Задание 4

Снимите функциональную характеристику (ФХ) преобразователя частоты вида I_ПР = f(E₁) при исходных данных и оптимальной величине E_СМ из задания 3. Для этого:

1. активизируйте пункт меню «Исследование ФХ»;

2. выберите в качестве аргумента ФХ E₁, установите интервал и шаг его изменения;

3. установите значение параметра E_СМ;

4. выберите в качестве функции I_ПР.

Зафиксируйте график ФХ и определите по ней максимальную амплитуду входного сигнала Е_1МАКС, при которой преобразование частоты не сопровождается искажениями огибающей.

Подайте на вход преобразователя частоты простой АМ сигнал с модулирующей частотой F = 1 кГц, коэффициентом модуляции m = 1, несущей частотой f = f_ПР + F_Г и Е₁ = 0,5Е_1МАКС (пункты меню «Сигнал» / «Простой АМ сигнал...»).

Зафиксируйте в отчете:

1. диаграмму работы преобразователя частоты,

2. спектры входного и выходного напряжений и тока стока полевого транзистора в удобном и едином масштабе по осям f.

Варианты: 1) F = 13 кГц, 2) F = 15 кГц.

Комментарии и выводы

В исследуемой схеме преобразователя частоты в качестве безынерционного нелинейного элемента используется биполярный транзистор. Он служит для обогащения спектра реакции (тока стока) колебаниями комбинационных частот (суммарных и разностных), которые отсутствуют во входном напряжении. В качестве нагрузки в цепи стока включен полосовой фильтр. Он предназначен для выделения полезных составляющих спектра выходного тока (комбинационных колебаний разностных частот) и подавления всех остальных побочных продуктов нелинейного преобразования. Для этого он настраивается на промежуточную (в данном случае разностную) частоту f_пр = f – f_г , а ширина его полосы пропускания устанавливается соответствующей ширине спектра входного АМ сигнала.

Функциональная характеристика (ФХ) преобразователя частоты, снимаемая в данном эксперименте, представляет собой зависимость амплитуды I_пр составляющей выходного тока нелинейного элемента с частотой f_пр от амплитуды входного сигнала Е₁ при оптимальной величине напряжения смещения Е_СМ. Таким образом, в данном случае, ФХ это I_пр = f (Е₁) при Е_СМ = const и Е_г = const . Она позволяет определить допустимое значение амплитуды входного сигнала, при котором достигается наибольшая величина выходного напряжения промежуточной частоты при допустимом уровне нелинейных искажений. Оптимальные параметры соответствуют выбору в качестве рабочего участка относительно линейной области этой ФХ. Абсцисса его середины определяет оптимальную величину амплитуды несущего колебания входного АМ сигнала.

Параметрические преобразования сигналов

В работах этого цикла используется аналоговая система передачи непрерывных сообщений (СПНС) (рис. 23). Она состоит из передатчика, содержащего два параметрических преобразователя с открытыми входами s1(t) и s2(t) и сумматора для сложения их реакций. Параметрический преобразователь состоит из перемножителя сигналов и генератора гармонических колебаний несущей частоты. Благодаря фазовращателю несущие колебания подаются на входы перемножителей с фазовым сдвигом 90°. Знак этого фазового сдвига можно менять с помощью переключателя (опции) на блоке фазовращателя. Имеется возможность регулировки частоты несущего колебания движковым регулятором в пределах 10–30 кГц. Для приведения этого регулятора в активное состояние (по умолчанию он пассивен) следует щелкнуть левой кнопкой мышки по блоку генератора. На этом же блоке воспроизводится текущее значение установленной частоты.

Д

Рис. 23СПНС

Рис. 24. Выбор сигналов

ля выбора сигналов на входахs1(t) и s2(t) необходимо открыть пункт меню «Сигналы» (рис. 24), щелкнуть по надписи s1(t) или s2(t), установить нужный сигнал в появившемся генераторе сигналов (рис. 14) и нажать кнопку пуска любого канала осциллографа. Кроме того, сигнал s2(t) можно связать с s1(t) напрямую s2(t) = s1(t), преобразованием Гильберта s2(t) = H[s1(t)] и сделать равным 0 или 1 В. Установленные таким образом сигналы буду «привязаны» к соответствующим входам передатчика при всех последующих пусках измерительных каналов до тех пор, пока не будут заново переустановлены по вышеуказанной процедуре.

В линии связи возможны регулировки отношения сигнал/шум в диапазоне от 0 до 100 и фазового сдвига от 0 до 180° соответствующими движковыми регуляторами («с/ш» и «Фаза»). Кроме того, при щелчке левой кнопкой мышки по надписи «Линия связи» «всплывает» форма «Многолучевой канал» (рис. 25). Она позволяет использовать модель многолучевого (до 10 лучей) распространения сигнала. Каждый луч может быть включен или выключен включателем на его блоке. Щелчком по блоку выбранного луча можно вывести форму для установки коэффициента его передачи k и запаздывания τ (рис. 26).

Приемник СПНС содержит два синхронных детектора с общим опорным генератором, состоящих из перемножителей сигналов и ФНЧ. Частота и фаза опорных колебаний жестко привязаны к несущим колебаниям передатчика (по умолчанию).

Предусмотрены регулировки ширины полосы пропускания ФНЧ в пределах от 1 до 10 кГц и расстройки частоты опорного колебания относительно несущего в пределах от –1 до +1 кГц. Регулятор расстройки включается щелчком по блоку генератора левой, а выключается – правой кнопкой мышки.

О

Рис. 25Многолучевой канал

писанная структура СПНС позволяет реализовать в передатчике любые виды линейной модуляции (АМ, БМ, ОМ и КАМ) и прием таких сигналов в приемнике. Кроме того, передатчик может быть трансформирован в параметрический преобразователь частоты при выборе s2(t) = H[s1(t)], а синхронные детекторы в приемнике становятся фазовыми детекторами при подаче на их вход ФМ сигнала.

Рис. 26. Параметры луча