Кабель ввгнг ls иркутск тут.
Протоколы передачи данных Протокол с выборочным повтором Сети Петри высокоуровневый протокол управления каналом код Хэмминга Метод выборочного повтора протокол скользящего окна

Электроника

Амплитудная модуляция и детектирование ам-сигналов

Цель работы

Экспериментальное исследование физических процессов при амплитудной модуляции и детектировании АМ – сигналов.

Конспект лекций.

Предварительная подготовка к работе

Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы:

принцип модуляции высокочастотного гармонического колебания несущей и ее использование в радиотехнике и технике связи;

временное, спектральное и векторное представление АМ-сигнала при однотональной модуляции и модуляции сложным сигналом произвольной формы, ширина спектра АМ-сигнала;

энергетические характеристики АМ-сигнала, балансная и однополосная амплитудная модуляция;

принцип работы амплитудного модулятора, статическая модуляционная характеристика, выбор режима работы модулятора по ней для получения неискаженной модуляции;

принцип детектирования АМ-сигнала, характеристика детектирования, линейное и квадратичное детектирование, искажения при детектировании;

практические схемы амплитудного модулятора и детектора.

Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы.

Рассчитать методом угла отсечки и построить статическую модуляционную характеристику (СМХ) Im= f(Eсм) модулятора на полевом транзисторе, для которого ВАХ аппроксимирована отрезками прямых с параметрами

 

Подводимое к транзистору напряжение равно:

Uвх(t) = Eсм+ Um cos w0t, Um = 1 В.

 ! ! ! ПРИ РАСЧЕТЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВЫБИРАТЬ

 УГОЛ ОТСЕЧКИ ОТ 0° ДО 180° С ШАГОМ 30° .

Выбрать по рассчитанной СМХ параметры рабочего режима модулятора, обеспечивающего наименьшие искажения АМ-сигнала (Eсм, UmW). Оценить ожидаемую величину коэффициента нелинейных искажений, используя метод трех ординат.

Нарисовать спектральную и векторную диаграммы AМ-сигнала вида:

UАМ(t) = 2 [1 + 0,5 cos 2p 103 t] cos 2p 105 t.

Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

Вопросы для самостоятельной подготовки

Запишите выражение для амплитудно-модулированого сигнала, назовите все входящие в него параметры для случая модуляции однотональным сигналом.

Изобразите временную диаграмму АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции.

Изобразите спектр АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции и ширина спектра.

Изобразите принципиальную схему для базовой модуляции. Поясните физические процессы в схеме при модуляции смещением с приведением временных и спектральных диаграмм, иллюстрирующих получение АМ-сигнала.

Что такое статическая модуляционная характеристика и ее назначение? Приведите схему для ее снятия.

Как выбрать режим работы модулятора по статической модуляционной характеристике модулятора для получения неискаженной модуляции?

Отчего зависит величина коэффициента глубины модуляции АМ-ко­лебания?

Покажите, какая получается статическая модуляционная характеристика при квадратичной характеристике нелинейного элемента.

Поясните порядок расчета статической модуляционной характеристики при работе нелинейного элемента с отсечкой тока.

Какую вольтамперную характеристику должен иметь нелинейный элемент для получения неискаженной амплитудной модуляции?

Приведите схему двухтактного модулятора.

Что такое детектирование и характеристика детектирования амплитудного детектора? Изобразите эту характеристику. Квадратичный и линейный детекторы.

Изобразите спектры при детектировании АМ-колебаний:

напряжения на входе;

тока через нелинейный элемент;

напряжения на выходе линейного детектора.

Как объяснить возникновение составляющих с частотами F и 2F на выходе квадратичного детектора?

Покажите, чему равен коэффициент нелинейных искажений при квадратичном детектировании.

Что называется коэффициентом передачи диодного детектора, от чего он зависит и его примерное значение?

Нарисуйте схему диодного детектора. Как выбирается величина емкости, шунтирующей сопротивление нагрузки детектора?

Изложите содержание лабораторного задания к данной работе.

Описание лабораторного макета

Исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования АМ-сигнала выполняется, как и в предыдущей работе, на функциональном блоке № 1, приведенном на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Блок 1

Модулятор выполнен на основе усилительного каскада на полевом транзисторе. Модуляция осуществляется изменением напряжения смещения на затворе транзистора. Для этого модулирующий сигнал с частотой 1 кГц подается на входной сумматор модулятора от внещнего генератора. Нагрузкой усилительного каскада модулятора является параллельный колебательный контур (подключается кнопкой "LC вкл"). Сигнал несущего колебания частотой 13...15 кГц подается на вход сумматора модулятора от другого генератора, точное значение частоты устанавливается равным значению резонансной частоты контура конкретного макета – по обеспечению максимального значения напряжения на контуре. Схема позволяет изменять добротность нагрузочного колебательного контура подключением дополнительного сопротивления Rш (кнопка "Rш") с целью изучения влияния добротности контура на искажения формы и спектра АМ-сигнала. Включение в цепь стока полевого транзистора усилительного каскада активного сопротивления (кнопкой "R вкл") позволяет наблюдать форму и спектр тока в цепи нелинейного элемента модулятора.

