Лабораторная работа № 9 Исследование частотного детектора
Цель работы: Снять АЧХ дробного детектора. По АЧХ определить частоту настройки дробного детектора, ширину линейного участка S-кривой.
Перечень используемого оборудования:
1.1 Стенд ЛСПРУТ
1.2 генератор Г4- 102А;
1.3 вольтметр ВЗ- 38А;
1.4 вольтметр В7-22А;
2 Схема исследования:
Рисунок 1 – Схема частотного детектора
3 Краткие теоретические сведения
3.1 Частотный детектор служит для преобразования частотно-модулированного напряжения в напряжение низкой (звуковой) частоты.
В современных приёмниках ЧМ-сигналов в качестве частотного детектора обычно используется дробный детектор, преимущество которого заключается в том, что он не реагирует на амплитудные изменения сигнала, вызванные помехами, а потому перед дробным детектором не требуется амплитудный ограничитель.
3.2 Принцип работы дробного детектора. В схеме дробного детектора оба контура настроены на одну и ту же частоту fo. Катушки L1 и L3 намотаны в одном направлении, a L2 и L4- в противоположном.
3.2.1 Первый случай. На схему дробного детектора подаётся синусоидальное напряжение частоты fo.
Рисунок 2 - Векторная диаграмма напряжений для дробного детектора
Рисунок 3 - Векторная диаграмма суммарных напряжений
На рисунке 2 изображена векторная диаграмма дробного детектора. Построение векторной диаграммы следует начинать с вектора UI. Вектор U3 должен отставать от вектора U1 на 180 градусов, но поскольку катушки L1 и L4 намотаны в противоположных направлениях, то вектора U1 и U3 совпадают по фазе.
ЭДС Е2, наводимая во вторичном Контуре, отстаёт от U1 на 180 градусов. Под действием Е2 по вторичному контуру течет ток J2, который совпадает с Е2, т.к. вторичный контур настроен на частоту Fo, и представляет на этой частоте чисто активное сопротивление. Ток J2 на LЗ создает напряжение U2 опережающее U2 на 90° наполовине U2 ток J2 создаёт и на катушке L2, но поскольку L2 и L3 намотаны в противоположном направлении, то U2" и U2’ сдвинуты по фазе на 180 градусов.
На рисунке 3 изображены суммарные напряжения U1 и U2, под действием которых через диоды текут одинаковые импульсные токи, которые заряжают конденсаторы С6 и С7 до напряжения Uc6=Uc7.
Так как R9=R10, то Ur9=Ur10. Uа-Uв=Uвых =0.
3.2.2 Второй случай.
На схему дробного детектора подается синусоидальное напряжение, частота которого меньше fo.
На рисунке 4 изображена векторная диаграмма дробного детектора.
Рисунок 4 - Векторная диаграмма дробного детектора
Рисунок 5 - Векторная диаграмма суммарных напряжений
Согласно рисунку 5 U1<U2. Под действием U1 и U2 через диоды текут импульсные токи, которые заряжают конденсаторы С6 и С7 до напряжений Uc6<Uc7 .T.к. Ur5=Ur6, то Ua-Uв=Uвых>0.
3.2.3 Третий случай.
На схему дробного детектора подаётся синусоидальное напряжение, частота которого больше fo.
На рисунке 6 изображена векторная диаграмма дробного детектора
Рисунок 6 - Векторная диаграмма дробного детектора
Рисунок 7 - Векторная диаграмма суммарных напряжений
Согласно рисунку 7 под действием U1 и U2 через диоды текут импульсные токи, которые заряжают конденсаторы С6 и С7 до напряжений Uc6>Uc7. Т.к. Ur9=Ur10, то Ua-Uв=Uвых<0.
3.2.4 На схему дробного детектора подаётся ЧМ-напряжение
Рисунок 8 – Частотно-модулированное колебание
3.3 Частотная характеристика дробного детектора, представляющая S-кривую, изображена на рисунке 9
Рисунок 9 – АЧХ дробного детектора
4 Порядок выполнения работы.
Собрать схему, изображённую на рисунке 1 подать с генератора Г4-102А на вход дробного детектора напряжение Uвых=0,2 В и поддерживать его постоянным по показанию вольтметра V1.
Снять АЧХ дробного детектора.
Для этого следует изменять частоту генератора в пределах от 5 МГц до 8 МГц и каждый раз записывать показания вольтметра V2, соответствующие различным значениям частоты генератора.
Результаты измерений занести в таблицу 1.
Таблица 1 – АЧХ детектора
F,МГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, мВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы 1 построить АЧХ дробного детектора:
Uвых=φ(f) при Uвх=0,2B=const По АЧХ определить частоту настройки частотного детектора, ширину линейного участка S-кривой.
5 Содержание отчета.
5.1 Наименование работы.
5.2 Цель работы
5.3 Схема исследования
5.4 Таблица и построенная по ней АЧХ дробного детектора.
6 Контрольные вопросы:
Преимущество частотной модуляции.
Недостаток частотной модуляции.
На каких частотах работают ЧМ-станции?
Чему равна fnp в ЧМ-приёмниках?