายไปอยู่ในตำแหน่งเริ่มต้น (แถบความถี่เสียง) ด้วยวิธีการที่ตรงข้ามกับ ข้อ 1

ชุดของอุปกรณ์ที่ใช้ในการทำกระบวนการดังกล่าว คือ ระบบ Frequency Divisin Multiplexing หรือระบบ FDM แต่ละวงจรความถี่เสียงเรียกว่า Channel

ขั้นตอนที่ 1) และ 4)  คือ  กระบวนการ Mudulation และ Demodulation3) คือ การใช้ filters ที่เหมาะสม ตัวกลางต่าง ๆ ที่สามารถใช้ได้ เช่น Aerial Cables, Twin Cables, Coaxial Cables, Waveguides, Electromagnetic Waves, Optical Fiber ฯลฯ  รูป  5.1  แสดง Block Diagram ของระบบ Two-Channel F.D.M.

 

 

-186-

รูป 5.1  ระบบ  Two-Channel F.D.M.

 

 

รูป 5.2  Spectrum ของสัญญาณเสียง

 

 

                Telephonic Band

                หูของมนุษย์สามารถรับเสียงที่ความถี่ประมาณ 20 Hz. – 20 kHz.  ในการสื่อสารทางโทรศัพท์ ไม่จำเป็นจะต้องส่งสัญญาณในแถบความถี่ทั้งหมดเพราะความจริงแล้ว บทสนทนาจะมีความถี่ช่วง 300-3400 Hz (รูป 5.2)

อุปสรรคอย่างเดียว คือ การลดทอนพลังงานของระดับเสียงสูงและต่ำ เป็นการยากในการกรองสัญญาณช่อง 300-3400 Kz.  อย่างเที่ยงตรง ช่วงสัญญาณโทรศัพท์จะมีแถบความถี่จา 0 ถึง 4 kHz. (Gross Band) ความถี่ซึ่งไม่ได้ใช้เป็นสัญญาณเสียงสามารถใช้เป็นการเรียก, การส่งสัญญาณ และโทรเลขได้

เทคนิค Mudulation

                เทคนิค Mudulation ใช้ในการเปลี่ยน Voice Channels ไปที่ความถี่ต่าง ๆ สมมติว่ามีการทำ Amplitude Modulation Bandwidth ของสัญญาณที่ถูก Modulate จะเป็น 2xf_max โดย f_max  คือความถี่สูงสุดของสัญญาณที่นำมา Mudulate (รูป 5.3) อย่างไรก็ตามสังเกตได้ว่า ผลที่ได้จากการ Modulation ไม่ได้มีการส่งสัญญาณในรูปแบบเดียวกันทั้งหมด ตัวอย่างเช่น  Carrier ให้ข้อมูลที่สัมพันธ์กับความถี่ของมัน ซึ่งจำเป็นในการ Demodulation

-187-

                การส่ง Carrier สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับความถี่ของมันกับเครื่องรับ ในกรณีนี้ เครื่องรับจะใช้ Oscillator ซึ่งให้ความถี่เดียวกับ Carrier นอกจาก Carrier แล้ว Modulation Side Band ข้างใดข้างหนึ่งสามารถนำออกไปได้ ในความเป็นจริง Side Band ข้างเดียวบรรจุข่าวสารทั้งหมดจึงสามารถส่งสัญญาณโดยใช้  Side Band ข้างเดียวได้

                ระบบ Frequent Modulation ส่วนใหญ่ใช้การส่ง Side Band ข้างเดียว การแบ่งแถบความถี่ Modulation ประกอบไปด้วย 2 ส่วน คือ Suppressed-Carrier Modulatior และ Band-Pass Filter เพื่อแบ่ง Side Band 1 ด้าน (รูป 5.4)

 

 

รูป 5.3

รูป  5.4

 

 

-188-

ระบบ Single Channel และ Multichannel

                ระบบ FDM สามารถแบ่งได้เป็น 2 ชนิด

·       ระบบ Single-Channel

·       ระบบ Multichannel

ในระบบแรกแต่ละ Channel ประกอบด้วยอุปกรณ์ทั้งหมดที่จำเป็นต่อการทำงานของระบบ (Oscillators, Amplifiers, Filters, ฯลฯ) ในระบบที่ 2 อุปกรณ์ต่าง ๆ ใช้โดยหลาย Channel

ระบบ Multichannel จะอธิบายในส่วนต่อไป เกี่ยวกับความสำคัญที่มีมากกว่าและความซับซ้อนเปรียบเทียบกับระบบ Single-Channel