В схеме детектора предусмотрена возможность изменения величины емкости фильтра ("Сн вкл") для исследования искажений в детекторе. В цепь нагрузки детектора последовательно включен миллиамперметр стенда для получения характеристики детектирования. Подключение приборов к схеме модулятора для подачи сигналов и наблюдения исследуемых процессов осуществляется с помощью гнезд. Регулятор смещения и вольтметр для измерения его величины расположены на передней панели верхнего блока.

Лабораторное задание

Ознакомиться с лабораторной установкой – макетом и используемыми в работе измерительными приборами.

Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора. Выбрать параметры рабочего режима модулятора для получения неискаженной модуляции.

Получить неискаженный АМ-сигнал, зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов: на входе модулятора, тока нелинейного элемента, напряжения на нагрузочном контуре. Определить коэффициент глубины модуляции.

Исследовать характер искажений АМ-сигнала при неправильном выборе режима работы модулятора по СМХ.

Исследовать влияние добротности нагрузочного контура и его расстройки на форму и спектр АМ-сигнала.

Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования АМ-сиг­налов.

Порядок выполнения работы

Включить лабораторную установку и приборы.

Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора Umk = f(Есм) при заданной амплитуде высокочастотного колебания Umw = const. Для этого на один из входов сумматора модулятора подать от внешнего генератора сигнал несущей частоты с амплитудой Umw= 1 В. Частота несущего колебания устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура – по максимуму напряжения на нем (fрез = 13...15 кГц). Сопротивление Rш должно быть подключено к контуру. Напряжение смещения на затворе полевого транзистора изменяется в пределах от –6 В до 0 В с шагом 0,5 В. Напряжение на контуре измеряется с помощью вольтметра ВЗ–38. По графику СМХ выбрать и установить параметры рабочего режима работы модулятора, при котором могут быть обеспечены наименьшие искажения АМ-сигнала: рабочую точку в средней части линейного участка и соответствующее ей напряжение смещения Есм; амплитуду модулирующего сигнала UmW в пределах линейного участка.

Получить модулированный сигнал, для чего на вход модулятора по- дать от внешнего генератора сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 1 В. Убедиться с помощью осциллографа, что на выходе модулятора получен практически неискаженный АМ-сигнал (в случае необходимости скорректировать параметры Есм, UmW).

 Зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов:

напряжения на затворе полевого транзистора;

тока стока транзистора – напряжения на активном сопротивлении нагрузки (кнопка "R вкл" нажата);

напряжение на выходе модулятора – на контуре .

  Определить коэффициент глубины модуляции по временной и спектральной диаграммам.

Исследовать характер искажения АМ-сигнала при изменении положения рабочей точки на СМХ:

искажение огибающей сверху (ограничение) при смещении рабочей точки к верхнему загибу СМХ;

искажение огибающей снизу (отсечка) при смещении рабочей точки к нижнему загибу СМХ.

  Зарисовать форму и спектр АМ-сигнала для этих случаев. Обратить внимание на характер изменения глубины модуляции.

Исследовать влияние добротности нагрузочного контура модулятора на форму и спектр АМ-сигнала. Для этого установить режим неискаженной модуляции (смотри пункт 3) и отключить сопротивление Rш. Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на контуре.

Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования
АМ-сигналов. Для этого на вход детектора должен быть подан неискаженный АМ-сигнал с глубиной модуляции 80–90% (Rш включено). Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на выходе детектора:

при отключении емкости Сн;

при подключении емкости Сн.

Примечание:

Временные и спектральные диаграммы входных и выходных сигналов следует располагать друг под другом с соблюдением масштабных соотношений по обеим осям.

Содержание отчета

Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц, графиков, осциллограмм и спектрограмм с соответствующими заголовками, исходными данными и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

Нелинейное резонансное усиление, умножение и преобразование частоты Экспериментальное исследование физических процессов при нелинейном резонансном усилении, умножении и преобразовании частоты. Изучение выбора оптимального режима работы нелинейного элемента.

Частотная модуляция и детектирование ЧМ-сигналов Экспериментальное исследование физических процессов при частотной модуляции и детектировании ЧМ-сигналов.

Исследование LC-автогенератора гармонических колебаний Изучение и экспериментальное исследование особенностей работы LC-автогенератора в различных режимах самовозбуждения: мягком, жёстком, при автоматическом смещении, при внешнем воздействии.

Параметрическое возбуждение и усиление колебаний Экспериментальное исследование колебательного контура с нелинейной емкостью и физических процессов в параметрическом колебательном контуре в режиме возбуждения и усиления колебаний.


Кабель ввгнг ls иркутск тут.
На главную