Практическая работа № 6 Исследование процесса прохождения сигналов через линейные частотно-избирательные системы. Последовательный и параллельный rlc – контуры
Цель работы: Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные частотно-избирательные цепи.
Задание № 1. Аналитически определить частотный коэффициент передачи последовательного RLC – контура.
1. В исследуемом RLС контуре (R=1 Ом, L=NмГн, С=10NнФ, где N – номер варианта определяется как последние две цифры в номере зачетной книжки) определить выражение частотного коэффициента передачи K(j).
2. Качественно исследовать зависимость K(j) от параметров контура R,L,C,Q.
3. Построить в масштабе АЧХ цепи.
Пример выполнения задания1.
|
Рис. 33. Схема исследуемой цепи |
;
;
|
Рис. 34. Амплитудно-частотная характеристика последовательной колебательной системы |
В
последовательном колебательном контуре
наблюдается резонанс напряжений. Явление
резонанса состоит в резком увеличении
амплитуды колебаний напряжения на
выходе системы при совпадении частоты
входного сигнала с частотой собственных
колебаний системы.
,
Q – добротность, определяемая параметрами системы.
Условия прохождения сигнала по цепи без искажений: 1) резонансная частота колебательной системы совпадает с несущей частотой входного сигнала (ωрез=ωнес); 2) ширина спектра входного сигнала меньше или равна ширине полосы пропускания колебательной системы (Шсигн≤ШПП).
Задание №2. Привести описание амплитудно-модулированного (АМ) сигнала с использованием ММ (представить аналитическое, временное, спектральное описание). Амплитуда несущего колебания равна 1 В, частота несущего колебания равна резонансной частоте контура (с точностью до 1 кГц), частота модуляции определяется из условия передачи сигнала через контур без искажения.
Задание №3. Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).
На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала через контур без искажения, параметрах контура). Письменно сформулировать вывод.
Задание №4. Провести исследование параллельного RLC – контура. Методика исследования приведена в заданиях 1–3.
Контрольные вопросы.
1. Сформулировать требования к передаче сигнала по цепи без искажений.
2. Привести определение частотного коэффициента передачи частотно-избирательной системы, графическую зависимость коэффициента передачи от частоты.
3. Привести понятия добротности, характеристического сопротивления колебательной системы, указать влияние этих параметров на избирательные свойства системы.
4. Указать условия резонанса в последовательном и параллельном RLC – контурах, указать свойства контуров в резонансе.
Лабораторная работа № 5 Моделирование процесса прохождения сигналов через линейные частотно-избирательные системы (последовательный rlc – контур) в программном пакете Multisim
Цель работы: Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные частотно-избирательные цепи в программном пакете Multisim.
Задание №1. Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по последовательному RLC контуру. Собрать в программном пакете Multisim схему исследования (рис. 35) с параметрами, полученными при расчете в практической работе № 6. От генератора на контур подать АМ сигнал с параметрами из практической работы № 6 (подключить к контуру АМ – генератор).
Задание №2. Исследовать входной сигнал с использованием ММ.
1. В точке 7 цепи (на выходе АМ – генератора) получить спектр сигнала (разложение сигнала в ряд Фурье). Распечатать или зарисовать полученный спектр в масштабе.
2. На осциллографе получить осциллограмму входного сигнала, распечатать или зарисовать в масштабе.
|
Рис. 35. Схема исследования отклика последовательного RLC – контура |
Задание №3. Исследовать частотный коэффициент передачи последовательного контура.
1. Определить частотный коэффициент передачи, для этого необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (напряжений) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Frequency в области Nodes for analysis выбрать точки 6, 3 (при определении частотных свойств системы к последовательному контуру подключить генератор гармонических колебаний).
2. На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного напряжений и фазы от частоты) построить АЧХ в масштабе.
Задание №4. Исследовать отклик (выходную реакцию) частотно-избирательной системы.
Подключить к контуру АМ – генератор.
В точке 3 схемы исследовать отклик системы. Получить (зарисовать в масштабе) осциллограмму и спектр выходного сигнала.
Проанализировать АЧХ и отклик системы, письменно указать требования к параметрам контура, позволяющие:
А) передавать сигнал без искажения,
Б) полностью отфильтровывать сигнал.
Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика). По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.
Задание № 5. Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по частотно-избирательной системе.
1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов в практической работе 6 и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.
2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.
Контрольные вопросы.
1. Изложить методику исследования процесса прохождения детерминированного сигнала через радиотехническую частотно-избирательную систему – последовательный RLC – контур.
Отчет по проделанной работе предоставляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Теоретический расчет и результаты (в практической работе).
4. Результаты моделирования (в лабораторной работе).
5. Сравнительный анализ результатов.
6. Выводы.
Курсовой проект
Расчет воздействия детерминированных сигналов
на линейные стационарные радиотехнические цепи (системы)