LS-Sb87349

выходного тока (или напряжения на колебательном контуре Uк ) от смеще-

модулирующего напряжения U (рис.

3.4). Линейный участок этой характеристики соответствует неискаженной АМ. Форма АМ-колебаний приведена на рис. 3.5.

uАМ

2Uк max 2Uк min

ωt

Рис. 3.5

3.2. Схема экспериментальной установки

На рис. 3.6 приведена схема установки, позволяющая исследовать процессы сеточной (базовой) амплитудной модуляции.

Здесь G1 генератор низкой частоты (ГНЧ), предназначенный для получения модулирующих колебаний; G2 генератор стандартных сигналов (ГСС) для получения колебаний несущей частоты; PVвх , PVвых вольтметры переменного тока для измерения напряжения модулирующей частоты и

21

напряжения выходного контура соответственно; Е, Есм источники питания выходной цепи и смещения на входном электроде активного элемента; PV1, PV2 вольтметры для измерения напряжения источников питания;

Рис.3.6

Lб1, Сб1, Lб2 , Сб2 дроссели и конденсаторы для блокировки источников питания; Ср1, Ср2 разделительные конденсаторы; Lк , Ск выходной ко-

лебательный контур; N осциллограф для наблюдения формы и измерения параметров АМ-колебаний на выходе модулятора.

3.3.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться со схемой установки и подготовить ее к работе. Выбор активного элемента и исследуемого способа модуляции согласовать с преподавателем.

2.Снять или построить по справочным данным проходную характеристику активного элемента при выбранном значении E , аппроксимировать ее ломаной линией и определить напряжение приведения Епр .

3.Снять статическую модуляционную характеристику. Включить ГСС и настроить его на резонансную частоту контура, откалибровать осциллограф по напряжению. Подать от ГСС высокочастотное напряжение Uн 0,5...1 В.

Напряжение Есм изменять в пределах, включающих в себя линейный участок статической модуляционной характеристики.

22

4. Произвести амплитудную модуляцию и снять динамическую модуляционную характеристику M % f U . Для этого установить точку покоя, подать от ГСС такое же высокочастотное напряжение, как в п.3, установить на ГНЧ частоту 0,5 кГц и изменять напряжение, подаваемое от ГНЧ, в пределах от U 0 до U , при котором наступает 100-процентная модуляция.

форму огибающей АМК при M max .

3.4.Содержание отчета

1.Схема исследования амплитудной модуляции с краткими пояснения-

ми.

2.Таблицы значений измеренных величин.

3.Зависимость iвых Есм активного элемента с аппроксимацией и

напряжением приведения.

4. Статическая и динамическая модуляционные характеристики. Отметить линейные участки на характеристиках, определить по ним максимально возможные коэффициенты неискаженной модуляции M max и сравнить их между собой.

5. Расчет амплитуды напряжения несущего колебания Uк н и боковых

6.Значения величин: Рн , Рср , Р, и спектр АМК при M max .

7.Осциллограммы выходного напряжения при M max .

3.5.Контрольные вопросы и задания

1.Что представляет собой амплитудно-модулированный сигнал?

2.Нарисуйте спектр АМ-сигнала.

3.Что такое глубина модуляции?

23

4.В чем различие между сеточной (базовой) и анодной (коллекторной) амплитудными модуляциями?

5.Изобразите статические и динамические модуляционные характеристики сеточного и базового амплитудных модуляторов.

6.Приведите и поясните динамические модуляционные характеристики сеточного и базового амплитудных модуляторов.

7.Что такое средняя за период модуляции мощность АМК?

8.От чего зависит КПД модулятора?

9.Как изменяется мощность АМК?

10.Нарисуйте простейшие схемы сеточного и базового амплитудных модуляторов и поясните принципы их работы.

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ

Цель работы: ознакомиться с работой лампового и полупроводникового детекторов и определить зависимость детекторной характеристики от режима работы.

4.1. Общие сведения

Детектированием называется нелинейный процесс преобразования радиосигнала в колебания, частота и форма которого соответствуют передаваемой информации.

Рис. 4.1

Детекторное устройство (рис. 4.1) должно содержать следующие основные элементы: детектор Д нелинейный элемент; нагрузку Н , с которой снимается выходное напряжение, пропорциональное передаваемому сигналу; фильтр Ф , подавляющий побочные продукты преобразования (колебания высокой частоты).

24

В качестве нелинейного элемента для детектирования широко применяются ламповые и полупроводниковые приборы. Чаще всего используется диодное детектирование на ламповом и на полупроводниковом диодах из-за простоты схемы и малых нелинейных искажений; реже детектирование с усилением на лампах с управляющей сеткой и транзисторах. Если применяются лампы с управляющей сеткой, то различают анодный, сеточный и катодный способы детектирования в зависимости от того, в какую цепь лампы включена нагрузка. Если применяются транзисторы, то, соответственно, различают коллекторный, базовый и эмиттерный способы детектирования.

Процесс детектирования наиболее просто можно показать на примере анодного детектора, схема которого приведена на рис. 4.2.

Рис. 4.2

На сетку лампы подаются постоянное смещение Есм и детектируемые колебания таким образом, чтобы осуществить нелинейный режим управления анодным током по управляющей сетке (рис. 4.3).

