Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиотехнических систем (РТС)

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Отчет по лабораторной работе № 3 по дисциплине «Теория и техника передачи информации»

Выполнили

студенты гр.152-М:

_________ Ю.А. Аничин

_________ Д.С. Константинов

Е.В. Пономарев

« 11 » мая 2023 г.

Проверил

Д.т.н, профессор кафедры РТС

_________ Ю.П. Акулиничев

« 11 » мая 2023 г.

Смысл надписей уловить не удалось.

Томск 2023

Оглавление

Введение 3

1 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ 4

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 6

Заключение 38

Введение

Руководство к лабораторной работе содержит краткие теоретические сведения из теории спектрального анализа, описание лабораторной установки и методики эксперимента. Цель работы – ознакомиться с некоторыми методами и схемами получения импульсно-модулированных сигналов и исследовать частотные спектры этих сигналов.

1 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка позволяет осуществить физический анализ спектров: спектр сигнала получается не в результате математических операций, а во время прохождения сигнала и воздействия его на физический прибор – анализатор спектра. Лабораторная установка включает в себя лабораторный макет, предназначенный для получения сигналов с различными 28 видами модуляции, генератор звуковой частоты, имитирующий модулирующее напряжение, анализатор спектра и осциллограф. Структурная схема лабораторного макета приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Структурная схема лабораторного макета

Генератор тактовых импульсов (симметричный мультивибратор), вырабатывает тактовую частоту F=(2,0 … 5,5) кГц, регулируемую переменным резистором R1. Генератор прямоугольных импульсов (ждущий мультивибратор) создает периодическую последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых изменяется переменным резистором R2 в пределах 40 … 150 мкс.

Генератор прямоугольных импульсов управляет модулятором АИМ-1, представляющим диодную схему совпадения. Сигнал с АИМ-2 формируется ключевым детектором.

В качестве модулятора ОШИМ-2 применен ждущий мультивибратор, длительность импульса на выходе которого определяется входным модулирующим напряжением.

Формирование импульсов с ВИМ-2 осуществляется в ждущем мультивибраторе, срабатывающем от заднего фронта импульса с ОШИМ.

Тактовая частота используется для внешней синхронизации осциллографа.

Таким образом, лабораторный макет дает возможность получать для исследования спектров следующие сигналы:

1) модулирующую функцию, подаваемую от звукового генератора на вход лабораторного макета;

2) периодическую (немодулированную) последовательность прямоугольных импульсов.

3) сигнал с АИМ-1;

4) сигнал с АИМ-2;

5) сигнал с ОШИМ-2;

6) сигнал с ВИМ-2.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В ходе выполнения лабораторной работы проведено исследование спектра модулирующего сигнала при изменении его частоты и амплитуды. В данном исследовании пронаблюдаем, как меняется положение спектра и амплитуды при увеличении данных параметров

Рисунок 2.1 – Спектр сигнала ОШИМ при малом напряжении (источника питания?)

Рисунок 2.2 – Спектр сигнала

Рисунок 2.3 – Спектр сигнала ОШИМ при большом напряжении

Рисунок 2.4 – Спектр сигнала ВИМ 1

Рисунок 2.5 – ОШИМ при малом напряжении

Рисунок 2.6 – ОШИМ при большом напряжении

Рисунок 2.7 – Спектр сигнала

Рисунок 2.8 – Уменьшение амплитуды сигнала

Рисунок 2.9 – Представленное изменение частоты

Рисунок 2.10 – Спектр сигнала

Рисунок 2.11 – АИМ сигнал при увеличении частоты

Рисунок 2.12 – Полученный сигнал АИМ 2 по высокой частоте

Рисунок 2.13 – Спектр сигнала

Рисунок 2.14 – Спектр сигнала

Рисунок 2.15 – Полученный сигнал АИМ 1

Рисунок 2.16 – Сигнал АИМ

Рисунок 2.17 – Спектр сигнала

Рисунок 2.18 – Представленный сигнал АИМ 1 после увеличения частоты

Рисунок 2.19 – Изображение сигнала АИМ 2

Рисунок 2.20 – Полученное изображение сигнала

Рисунок 2.21 – Полученное изображение сигнала

Рисунок 2.22 – Сигнал АИМ 2

Рисунок 2.23 – Полученное изображение сигнала

Рисунок 2.24 – Изображение сигнала

Рисунок 2.25 – Полученный сигнал

Рисунок 2.26 – Представленное изображение, где при увеличении частоты происходит наложение боковых частот друг на друга

Рисунок 2.27 – АИМ спектр сигнала

Рисунок 2.28 – Полученное изображение АИМ 1

Рисунок 2.29 – Полученный спектр сигнала

Рисунок 2.30 – Спектр сигнала

Рисунок 2.31 – АИМ сигнал 1

Рисунок 2.32 – Изображение АИМ сигнала

Заключение

В ходе выполнения лабораторной работы были реализованы цели и задачи, поставленные в начале отчетной работы.

В результате работы были исследованы спектры сигналов при различных видах импульсной модуляции: амплитудно-импульсной (АИМ), широтно-импульсной (ШИМ) и времяимпульсной (ВИМ).

При амплитудно – импульсной модуляции (АИМ) амплитуда импульсов изменяется в соответствии с амплитудой модулируемого сигнала, при этом длительность и положение импульсов остаются неизменными.

Для широтно – импульсной модуляции (ШИМ) характерно изменение длительности импульсов пропорционально амплитуде исходного непрерывного сигнала, при этом амплитуда импульсов остается постоянной.

Для время – импульсной модуляции (ВИМ) характерно смещение импульсов во времени относительно тактовых точек на величину, пропорциональную амплитуде передаваемого сигнала.