вующими амплитудами A, Am/2 и Am/2 и нулевыми начальными фазами. На рис. 5.9 изображен амплитудный спектр АМК.

На выходе линейной цепи при поступлении на ее вход гармонического колебания будет наблюдаться гармоническое колебание, отличающееся от входного колебания амплитудой и фазой. В силу свойств линейных цепей можно рассматривать прохождение любых гармонических колебаний независимо друг от друга. Таким образом, при поступлении на вход фильтра АМК выходной сигнал будет представлять собой сумму трех гармоник, при этом из-за преобразований амплитуд и фаз гармоник не всегда выходное колебание будет описываться формулой (5.3). Последнее означает, что на выходе цепи будет наблюдаться искаженное АМК, строго говоря, это уже будет не АМК. Для минимизации степени искажений необходимо, чтобы спектр сигнала был сосредоточен внутри полосы пропускания фильтра.

Выражение для выходного сигнала фильтра, представляющего собой колебательный контур, при поступлении на его вход АМК имеет вид

При использовании в качестве фильтра ССК в выражении (5.4) доста-

точно заменить K(ω) на KCCK (ω) .

В качестве примера рассмотрим случай прохождения АМК через оди-

В этом случае выходное колебание будет описываться формулой (5.3) и представлять собой АМК с другим коэффициентом амплитудной модуляции

mвых = m K(ω0 + Ω) K(ω0 ) , как это следует из формулы (5.4).

Таким образом, коэффициент амплитудной модуляции выходного АМК изменяется пропорционально величине K(ω0 + Ω) .

5.2. Описание лабораторной установки

Лабораторный макет (рис. 5.10) содержит 2 идентичных колебательных контура и переключатель, с помощью которого 2 контура соединяются между собой через переменный конденсатор. Сигнал от внешнего источника поступает на вход первого контура. Выходной сигнал регистрируется либо на

49

выходе первого контура, либо на выходе второго контура в зависимости от положения переключателя.

Рис. 5.10

Структурная схема лабораторной установки (рис. 5.11) содержит генератор сигналов низкочастотный ГСН, генератор сигналов высокочастотный ГСВ, генератор импульсов ГИ, макет, двухлучевой осциллограф и спектроанализатор СА.

ГСН ГСВ

Осцил-

Макет лограф СA

ГИ

Рис. 5.11

ГСН является источником гармонических колебаний, используемых для осуществления модуляции ГСВ. Для этого низкочастотное колебание подается на вход «Внешняя модуляция» высокочастотного генератора. Таким образом на выходе высокочастотного генератора формируется амплитудномодулированное колебание.

ГИ формирует короткие (относительно длительности импульсной характеристики) импульсы с большой амплитудой, которые используются для исследования импульсной характеристики фильтров.

Двухлучевой осциллограф используется для формирования осциллограмм входных и выходных сигналов. СА предназначен для отображения амплитудного спектра входных и выходных сигналов.

АЧХ в работе исследуется с помощью спектроанализатора. Для этого на вход частотно-избирательной цепи подаются «короткие» импульсы «большой» амплитуды. Длительность импульсов должна быть много меньше длительности импульсной характеристики цепи, а амплитуда достаточно большой, чтобы можно было наблюдать отклик цепи без искажений его шумами приборов. Отклик цепи на такой импульс близок к импульсной реакции цепи. Импульсы должны поступать на вход цепи периодически, чтобы импульсную реакцию можно было наблюдать на экране осциллографа, а период следования импульсов подбирается таким, чтобы отклики цепи не перекрывались во времени, но в то же время шли достаточно часто для удобства их наблюдения.

50

Как известно, преобразование Фурье от импульсной реакции дает комплексный коэффициент передачи. Спектроанализатор, на который поступают отклики цепи на импульсное воздействие, отображает амплитудный спектр этих откликов, по форме соответствующий модулю комплексного коэффициента передачи цепи, т. е. ее АЧХ. Так как импульсы поступают периодически, то спектр сигнала дискретный. В силу того, что импульсы поступают относительно редко, расстояние между гармониками мало и при надлежащем выборе полосы пропускания радиофильтра спектроанализатора на его экране видна лишь огибающая, полностью соответствующая АЧХ исследуемой цепи.

