Лабораторная работа №4. Модулятор Армстронга Теоретическая часть

Как вы знаете, при амплитудной и частотной модуляции изменяется амплитуда или частота несущей в соответствии с изменением амплитуды информационного сигнала. Следовательно, при фазовой модуляции изменяется фаза несущей в соответствии с изменением амплитуды сигнала.

Модулятор Армстронга – многоступенчатый метод получения ФМ сигнала, заключающийся в получении DSBSC сигнала и добавлении к нему подавленной несущей с разностью фаз равной 90°. Блок-схема представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1.

Эксперимент

Часть 1. Получение dsbsc сигнала

1. Соберите схему, показанную на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2.

Блок-схема показана на рисунке 4.3. В качестве модулирующего колебания используется синусоида с частотой 2кГц, моделируемого – синусоида с частотой 100кГц.

Рисунок 4.3.

2. Запустите NI ELVIS II Oscilloscope. Настройте его:

• Coupling AC

• Timebase 200µs/div

• Trigger Type Edge

• Trigger source CH 0

3. Убедитесь, что на выходе перемножителя DSBSC сигнал, сравнив огибающие с информационным колебанием.

Часть 2. Сложение dsbsc сигнала с несущим колебанием

1. Установите регуляторы g и G модуля ADDER в среднее положение.

2. Установите регулятор Phase Change модуля Phase Shifter в положение 0°. Регулятор Phase Adjust – в среднее положение.

3. Измените схему, как показано на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4.

Эта схема может быть представлена блок-схемой на рисунке 5. Несущая с частотой 100кГц суммируется с DSBSC сигналом в модуле ADDER, предварительно пройдя через модуль Phase Shifter, где происходит сдвиг ее фазы.

Рисунок 4.5.

Проанализируйте сигнал на выходе сумматора с помощью осциллографа. Он должен выглядеть как сильно искаженный АМ сигнал.

Часть 3. Настройка сдвига фазы с помощью осциллографа.

1. Отсоедините провод, ведущий ко входу А сумматора.

2. Установите напряжение на выходе сумматора равным 4В, регулируя переключатель g модуля Adder.

3. Присоедините обратно провод ко входу А сумматора.

4. Отсоедините провод, ведущий ко входу В сумматора.

5. Установите напряжение на выходе равным 4В.

6. Присоедините обратно провод ко входу В сумматора.

Как только вы сделаете это, вы должны заметить, что у огибающих появились максимумы разной величины. Их должно быть в два раза больше, чем максимумов информационного сигнала. Теперь амплитуды добавляемой несущей и DSBSC сигнала одинаковы.

7. Медленно вращая ручку Phase Adjust модуля Phase Shifter, добейтесь того, чтобы все максимумы стали одной высоты.

Часть 4. Настройка сдвига фазы «на слух»

Существует альтернативный метод настройки сдвига фазы с использованием слуха.

Во время сложения DSBSC сигнала с несущей образуются побочные гармоники с частотой равной удвоенной частоте сигнала. При использовании синхронного детектора и при отсутствии разности фаз между несущими эти гармоники исключаются из восстанавливаемого сигнала.

В случае, когда между несущими присутствует разница фаз, сигнал на основной частоте становится слабее, а на удвоенной, наоборот, увеличивается. При сдвиге фазы равном 90° информационное сообщение перестает быть слышимым и единственным слышимым сигналом становится сообщение с удвоенной частотой, в нашем случае – синусоида с частотой 4кГц.

1. Поверните ручку Phase Adjust влево до упора, так, чтобы сдвиг фазы был отличным от 90°.

2. Измените схему, как показано на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6.

3. Уменьшите до минимума усиление Gain блока Amplifier. Подключите наушники в соответствующий разъем и затем оденьте их.

4. Увеличивайте усиление сигнала, пока не сможете слышать восстанавливаемое сообщение.

5. Медленно уменьшайте сдвиг фазы Phase Shifter до тех пор, пока не услышите два тоновых сигнала.

6. Медленно продолжайте регулировать сдвиг фазы, пока не останется один новый тоновый сигнал.

Как только вы услышите только один тоновый сигнал – сдвиг фазы стал равным 90°.