5.1.2. Задание второе

Изучить методы измерения модулированных сигналов.

Методические указания ко второму заданию

Данный вопрос следует изучить по учебному пособию [1, с. 113] либо [2, с. 191-194].

При этом можно ограничиться следующим материалом. В радиотехнических устройствах применяются ампли­тудная, частотная, фазовая (угловая), импульсная и комбини­рованные виды модуляции. В настоящей работе ограничимся рассмотрением методов измерения амплитудной модуляции. Синусоидальный сигнал, модулированный по амплиту­де, характеризуется коэффициентом модуляции М, а выраже­ние для такого сигнала имеет вид:

где U - амплитуда смодулированного высокочастотного ко­лебания ω = 2πf, f - несущая частота, Ω = 2πF , F - модули­рующая частота, М - коэффициент модуляции.

Коэффициент модуляции М равен отношению измене­ния амплитуды U высокочастотного колебания при модуля­ции последнего к ее значению U в отсутствии модуляции:

.

Максимальное изменение амплитуды не должно превышать ее значения и поэтому максимальная величина коэффициента модуляции М=1, При отсутствии модуляции М=0. Обычно коэффициент модуляции выражается в процентах. Все модулированные колебания характеризуются глубиной модуля­ции, равной отношению коэффициента модуляции к макси­мальному, принимаемому за 100%-ую модуляцию. При ам­плитудной модуляции коэффициент модуляции и глубина совпадают. Коэффициент амплитудной модуляции измеряют двумя методами: осциллографическим и методом выпрямления.

Осциллографический метод осуществляют способом линейной, синусоидальной разверток. При линейной разверт­ке в канат вертикального отклонения падают высокочастот­ный модулированный сигнал, а частоту развертки устанавли­вают в 2-3 раза ниже модулирующей частоты. На экране ос­циллографа появляется осциллограмма модулированного сигнала в виде и=f(t) (рис. 5.2, а).

Рис. 5.2. Амплитудно-модулированный сигнал: а – при симметричной модуляции, б - после детектирования

Измерив при помощи масштабной сетки максимальное А=2U_max и минимальное Б=2U_min, согласно формуле для М, получаем:

В канал вертикального отклонения можно подать де­тектированный сигнал, т.е. напряжение огибающей. Если ос­циллограф предназначен для наблюдения постоянного тока, то на его экране появится осциллограмма (рис. 5.2,б), по ко­торой определяют коэффициент модуляции. Расстояния А и Б измеряют относительно линии развертки.

Для определения коэффициента модуляции при сину­соидальной развертке в канал вертикального отклонения по­дают модулированный сигнал, а в канал горизонтального от­клонения модулирующее напряжение. Верхняя огибающая модулированного сигнала, вызывающая отклонение луча в вертикальном направлении, определяется выражением у = U(1 + М cosωt). Отклонение в горизонтальном направле­нии получается в результате воздействия модулирующего напряжения х = U cos Ωt. Исключая cos Ωt получим у = UMx, т.е. верхний и нижний края изображения ограниче­ны прямыми линиями наклон которых зависит от значения М. На экране осциллографа появляется осциллограмма в виде светящейся плоскости трапецеидальной формы (рис. 5.3).

Прямые, ограничивающие плоскость, являются фигу­рами Лиссажу, получающимися за счет взаимодействия оги­бающих модулированного сигнала с модулирующим напря­жением при отсутствии фазового сдвига между ними. Разме­ры А и Б соответствуют максимальному и минимальному значению модулированного напряжения, поэтому коэффици­ент модуляции выражают по формуле

Рис. 5.3. Осциллограмма модулированных сигналов при си­нусоидальной развертке при фазовом разбалансе между ка­налами ХY

По виду фигуры, получающейся на экране осциллогра­фа (при отсутствии искажений и фазового сдвига) способ си­нусоидальной развертки часто называют способом трапеции.

Осциллографический метод прост, нагляден и удобен. Применяется он при исследованиях и испытаниях модули­руемых генераторов или передатчиков, когда модуляция осуществляется только синусоидальным напряжением в за­данном диапазоне звуковых частот. Несущие частоты огра­ничиваются полосой пропускания усилителей применяемого осциллографа.

Метод выпрямления применяют для измерения коэф­фициента модуляции в процессе эксплуатации. Сущность ме­тода заключается в том, что высокочастотный модулирован­ный сигнал сначала детектируется, а затем измеряется стре­лочными приборами постоянного и переменного тока. При­боры, основанные на этом методе, называют измерителями модуляции. Их индикаторы обычно градуируются в процен­тах (М%), т.е. приборы являются прямопоказывающими.