Спектроанализатор показывает амплитудный спектр сигнала в логарифмическом масштабе. Он отображает мощность гармоник в специальных единицах измерения — дБм (децибел по отношению к 1 мВт; в англоязычной литературе — dBm). Это единица измерения мощности сигнала. Она показывает, на сколько децибел мощность сигнала больше 1 мВт. Зная мощность сигнала в ваттах, ее легко представить в единицах дБм согласно следующей формуле:

5.3. Задание и указания к выполнению работы

1. Исследование амплитудно-частотной характеристики одиночного колебательного контура.

Установить переключатель на макете (рис. 5.10) в положение I, чтобы снимать сигнал с одиночного параллельного колебательного контура. Подать на вход макета с помощью импульсного генератора короткие (~ 1 мкс) импульсы большой амплитуды (~15 В), редко следующие друг за другом (частота 10 кГц). Выход макета подключить к осциллографу. Сигнал с контрольного выхода осциллографа подать на спектроанализатор для анализа АЧХ цепи. Для удобного наблюдения АЧХ цепи рекомендуется установить следующие параметры: полоса обзора 300 кГц, центральная частота 450 кГц, уровень –35 дБм, полоса пропускания радиофильтра 3 кГц, полоса пропускания видеофильтра 100 кГц, масштаб по вертикали 5 дБ/дел.

Зарисовать форму АЧХ одиночного колебательного контура, соблюдая масштаб по осям, определить резонансную частоту и полосу пропускания (по уровню –3 дБ) колебательного контура.

С помощью осциллографа наблюдать импульсную характеристику колебательного контура.

2. Исследование амплитудно-частотной характеристики системы связанных контуров.

Установить переключатель на макете в положение II, чтобы снимать сигнал с системы связанных контуров (т. е. со второго колебательного конту-

51

ра). Используя ту же схему включения, исследовать АЧХ цепи для системы связанных контуров.

Зарисовать 3 формы АЧХ системы связанных контуров, соблюдая масштаб по осям, для случаев минимальной связи (значение емкости связи минимальное), максимальной связи (значение емкости связи максимальное) и критической связи (значение емкости подбирается так, чтобы полоса пропускания была максимальной при отсутствии провала (локального минимума) у АЧХ). Сохранить положение ручки переменного конденсатора до п. 4. Для всех трех случаев определить центральную частоту и полосу пропускания (по уровню –3 дБ) ССК.

С помощью осциллографа наблюдать импульсную характеристику ССК.

3. Исследование прохождения АМК с тональной модуляцией через колебательный контур.

Переключить тумблер в положение I для исследования одиночного колебательного контура. Установить частоту высокочастотного генератора равной резонансной частоте контура. На вход «Внешняя модуляция» подать гармонический сигнал от низкочастотного генератора, чтобы осуществить амплитудную модуляцию. Установить частоту его колебаний 1 кГц. Наблюдать на первом канале осциллографа АМК с выхода высокочастотного генератора и добиться регулировкой амплитуды модулирующего (низкочастотного) колебания, чтобы коэффициент амплитудной модуляции m лежал в пределах от 0,4 до 0,6. Значение m определить по осциллограмме (см. рис. 5.8), используя формулу

−Umin )(Umax +Umin ),

где Umax и Umin — максимальное и минимальное значения огибающей

АМК. На втором канале осциллографа наблюдать АМК с выхода макета. Увеличение частоты модулирующего колебания будет приводить к уменьшению коэффициента амплитудной модуляции на выходе колебательного контура. Снять зависимость коэффициента амплитудной модуляции АМК на выходе макета от частоты модулирующего колебания. Рекомендуется использовать следующие частоты модулирующего колебания: 1, 4, 8, 16, 24, 32, 40, 48 и 56 кГц. В процессе снятия зависимости контролировать коэффициент амплитудной модуляции на входе макета и при необходимости подстраивать его.

4. Исследование прохождения АМК с тональной модуляцией через систему связанных контуров.

Переключить тумблер в положение II для исследования системы связанных контуров. Добиться критической связи между контурами (в п. 2 это уже должно было быть сделано). Установить частоту высокочастотного генератора равной средней частоте пропускания фильтра на основе связанных кон-

52