11658

ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №5 ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АМПЛИТУДНОМОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: ознакомиться с принципами действия и основными параметрами амплитудной модуляции и детектирования амплитудномодулированных колебани

Русский

2013-04-10

84.5 KB

74 чел.

Лабораторная работа №5

ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ

Цель работы: ознакомиться с принципами действия и основными параметрами амплитудной модуляции и детектирования амплитудно-модулированных колебаний.

 Приборы и принадлежности:

1. Милливольтметр В3-38.

2. Осциллограф типа С1-67, С1-68, С1-65  или аналогичный.

3. Генератор  сигналов низкочастотный типа Г3-112, Г3-33, Л-30 или аналогичный.

4. Генератор сигналов высокочастотный типа Г4-18А, Г4-2 или аналогичный.

5. Лабораторный модуль.

6. Встроенный источник питания.

5.1. Сведения из теории

Модуляцией колебаний называется медленное по сравнению с периодом колебаний изменение амплитуды, фазы или частоты колебаний по определенному закону.

Радиочастотное колебание характеризуется амплитудой, частотой и фазой. Соответственно различают три основных вида модуляции: амплитудную, частотную и фазовую.

5.1.1. Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции изменяется только амплитуда колебаний, а фаза и частота остаются неизменными. В случае модуляции косинусоидальным сигналом модулированное колебание  имеет вид:

,                              (5.1)

где  – амплитуда несущего колебания, m  – коэффициент модуляции,  – частота модулирующего колебания,  – частота несущего колебания.

Амплитудно-модулированное радиочастотное колебание показано на рис. 5.1.

Максимальное и минимальное значение амплитуды:

.

 

Коэффициент амплитудной модуляции есть отношение разности максимальной и минимальной амплитуд к их сумме:

.

При модуляции гармоническим колебанием результирующее радиочастотное модулированное колебание можно представить в виде суммы колебаний:

Таким образом, спектр радиочастотного колебания при амплитудной модуляции гармоническим колебанием состоит из трех составляющих: нижней боковой, несущей и верхней боковой.

5.1.2. Методы осуществления амплитудной модуляции

Из выражения (5.1) видно, что для осуществления амплитудной модуляции необходимо перемножение несущего и модулирующего колебаний. Это можно сделать с помощью как линейных, так и нелинейных преобразований.

 Базовая модуляция. На рис. 5.2 показана схема, в которой  осуществлена базовая модуляция. Из схемы следует, что напряжение на базе является суммой модулируемого и модулирующего колебаний. Рис. 5.3 объясняет принцип базовой модуляции с помощью идеализированной входной характеристики транзистора.

 Эмиттерная модуляция. На рис. 5.4 показана схема эмиттерного модулятора. Дифференциальный усилитель на транзисторах VT1 и VT2 включен по схеме фазоинвертора. Генератор стабильного тока создает стабильный ток, значение которого пропорционально входному низкочастотному напряжению. При малых входных высокочастотных и низкочастотных напряжениях амплитуда выходного напряжения

,

где  и  – коэффициенты пропорциональности,  – амплитуда входного высокочастотного напряжения, F(t) – функция, характеризующая временную зависимость модулирующего напряжения.

Как базовая, так и эмиттерная модуляции осуществляются в предварительных каскадах передающих устройств. В последующих каскадах, являющихся генераторами с внешним возбуждением, модулированные колебания усиливаются. Эти каскады работают в режиме В или С (угол отсечки меньше 90°).

5.1.3. Детектирование

Детектированием называется процесс выделения модулирующего сигнала из модулированного высокочастотного колебания.

Схемы, с помощью которых осуществляется детектирование, применяются и в случае, когда высокочастотные колебания не являются модулированными. Поэтому часто под детектированием понимают процесс выделения тех или иных параметров высокочастотного колебания.

Схема детектора на полупроводниковом диоде показана на рис. 5.6. Особенностью полупроводникового диода является наличие заметного обратного тока при отрицательном напряжении на диоде, в отличие от лампового.

Зависимость напряжения или тока на выходе детектора от амплитуды входного сигнала называют детекторной характеристикой. Детекторная характеристика должна быть линейной, а угловой коэффициент ее не должен зависеть от частоты модуляции  и частоты несущего колебания  (рис. 5.6).

