Лабораторна робота № 4 Дослідження модульованих коливань і схем демодуляторів

4.1. Мета роботи

Вивчення способів передачі і прийому аналогових сигналів на основі модуляції і демодуляції базового сигналу.

4.2. Використання пакету ewb для виконання роботи

Дослідження амплітудно-модульованого сигналу виконується за допомогою простої схеми, що приводиться на рис. 4.1.

З панелі Sources вибирається джерело з моногармонічною амплітудною модуляцією. По замовчуванню джерело сигналу задає параметри, що зображені на рисунку, але з глибиною амплітудної модуляції – 1.

Пропонується:

• зберегти відношення між базовою (несучою) і модулюючою частотами;

• частоту несучої вибирати в інтервалі 10³ – 10⁵ Гц;

• глибину модуляції зменшити до рівня, що не перевищуює 0,5 В.

4.3. Порядок виконання роботи

4.3.1. Визначення глибини амплітудної модуляції.

За допомогою Transient Analysis (або використовуючи осцилограф) визначити максимальну і мінімальну амплітуди модульованого сигналу і розрахувати реальну глибину модуляції за формулою:

.

Порівняти розраховану глибину модуляції з заданою.

4.3.2.Визначення спектру амплітудно-модульованого сигналу.

Для цієї мети використовується Fourier Analysis з меню Analysis. У параметрах Фур’є-аналізу треба встановити:

Output node – 1.

Fundamental frequency – 100 Гц.

Number of harmonics – 20.

Після встановлення вказаних параметрів натискається кнопка Simulate, і з’являється спектрограма амплітудно-модульованого сигналу у вигляді лінійчастого спектра. Необхідно проаналізувати розподілення спектральних складових і зробити відповідні висновки.

4

Рис. 4.2.

.3.3. Дослідження процесу детектування амплітудно-модульованого сигналу.

Готується схема в відповідності до рис. 4.2.

У приведеній схемі необхідно виконати Transient-аналіз продетектованого сигналу і визначити умови найбільш якісного виділення корисного сигналу із суміші сигналів, що виділяються на активному опорі. Запропонувати схему фільтра і його частотні характеристики для забезпечення вказаної задачі.

4.3.4. Вивчення властивостей частотно-модульованого сигналу.

Готується схема відповідно до рис. 4.3 з джерелом частотно-модульованого сигналу (FM-Source). По замовчуванню вибираються:

• несуча частота – у тих самих межах, що і при дослідженні ампітудно-модульованого сигналу;

• відношення між частотами, несучою і модулюючою – у тих же пропорціях;

• індекс модуляції – 5.

Вибираючи ті ж опції для Фур’є-аналізу, отримується і аналізується спектрограма частотно-модульованого сигналу.

Вибирається кероване джерело FSK (Frequency-Shift-Keying Source), яке зображене на рис. 4.4. Воно широко використовується у цифрових комунікаційних системах – таких, як низькошвидкісні модеми. Схема, що демонструє використання такого джерела, приводиться на рис. 4.5. Необхідно проаналізувати роботу схеми і дати пояснення такому способу частотної модуляції.

4.3.5. Вивчення роботи частотного детектора (демодулятора).

Потрібна для дослідження схема приводиться на рис. 4.6. Перш ніж проводити необхідні дослідження частотного детектора, треба налагодити його на роботу із встановленою несучою частотою. Це означає, що власна резонансна частота коливального контуру повинна дорівнювати частоті несучої. Найпростіше таку операцію можна виконати за допомогою осцилографа, як показано на рис. 4.6 та рис. 4.7, або за допомогою двох вольтметрів.

П

Рис. 4.7.

ослідовність налагодження може бути різною. На осцилограмі (рис. 4.7) приведено кінцевий результат, коли падіння напруги на індуктивному (верхня синусоїда) і на ємнісному елементах однакова.

Після налагодження схеми на виході матимуть місце однакові напруги на вихідних електродах по відношенню до загальної шини, а на осцилографі, приєднаному до виходів схеми, – однакові часові діаграми. Інший варіант (рис. 4.6) демонструє можливість налагодження частотного детектора шляхом вирівнювання напруг двох вольтметрів.

Дослідження схеми частотного демодулятора полягає в експериментальному визначенні залежності напруги між вихідними елементами від відхилення частоти вхідного сигналу відносно несучої. Для проведення такого досліду змінюється частота вхідного сигналу в одну сторону, а потім в іншу і виконуються заміри напруги між вихідними електродами. За результатами проведеного досліду будується графік залежності вихідної напруги від відхилення частоти.

4.3.6. Для того щоб виконати дослідження фазового детектора, необхідно побудувати графік залежності вихідної напруги від відхилення фази фазомодульованого сигналу. Як і в попереднім досліді, можна провести дослідження залежності вихідної напруги двох послідовно з’єднаних джерел синусоїдальної напруги від різниці між їх фазами. Прикладом такого досліду може бути схема, що приведена на рис. 4.8.

При зображених на схемі параметрах джерел живлення отримаємо на осцилографі напругу, діюче значення якої буде дорівнювати 5 В.

Дослідження схеми фазового демодулятора полягає в побудові експериментальної залежності вихідної напруги від різниці фаз між еталонним сигналом і модульованим.