МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ



МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

№5

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ПО КУРСУ

“ОСНОВИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ “

для студентів спеціальності 8.090701, 8.090703



Затверджено

на засіданні кафедри РТП

Протокол № 2 від 04.09.02



Б.С.Троїцький., С.О.Березовський

Ю.К.Філіпський



Одеса ОНПУ 2002

Лабораторна робота № 9



АНАЛІЗ ЧАСОВИХ І СПЕКТРАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК AMК І ЧМК



Мета роботи - вивчити часові і спектральні характеристики амплітудно- і частотно-модульованих коливань.



9.1 Основні визначення



При амплітудній модуляції за законом керуючого сигналу змінюється амплітуда коливань; амплітудно -модульоване коливання для гармонічного керуючого сигналу записується у вигляді :

U(t)=Uo(1+Mcos(t)cos(ot

де Uo - амплітуда несучого коливання; M - коефіцієнт глибини модуляції, (- модулююча частота, (0 -несуча частота.

Максимальна і мінімальна амплітуди АМК, відповідно

Uмин =Uo (1- M); Uмакс =Uo (1+ M)

Спектр АМК можна визначити, обчисливши коефіцієнти ряду Фур’е, однак простіше перетворити вираз АМК за допомогою відомих тригонометричних співвідношень;

U(t)=Uo(1+Mcos(t)cos(ot=Uocos(ot+UoMcos(otcos(t=

=Uocos(ot+0,5UoMcos((o+()t+0,5UoMcos((o-()t.

Звідси ясно, що спектр АМК - дискретний і містить три гармонічні складові: несучої частоти (o із амплітудою Uo і дві бокові із частотами (o( і амплітудами 0,5UoМ. Ширина спектра АМ коливання дорівнює 2(.

При частотної модуляції за законом модулюючого коливання S(t) змінюється частота високочастотного коливання. В цьому випадку миттєва частота ЧМК

((t)= (o+((S(t)=(o[1+((/(oS(t)]

де - (( максимальне відхилення частоти (девіація частоти); ((/(o -відносна зміна частоти (відносна девіація).

Тому що ((t)=EMBED UnknownHYPER14HYPER15, при модуляції гармонічним сигналом S(t)= Uocos(t аналітичний вираз ЧМК має вигляд



Величина m=((/( називається індексом частотної модуляції і має зміст амплітуди зміни фази при частотній модуляції.

Для визначення спектра ЧМК перетворимо вираз u(t):

Uo(t)=U0cos(msin(t)cos(ot-U0sin(msin(t)sin(ot

Вважаючи m <<1, одержуємо cos(msin(t)1,

sin(msin(t)= msin(t.

Далі



Із даного виразу бачимо що при малому індексі модуляції спектр ЧМК відрізняється від спектра АМК тільки зсувом фази нижньої бокової складової на 180. При довільному m періодичні функції cos(msin(t) и sin(msin(t) необхідно розкласти в ряд Фур’е , коефіцієнтами котрого будуть функції Беселя першого роду.

Підставивши ці співвідношення в аналітичний вираз сигналу і виконавши тригонометричні перетворення, дістаємо



Таким чином, ЧМК має дискретний спектр і складається із несучої і нескінченної кількості бокових гармонік з частотами (ok( і амплітудами U0Jk(m). Однак дослідження залежності Jk(m) від порядкового номера К при великих значеннях m показує, що при m>>1 величина Jk(m) рівноважна при всіх значеннях К<<1, при К, ближчих до m, Jk(m) має підйом, а при дальшому збільшенні К Jk(m) швидко йде до нуля.



9.2 Підготовка до лабораторної роботи



Розрахувати амплітудний спектр АМК:



U(t)=1(1+0,8cos22*104t)cos106t,B,

побудувати часову і спектральну діаграми даного сигналу.

9.2.2 Розрахувати амплітудний спектр ЧМК:



U(t)=1sin(2SYMBOL 112 \f "Symbol" \s 12HYPER14pHYPER15105t+0,2sin2104t),B,



побудувати часову і спектральну діаграми даного сигналу.



9.3 Порядок виконання лабораторної роботи



9.3.1 Підключивши до клем “Зовн. модуляція“ генератора Г4-18А вихідні затиски генератора ГЗ-ЗЗ, дістати амплітудно - модульоване коливання,



U(t)=1(1+0,8cos2*2*104t)cos106t



Далі за допомогою осцилографа і аналізатора спектру контролювати параметри АМК на виході генератору Г4-18А, спостерігаючи часову діаграму і амплітудний спектр даного сигналу. Намалювати осцилограму і спектрограму сигналу.

9.3.2 Змінюючи рівень модулюючого сигналу, дістати АМК із глибиною модуляції М, рівної 0,6, 0,4 і 0,3. За допомогою осцилографа намалювати часові діаграми ціх сигналів, а за допомогою аналізатора визначити амплітуди гармонічних складових спектра перелічених сигналів.