Крутизна детекторной характеристики определяет эффективность детектора как преобразователя входного сигнала. Детекторная характеристика реального детектора отличается от идеальной. Но существует область изменения амплитуды входного напряжения, в которой  связь между конечными приращениями амплитуды выходного и входного напряжений оказывается практически линейной. В связи с этим амплитудный детектор (АД) целесообразно охарактеризовать дифференциальным параметром

.

Крутизна детекторной характеристики детектора является безразмерной величиной и по аналогии с показателями любого усилительного каскада ее можно назвать коэффициентом усиления  детектора. Искажения, вносимые детектором, разделяют на линейные и нелинейные.

Линейные искажения определяются зависимостью модуля крутизны детекторной характеристики (рис. 5.7) и зависимостью сдвига фаз между выходным напряжением и модулируемым параметром при синусоидальном изменении последнего (рис. 5.8) от частоты модуляции.

Коэффициентом фильтрации детектора называют отношение амплитуды входного напряжения к амплитуде напряжения высокой частоты на выходе детектора:

.

5.1.4. Искажения, вызванные нелинейностью детекторной характеристики

Форма детекторной характеристики зависит от сопротивления нагрузки детектора.

На рис. 5.10 показана форма детекторных характеристик для тока в нагрузке

,

где  – ток на выходе детектора при различных сопротивлениях нагрузки детектора . Увеличение сопротивления нагрузки детектора улучшает линейность детекторной характеристики.

При достаточно большом сопротивлении нагрузки детекторная характеристика (рис. 5.11) имеет три участка: квадратичный участок (1), соответствующий режиму детектирования слабых сигналов, линейный (3), соответствующий режиму детектирования сильных сигналов, и промежуточный (2), соответствующий режиму детектирования средних сигналов.

5.1.5. Нелинейные искажения, вызванные избыточной постоянной времени нагрузки детектора

Постоянная времени нагрузки детектора . Для уменьшения нелинейных искажений, вызванных нелинейностью детекторной характеристики,  следует увеличивать.

Емкость конденсатора  и постоянную времени целесообразно увеличивать. Однако увеличение приводит к тому, что при спаде амплитуды входного напряжения скорость заряда конденсатора  через резистор  может оказаться недостаточной для того, чтобы в следующий период напряжение на  конденсаторе определялось амплитудой входного сигнала, действующей в этот период. Детектор становится инерционным.

5.2. Содержание работы

1. Снять и построить динамическую модуляционную характеристику при двух значениях напряжения высокой частоты.

2. Снять детекторную характеристику при m=50% и Uвч=0,06 В. Построить график.

3. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения в зависимости от изменения постоянной времени нагрузки детектора.

4. Вычислить крутизну детекторной характеристики.

5.3. Порядок выполнения работы

Лабораторный модуль "Исследование АМ и детектирования АМ-колебаний" установить в лабораторный стенд в одну из ячеек. Заземлить корпус лабораторного стенда. Включить тумблер питания лабораторного стенда.

1. Снять динамическую модуляционную харатеристику амплитудной    модуляции при двух значениях напряжения высокой частоты: =0,06 В и  =0,03 В (принципиальная схема рис. 5.11). Внешний вид передней панели   лабораторного модуля для исследования АМ колебаний приведен на рис. 5.12.

Включить питание лабораторного модуля. Установить тумблер         "Вкл. дет" в нижнее положение, ручку "Uдет" в положение "10". Тумблер установить в положение 1 ("контур"), изменением частоты генератора настроиться  в резонанс. Изменяя величину напряжения  генератором Г3-112, измерить коэффициент модуляции по осциллографу С1-65А. Построить модуляционную характеристику.

2. Снять детекторную характеристику при коэффициенте модуляции m=50% и =0,06 В. Тумблер "Вкл. дет" установить в верхнее положение.

К разъему "Вых. ЗЧ" подключить милливольтметр В3-38. Установить переключатель "Пост. врем."  в  положение 1, снять зависимость Uвых  от положения резистора Uвх.дет  1, 2, ... ,10.  Данные записать в таблицу и построить график.

3. Зарисовать осциллограммы при m=50% и Uвч=0,06 В, изменяя положение тумблера 1 или 2 (1 – контур, 2 – резистор 1кОм). Тумблер "Вкл. дет" оставить в нижнем положении .

4. Зарисовать осциллограммы Uвч в зависимости от изменения постоянной времени нагрузочного сопротивления.

5. Вычислить крутизну детекторной характеристики, пользуясь графиком.

5.4. Контрольные вопросы

  1.  В чем отличие процесса преобразования частоты от процесса амплитудной модуляции?
  2.  Дайте определение статической и динамической модуляционных характеристик.
  3.  Какой вид имеет детекторная характеристика?