При отсутствии переменного напряжения на сетке через лампу проходит постоянный ток i0 , зависящий от смещения Есм . Когда на сетку подается переменное напряжение, постоянная составляющая анодного тока возрастает на величину I и становится равной I0 i0 I .

Зависимость I f Uвх называется детекторной характеристикой, а величина I – эффектом детектирования.

Очевидно, что детекторная характеристика зависит от выбора рабочей точки на анодно-сеточной характеристике или от напряжения смещения Есм . Если рабочая точка выбрана на середине линейного участка анодно-сеточной характеристики, то постоянная составляющая анодного тока не изменяется

25

( I 0 ) и детектирования не происходит. При выборе рабочей точки на нижнем изгибе анодно-сеточной характеристики можно производить детектирование слабых сигналов. В этом случае форма характеристики близка к параболической и может быть аппроксимирована квадратичным полиномом. При этом эффект детектирования будет пропорционален квадрату амплитуды переменного входного напряжения, а само детектирование называется квадратичным.

iа iа

t

Рис. 4.3

При детектировании сильных сигналов рабочая точка обычно выбирается вблизи точки запирания лампы. Тогда анодно-сеточную характеристику можно заменить прямой линией (АБ на рис. 4.6), а эффект детектирования будет пропорционален амплитуде входного переменного напряжения. Такое детектирование называют линейным.

Примерный вид детекторной характеристики при правильном выборе рабочей точки показан на рис. 4.4.

i0

∆I

Нелинейный характер детекторной характеристики обусловлен нелинейностью анодно-сеточной характеристики. На рис. 4.5 приведена зависимость эффекта детектирования от напряжения смещения I f Eсм на фоне анодно-сеточной характеристики лампы при постоянной амплитуде пе-

ременного входного напряжения Uвх . Эта зависимость имеет максимум,

позволяющий найти оптимальное смещение Eсм оpt для данного Uвх .

Так как процесс детектирования, описанный ранее, состоит в нелинейном преобразовании колебаний с изменяющейся амплитудой, то он называется амплитудным детектированием. При этом передаваемая информация выделяется на нагрузке в виде огибающей детектируемых колебаний (рис. 4.6).

t

Рис. 4.6

4.2. Схема экспериментальной установки

На экспериментальной установке могут быть реализованы три схемы, позволяющие исследовать процессы детектирования на различных нелинейных элементах. Первая представлена на рис. 4.7 и служит для исследования анодного детектора на триоде.

27

Здесь G генератор стандартных сигналов (ГСС); PVвх вольтметр для измерения переменного входного напряжения от ГСС; Еа , Есм источники постоянных анодного и сеточного напряжений; PV1, PV 2 вольтметры для измерений постоянных напряжений на аноде и сетке лампы; Сб1, Сб2 , Сб а конденсаторы для блокировки источников питания и изме-

рительных приборов; С1...С4; R1 ... R4 набор конденсаторов и резисторов нагрузки; Ср разделительный конденсатор, не пропускающий постоянную

составляющую выходного сигнала в осциллограф; SA1 переключатель, позволяющий исследовать схему без нагрузки (положение 1) и с нагрузкой

Рис. 4.7

Вторая и третья схемы, представленные на рис. 4.8 и 4.9, служат для исследования диодных детекторов с параллельным и с последовательным включениями полупроводникового диода соответственно.

Здесь дополнительно обозначены: VD полупроводниковый диод; Rф , Сф фильтр параллельной схемы.

28

Рис. 4.9

Во всех схемах с помощью осциллографа можно наблюдать форму входного и выходного напряжений при наличии фильтра и без него.

4.3.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться со схемами исследования и нелинейными элементами.

2.Снять статические анодно-сеточные характеристики ламповой схемы

меняя Есм от запирания до нуля.

3. Снять зависимости I0 i0 I f2 Есм при постоянной амплитуде

до максимума.

5. Подключить ГСС в режиме модуляции и осциллограф поочередно к схеме детектирования на лампе при Есм оpt и на полупроводниковом диоде с

параллельным и с последовательным включениями и зарисовать осциллограммы входного напряжения, выходного напряжения при наличии фильтра и без него.

4.4.Содержание отчета

1.Схемы исследования детекторов с краткими пояснениями.

2.Таблицы измеренных величин.

3. Зависимости i0 f1 Eсм и I0 f2 Eсм для определенных Еа и Uвх на одном графике. Отметить рабочие точки для квадратичного и линейного детектирования и значение Есм оpt для заданного Uвх .

5.Осциллограммы с необходимыми пояснениями.

6.Выводы по проделанной работе.

4.5.Контрольные вопросы и задания

1.Что называется процессом детектирования?

2.Почему невозможно осуществить детектирование в схеме, содержащей только линейные элементы?

3.Какие элементы содержит детектор?

4.Для чего нужен фильтр в схеме детектирования?

5.Назовите основные разновидности детекторов.

6.Нарисуйте и поясните детекторную характеристику.

7.Как изменяется эффект детектирования в зависимости от выбора рабочей точки?

8.Что такое квадратичное детектирование?

9.Что такое линейное детектирование?

30