9.3.3 Включивши живлення генератора частотно-модульованих коливань, дістати ЧМК



U (t)= 1sin(2L 112 \f "Symbol" \s 12HYPER14pHYPER15*105t+0,2sin2*104t), B.



Далі, за допомогою осцилографа і аналізатора спектра контролювати параметри ЧМК, спостерігаючи за часовою діаграмою і амплітудним спектром даного сигналу. Намалювати осцилограму і спектрограму сигналу.

9.3.4 Змінюючи девіацію частоти ЧМК, дістати сигнали з індексами модуляції m, рівними 0,2, 0,5 і 1,0. За допомогою аналізатора спектра визначити амплітуди гармонічних складових спектра перелічених сигналів.



9.4 Зміст протоколу



9.4.1 Розрахунки і графіки амплітудних спектрів сигналів.

9.4.2 Експериментальні осцилограми і спектрограми сигналів, здобутих при виконанні роботи.

9.4.3 Зіставлення розрахункових і експери-ентальних даних.

9.4.4 Виводи і оцінка здобутих результатів.



9.5. Контрольні запитання



9.5.1 Як зв’язані спектри керуючого і амплітудно-модульованого сигналів?

9.5.2 Як впливає зміна амплітуди керуючого сигналу на спектр АМК?

9.5.3 Як впливає зміна частоти керуючого сигналу на спектр АМК?

9.5.4 Як зв’язані форми керуючого і частотно-модульованого сигналів?

9.5.5 Як зв’язані спектри керуючого і частотно-модульованого сигналів?

9.5.6 Як впливає зміна амплітуди керуючого сигналу на спектр ЧМК?

9.5.7 Як впливає зміна частоти керуючого сигналу на спектр ЧМК?

9.5.8 Чим розрізняються спектри при “вузько- “ і “ широкосмугової “ частотної модуляції?

9.5.9 Що буде загальним і в чим буде відмінність між спектрами АМК і ЧМК?



Лабораторна робота № 10



АНАЛІЗ ПРОХОДЖЕННЯ АМК КРІЗЬ ВИБІРНІ КОЛА



Мета роботи - досліджувати вплив вибірних кіл на проходження AM сигналу.



10.1. Основні визначення.



Нехай амплітудно-модульоване коливання (АМК) вигляду



діє в послідовному коливальному контурі із несучою частотою (p=(o. Опір контуру на частоті (p=(o дорівнює R, а на частотах (1=(o+( та (2=(o-( відповідно

|1|=R(1+j=R(1+j()

|2|=R(1-j=R(1-j()



де - узагальнена розстройка контуру для верхньої і нижньої бокових частот спектра АМК

(=

Поділивши всі складові сигналу на відповідні їх частоті опори, дістаємо для струму в контурі такий вираз:



На верхній боковій частоті струм запізнюється на кут ( відносно ЕРС, а на нижньої бокової частоті, навпаки, випереджає ЕРС на такий самий кут.

Крім того, амплітуди бокових cкладових струму послаблені порівняно з амплітудою несучого коливання в HYPER14HYPER15 раз.

За рахунок нерівномірності резонансної кривої контуру існує відмінність між огинаючими струму і ЕРС:

1.Глибина модуляції струму Mi менш, ніж глибина модуляції ЕРС:

(M0



2. Огинаюча амплітуд струму запізнюється на кут ( відносно огинаючої ЕРС:

=arctg(=arctg()

Коефіцієнт

, який визначає зменшення глибини модуляції струму відносно ЕРС, називається коефіцієнтом демодуляції.

Отже, при проходженні AM коливання крізь контур спектр коливання залишається незмінним, однак глибина модуляції декілька зменшується.



10.2 Готування до лабораторної роботи



10.2.1 Розрахувати амплітудночастотну і фазочастотну характеристики заданої схеми і побудувати їх графіки.

I0.2.2 Розрахувати амплітудний і фазовий спектри АМК

U(t)=1(1+0,6sin2(2*104t)sin2(106t, B



I0.2.3 Визначити спектр сигналу на виході схеми, коли на вхід її подано АМК. Визначити коефіцієнт глибини модуляції АМК на виході схеми.



Рис. lO.1 Схема макету до лабораторної роботи № 10



10.3 Порядок виконання лабораторної роботи



10.3.1 Визначити експериментально амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики заданого кола.

10.3.2 За експериментальною АЧХ схеми визначити смугу пропускання і добротність.

10.3.3 Подати на вхід схеми АМК і визначити зміну коефіцієнта глибини модуляції. Параметри вхідного сигналу;

fo=fp; M=60%; F1=2*104 Гц; F2= 2(f0,707/2

fo>fp; M=60%; F2= 2(f0,707./2

fo(fp; M=60%; F2= 2(f0,707./2



10.4 Зміст протоколу



10.4.1 Розрахунки амплітудно-частотної і фазочастотної характеристик кола.

10.4.2 Розрахунки спектрів заданого сигналу на вході і виході кола.

10.4.3 Експериментально визначені АЧХ і ФЧХ кола, таблиці експериментальних даних.

10.4.4 Експериментально визначені спектри сигналів.