บทสนทนาหลาย ๆ อันสามารถส่งไปได้ในตัวกลางเดียวกันในเวลาเดียวกันระบบ Single-Channel เหมาะกับจำนวนช่วงสัญญาณตามที่กำหนดไว้ (2-3 โหล)

เมื่อจำนวนของ Channel บน Line เดียวกันมีมากเกินจะต้องใช้ระบบ Multichannel ประกอบไปด้วยชุดของ Channel ซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกออกจากกันได้ระบบนี้ทำได้โดยการแทนที่ Direct Channel Modulation (หรือกระบวนการอื่นที่เหมือนกันขึ้นอยู่กับมาตรฐานที่นำมาใช้) มีขั้นตอนดังต่อไปนี้

1.  แถบความถี่เสียงซึ่งสัมพันธ์กับจำนวน Channel (จาก 1 ถึง 12) Modulate ความถี่ Carrier โดยตรงระหว่างขั้นตอน Modulation ครั้งแรกเรียกว่า Channel Modulation ทำให้แถบความถี่ไปอยู่ที่ช่วงความถี่อื่นทำให้เกิด Basic Primary Group (หรือ Base Group) ซึ่งมีความกว้างเท่ากับผลของ Channel Gross Band ตามจำนวนของ Channel ที่อยู่ใน Group

2.  จำนวน Primary Group ซึ่งเกิดระหว่างขั้นตอน Modulation ครั้งแรก Modulate Carrier ของหลาย Group เป็นการแบ่งโดยช่วงความถี่เท่ากับ Band Width ของ Group ผลของขั้นตอน Modulation ครั้งที่ 2 ทำให้เกิด Primary Supergroup ซึ่งมีแถบความถี่เท่ากับผลของ Group Band ตามจำนวน Group ที่ทำให้เกิด Supergroup

3.       จำนวนของ Supergroup Mudulate Carrier ของหลาย Supergroup และผลของขั้นตอน Modulation ครั้งสุดท้ายจะถูกส่งไปตามสาย

 

เครื่องมือและอุปกรณ์

1.       แหล่งจ่ายไฟ   ± 12Vdc                                                                                            1  ชุด

2.       ออสซิโลสโคป                                                                                                             1  เครื่อง

3.       มิเตอร์วัดความถี่                                                                                                           1  เครื่อง

4.       เครื่องกำเนิดสัญญาณ 0.1-100 kHz.                                                                        1  เครื่อง

5.       แผงทดลอง L03, L04                                                                                 1  ชุด

 

 

-189-

ลำดับการทดลอง

                       Line และ Noise Effect

1.       จัดเตรียมและต่อ Module เหมือนกับในใบงานที่ 4 รูป 4.2

2.       เปิด AGC และต่อออสซิลโลสโคปกับ TP35 ใน L03 และ TP3 ใน L04

3.       เปลี่ยน Line Attenuation และสังเกตแอมปลิจูดของสัญญาณก่อนและหลัง Reception Amplifier ทำอีกครั้งโดยปิด AGC

4.       ต่อออสซิลโลสโคปกับ TP14 ใน L03 และ TP17 ใน L04 ปรับ LF LEVEL ในเครื่องกำเนิดสัญญาณ 2 ไปที่ตำแหน่งปานกลาง

5.       เมื่อปิด AGC เปลี่ยน Line Attenuation และสังเกตแอมปลิจูดของสัญญาณที่ส่งและรับ ทำอีกครั้งในสภาวะที่เปิด AGC อธิบายความแตกต่างที่เกิดขึ้นว่าเกิดจากอะไร

6.       ค่อย ๆ เพิ่ม  Noise และสังเกตผลบนสัญญาณที่รับมา

Voice Transmission

7.       ต่อวงจรในสภาวะเดียวกับการทดลองที่แล้ว

8.       ใช้สัญญาณ Microphone เป็นสัญญาณ Modulation ใน Channel 2 (ใน L03, เอาการต่อระหว่าง TP24-TP14 ออก และต่อ Microphone ระหว่าง TP13 และดิน) ต่อลำโพง (หูฟัง) กับ Output ใน Channel 2 (TP17 ใน Lo4)

9.       ฟังสัญญาณที่รับได้เมื่อปรับ Noise และ Line Attenuation

10.    ในเวลาเดียวกันส่งสัญญาณใน Channel 1 และสัญญาณ Out-Of-Band (ทั้งใน Channel 1 และ 2)