4. Чем вызваны искажения детекторной характеристики?

5.5. Литература

  1.  Паяшков В.В. Радиоприемные устройства. M.: Радио и связь, 1984. С. 156-194.
  2.  Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1985. С. 383-425.
  3.  Ефимчик М.К., Шушкевич С.С. Основы радиоэлектроники. Минск: Изд-во БГУ, 1981. С. 183-188.
  4.  Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. "Радиотехника". 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1988. С. 88-96.               


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65720. ФОРМУВАННЯ СРАТЕГІЙ МАРКЕТИНГОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ ТУРИСТИЧНИХ ПІДПРИЄМСТВ 237 KB
  Специфіка процесу надання туристичних послуг пов'язана не тільки з його органічним поєднанням із розвитком ресурсів конкретних географічних територій але і з необхідністю відтворення належного зв'язку між різними підприємствами даної території в процесі обслуговування туристів.
65721. УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ПРОГНОЗУВАННЯ ПОТРЕБИ В ЗАПАСНИХ ЧАСТИНАХ ДО СИЛОВИХ АГРЕГАТІВ ВАНТАЖНИХ АВТОМОБІЛІВ 364.5 KB
  Ця проблема вимагає рішення таких задач: планування потреби в запасних частинах; формування плану виробництва запасних частин; організація системи постачання; управління запасними частинами й організація складського господарства.
65722. Політична символіка як засіб демократичної консолідації суспільства 156.5 KB
  Трансформація політичної системи супроводжується пошуком консолідуючих смислових значень поведінки людини в суспільстві. Смислові значення що консолідують суспільство містяться у символах які функціонують в політиці у вигляді політичної символіки.
65723. ВПЛИВ ДИНАМІЧНИХ ДІЙ НА МІЦНІСТЬ І КОМФОРТНІСТЬ БУДІВЕЛЬ, ЩО ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ У СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ УМОВАХ 2.08 MB
  Проблема коректного моделювання динамічних дій в розрахункових моделях будівель і споруд завжди виникає при їх проектуванні, будівництві, експлуатації, реконструкції та підсиленні. Головне завдання проектувальника – як можна точніше врахувати і оцінити всі навантаження та дії...
65724. УДОСКОНАЛЕННЯ ЛОГІСТИЧНОГО СЕРВІСУ В ПРОЕКТАХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ ВАНТАЖІВ 522.5 KB
  Задачі вдосконалення логістичного сервісу в проектах перевезень вантажів Інтеграція Інформатизація Вибір та оптимізація індивідуального обладнання необхідного для оптимального функціонування підприємств які надають логістичні послуги Розроблення єдиного...
65725. Отоліти та зуби костистих риб палеогену України 538 KB
  Костисті риби переважають у складі кайнозойської іхтіофауни. Окрім скелетних решток самостійним обєктом дослідження є розрізнені отоліти та зуби костистих риб. Костисті риби з палеогенових відкладів України були вивчені в основному за повноскелетними рештками.
65726. Цілеспрямована стимуляція перебудови полів дефектів структури кристалів CdZnTe і ZnSe:Te 501.5 KB
  Однак при сучасній цифровій обробці частина інформації віртуальна тому при комплексному дослідженні впливу перебудови полів дефектів структури на кінетичні фотоелектричні та фотодіелектричні характеристики кристалів необхідно використовувати взаємоузгодженні алгоритми і програми.
65727. ПОВЕРХНЕВI ТА ТУНЕЛЬНI ЕФЕКТИ В МЕТАЛЕВИХ НАНОСТРУКТУРАХ 820 KB
  Розвинути теорiю одноелектронного тунельного транспорту в кластерних структурах з урахуванням нагрiву електронної пiдсистеми кластерiв і уширення енергетичних рiвнiв. Для досягнення поставленої мети необхiдно було вирiшити наступнi задачi: розвинути метод функцiонала густини для...
65728. ЗАЛЕЖНІСТЬ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НУКЛЕОТИДІВ І ПРОМОТОРІВ ВІД ЇХНІХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ І ЕВОЛЮЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК 722 KB
  Саме виявлення та дослідження взаємозвязків між фізичними властивостями промоторів та їхньою біологічною активністю проводиться в дисертаційній роботі. Знання перелічених закономірностей і залежностей дає змогу зрозуміти енергетичні характеристики генетичного коду...