Глава V. Измерение параметров формы сигналов

К измерителям параметров формы сигналов следует отнести осциллограф, приборы для измерения модуляции (модулометр для измерения коэффициента глубины амплитудной модуляции и девиометр при измерении индекса частотной модуляции); измерители нелинейных искажений, селективный вольтметр, анализаторы спектра.

5.1 Измерение коэффициента глубины амплитудной модуляции

Коэффициент глубины амплитудной модуляции (КГАМ) измеряют при модулирующем сигнале , имеющем характер произвольного периодического колебания.

Рассмотрим простой случай : Модулирующий сигнал – гармоническое колебание

F_ot)sin 2 f_ot

- коэффициент глубины амплитудной модуляции;

f_o - несущая частота;

F₀ – частота модулирующего сигнала.

Методы измерения:

- двойного детектирования (применяют в промышленных модулометрах, рис.5.1)

- с помощью осцилографа.

Метод двойного детектирования.

и А_о – параметры огибающей U_AM(t) . Это означает, что первая операция над U_AM(t) состоит в выделении огибающей – линейном детектировании.

После детектирования напряжение пропоциональное огибающей:

U_o(t) = kA_o(1+Msin 2 F_ot) - Модулирующее колебание с постоянной составляющей U_o = kA_o и переменной составляющей U_о~(t) = k sin2 F_ot . U_o(t) = U_o + U_о~(t) .

Рис. 5.1 Графики амплитудно-модулированного колебания а) и после линейного детектирования б).

КГАМ определяется формулой

Для измерения М после линейного детектирования следует раздельно измерить амплитуду переменной составляющей и постоянную составляющую и определить отношение результата первого измерения по второму.( рис 5.2)

Рис. 5.2 Упрощенная блок-схема модулометра.

На рис. 5.2 обозначены:

ЛД – линейный детектор;

ПВ – пиковый вольтметр;

ВС – Вольтметр среднего значения;

ОУ – отсчетное устройство.

Чтобы не усложнять схему в процессе изменения можно поддерживать А_о постоянным (например, с помощью измерения коэффициента усиления на входе , устанавливая стрелку индикатора kA_o на одно и тоже деление – процедура нормировки) , что позволяет повысить также точность измерения .

Показания пикового вольметра при этом будут пропоциональны k A и шкалу индикатора градуируют непосредственно в % . При более сложных законах модуляции , когда А_вв А_вн ( вв – “вверх” , вн - “вниз”) можно меняя полярность пикового вольметра раздельно измерить М_вв и М_вн. Когда М изменяется в широком диапазоне амплитуд А_о и частот f_o прибор представляет собой соединение супергетеродинного приемника ( обладающего высокой чувствительностью и избирательностью в широком диапазоне частот с решающей частью ) и собственно модулометра (рис. 5.3).

Рис.5.3 Структурная схема модулометра

На рис.5.3 указаны: ВУ – входное устройство; ЛД - линейный детектор; ПВ – пиковый вольтметр.

Измерение КГАМ с помощью осциллографа.

При линейной развертке КГАМ определяется в соответствии с осциллограммой (рис.5.4)

М =

Рис. 5.4 Осциллограмма при линейной развертке осциллографа

На пластины Y осциллографа подается модулированное колебание

Метод трапеции.

АМ колебание подводится к пластинам Y , к пластинам X – модулирующее напряжение (рис. 5.5).

В зависимости от сдвига фаз между огибающей модулированного колебания и модулирующим напряжением получаются различные фигуры.

Рис. 5.5 Измерение КГАМ методом трапеции

На рис. 5.6 показаны осциллограммы в зависимости от сдвига фаз φ между огибающей модулированного колебания и модулирующим напряжением и для разных значений коэффициента модуляции.

Рис. 5.6 Осциллограммы, получаемые при методе трапеций.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) (рис. 5.7). Коэффициент глубины модуляции при АИМ можно определить аналогично для случаю АМ :

Рис. 5.7 График импульсно-модулированного колебания.

Импульсно-модулированное колебание преобразовывается в напряжение , мгновенное значение которого изменяется пропоционально мгновенному значению модулируемого параметра , т.е. обеспечивается процесс детектирования импульсно-модулированного колебания.