Все файлы / Метрология / Лабораторные работы / Лабораторная работа №6

1

1 Цель работы

Знание методов измерения амплитудной модуляции. Навыки работы с анало-

говым и цифровым осциллографом, с измерителем мощности.

2 Теоретические сведения

Независимо от вида модуляции модулированные сигналы можно характери-

зовать глубиной модуляции, которая равна отношению данного коэффициента или индекса к максимально возможному, принимаемому за 100%-ную модуляцию

(рис. 1).

Рис.1

2

Коэффициент модуляции амплитудно-модулированного сигнала (АМ) коле-

бания (в процентах):

где mвв , mвн – коэффициенты модуляции вверх и внизу, Umax , Umin – макси-

мальное и минимальное значения АМ-колебания, Uсв – средневыпрямленное зна-

чение колебания.

Коэффициент mвв при несимметричной модуляции может значительно пре-

вышать 100%. При синусоидальном модулирующем напряжении mвв mвн m .

В этом случае АМ-колебание записывается, как

u(t) U (1 m cos t) cos( 0t ).

Амплитудная модуляция определяется двумя параметрами – коэффициентом m и частотой модуляции.

Единица коэффициента амплитудной модуляции – процент (%) – воспроизво-

дится государственным первичным эталоном. Размер величины коэффициента ам-

плитудной модуляции, которая воспроизводится эталоном, составляет m =

1…100%, диапазон несущих частоты 0,1 … 1200 МГц, диапазон модулирующих частот 0,03 … 500 кГц, СКО результата измерения S0 (1...7) 10 4 , НСП не превы-

шает 0 (2,5...7,5) 10 3.

3 Краткое описание лабораторной установки

3.1 Состав установки

Лабораторная установка состоит из:

-генератора сигналов Г4-107;

-генератора сигналов Г3-102;

-аналогового осциллографа С1-65А;

-цифрового осциллографа Tektronix TDS2022C;

-измерителя мощности М3-51 (в составе первичного преобразователя

4.681.467 и блока измерительного Я2М-66).

3

3.2 Лабораторная установка применяется для выполнения индивидуальных лабораторных заданий по измерению коэффициента амплитудной модуляции:

-осциллографическим методом;

-методом отношения мощностей.

Лабораторное задание

Варианты заданий

Варианты заданий приведены в таблице 1. В клетках таблицы содержится значение частоты fн в мегагерцах, на которой проводятся измерения. Номер исполнителя содержится в первом столбце (десятки) и в первой строке (единицы) таблицы. Например, исполнитель №5 проводит измерения на частоте 19 МГц.

Таблица 1

Измерительная задача №1

Измерить коэффициент амплитудной модуляции генератора Г4-107 осциллографическим способом с помощью цифрового осциллографа.

Процедура измерений

1 Исходное положение установки Генератор Г4-107: переключатели рода работ генератора Г4-107 (восемь ниж-

них кнопок) выключены. Переключатели поддиапазонов (пять кнопок, пронумерованных «1 – 5») выключены. Переключатель установки глубины модуляции установлен на значение 0 %. Выходной разъём «dBV» генератора и вход осциллографа «CH1» соединены коаксиальным кабелем.

Генератор Г3-102: выходная мощность отключена (ручка «Рег. вых.» повёрнута до отказа против часовой стрелки), переключатели пределов шкалы V отключены. Разъём «ВЫХОД» генератора Г3-102 соединён с разъёмом «АМ» генератора Г4-107 коаксиальным кабелем.

4

На осциллографе установить ручкой Vertical Position линию развёртки в центр дисплея.

2 Установка частоты генератора Г4-107

Включить на генераторе поддиапазон, в котором находится заданная по вари-

анту частота. Ручкой «f» установить необходимое значение несущей частоты fн.

3 Установка выходного напряжения генератора Г4-107

Установка осуществляется двумя ручками установки ослабления ступенчатым аттенюатором. Задать внешней ручкой число десятков децибел. Задать внутренней ручкой число единиц децибел.

Установить значение ослабления минус 30 дБ.

4 Установка частоты генератора Г3-102

С помощью переключателя «Множитель частоты» и ручки плавной установки частоты установить частоту модулирующего напряжения fм = 10-5· fн.

5 Установка выходного напряжения генератора Г3-102

Задать предел шкалы 1 вольт, нажав соответствующую кнопку на переключа-

теле пределов. Ручкой «Рег. вых.» установить значение 0,6 0,1 В.

6 На переключателе рода работ генератора Г4-107 нажать кнопки «ВНЕШ» и «АМ». Подключить выход «dBV».

7С помощью ручек «VOLTS/DIV» и «SEC/DIV» осциллографа получить на дисплее изображение гармонического сигнала.

8Установка маркеров осциллографа

Нажать кнопку «CURSOR». В меню «Тип» соответствующей кнопкой справа от дисплея выбрать «Амплитуда». Появившиеся на дисплее маркеры можно пере-

мещать универсальной ручкой, выбирая при этом нужный маркер соответствую-

щей кнопкой справа от дисплея.

9 Установить переключатель установки глубины модуляции генератора Г4-

107 на значение 10 %.

10 Установить маркер 1 осциллографа на максимальное значение огибающей.

Установить маркер 2 осциллографа на минимальное значение огибающей. Отсчи-

тать значения Umax, Umin и внести в заранее подготовленную таблицу.

5

11 Рассчитать значение коэффициента амплитудной модуляции по формуле

M Umax Umin (домашняя работа).

Umax Umin

12 Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента ам-

плитудной модуляции с помощью цифрового осциллографа. За Mизм принять изме-

ренное значение M, за Mдейств – значение, установленное на соответствующем пере-

ключателе генератора Г4-107 (домашняя работа).

13 Повторить операции 9 – 12 для остальных значений глубины модуляции,

реализуемых генератором. После окончания измерений отключить выходную мощность генераторов.

6

Измерительная задача №2

Измерить коэффициент амплитудной модуляции генератора Г4-107 осциллографическим способом с помощью аналогового осциллографа С1-65.

1 Исходное положение установки Генераторы Г3-102, Г4-107 – аналогично 1, измерительная задача №1. Выход-

ной разъём «dBV» генератора и вход осциллографа соединить коаксиальным кабелем.

Осциллограф С1-65А: ручка «ПЛАВНО» переключателя коэффициента отклонения усилителя Y («V/ДЕЛ») в положении (до упора по часовой стрелке). Ручка «Плавно» переключателя длительности развёртки («ВРЕМЯ/ДЕЛ») в положении (до упора по часовой стрелке). Установить ручкой линию развёртки в центр экрана.

2 Выполнить операции 2 – 6 измерительной задачи №1.

3С помощью переключателей «V/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ» осциллографа получить на экране изображение гармонического сигнала.

4Установить переключатель установки глубины модуляции генератора Г4-107 на значение 10 %. Получить на экране осциллографа изображение модулированных колебаний. Для этого пользоваться переключателями «V/ДЕЛ» и «ВРЕМЯ/ДЕЛ», а также переключателем скорости развёртки x1, x0,1.

Зафиксировать изображение на экране вращением ручки «УРОВЕНЬ».

5 Отсчитать в мелких делениях значения максимального Nmax и минимального

Nmin значений огибающей. Внести значения в заранее подготовленную таблицу. Для удобства отсчёта можно смещать изображение вдоль оси X (грубо и

плавно) ручками .

6 Рассчитать максимальное Umax, и минимальное Umin значение напряжения в вольтах, определив цену мелкого деления экрана осциллографа. Для этого учесть положение переключателя «V/ДЕЛ» (домашняя работа).

7 Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента амплитудной модуляции с помощью цифрового осциллографа. За Mизм принять измеренное значение M, за Mдейств – значение, установленное на соответствующем переключателе генератора Г4-107 (домашняя работа).

7

8 Повторить операции 4 – 7 для остальных значений глубины модуляции, реа-

лизуемых генератором. После окончания измерений отключить выходную мощ-

ность генераторов.

8

Измерительная задача №3

Измерить коэффициент амплитудной модуляции генератора Г4-107 методом отношения мощностей.

Процедура измерений

1 Исходное положение установки Аналогично 1, измерительная задача №1. Вход осциллографа с выходом гене-

ратора не соединять.

2 Откалибровать измеритель мощности следующим образом.

-Исходное положение – ваттметр в режиме холостого хода (нет нагрузки).

-Установить ноль на пределе РУЧ I, поворачивая вправо (влево) ручки установки нуля ГРУБО и ТОЧНО.

-Присоединить преобразователь ко входу «800 mW».

-Перевести переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ в режим «800 μW».

-Поворачивая ручку потенциометра , установить на табло показания 800

мВт.

-Перевести переключатель РЕЖИМ РАБОТЫ в режим АВТ.

-Отсоединить преобразователь от входа «800 mW».

-Дождаться установки нулевых значений.

3Присоединить преобразователь ваттметра к выходу «dBV» генератора

Г4-107

4Выполнить операции 2 – 6 измерительной задачи №1. Установить значение ослабления 0 дБ.

5Отсчитать значение мощности P0 немодулированных колебаний. Занести в заранее подготовленную таблицу.

6Установить переключатель установки глубины модуляции генератора Г4107 на значение 10 %.

7Отсчитать значение мощности P1 при заданной глубине модуляции. ВНИМАНИЕ! Преобразователь 4.681.467, использующийся в данной лабора-

торной работе, имеет значительную постоянную времени. Следовательно, точность измерений будет тем выше, чем больше времени пройдёт с момента переключения переключателя установки глубины модуляции на заданное значение.

9

8 Провести измерения мощности модулированных колебаний для остальных значений глубины модуляции, реализуемых генератором. После окончания изме-

рений отключить выходную мощность генераторов. 9 Домашняя работа

Рассчитать коэффициент амплитудной модуляции по формуле

немодулированных колебаний.

10 Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента ам-

плитудной модуляции с помощью цифрового осциллографа. За Mизм принять изме-

ренное значение M, за Mдейств – значение, установленное на соответствующем пере-

ключателе генератора Г4-107.

10