Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях. Учебное пособие
.pdf
11
Р а б о т а № 1 0
АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ИЗМЕНЕНИЕМ
СМЕЩЕНИЯ
10.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование физических процессов и снятие модуляционных ха-
рактеристик при амплитудной модуляции изменением смещения на
полевом транзисторе.
10.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО
ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Схема приведена на рис. 10.1. Она отличается от схемы работы № 9
Рис. 10.1
12
(рис. 9.1) введением дополнительно генератора модулирующих сигна-
p
f
,
кГц
,
кОм
Q
0.7
2 f
,
кГц
p
Z
,
кОм
pэ
Z
,
кОм
э
Q
0.7.э
2 f
,
кГц
н
Z
,
кОм
p
K
0
F
вых 0
()UU
const
m
U
m
U
0.РТ
U
max
U
max
M
уст
t
уст к э
t TQ
лов G2 и соответствующих ему элементов согласования со входом
транзистора. ВАХ полевого транзистора приведена в приложении 2 на
рис. П.2.
10.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литера-
туре: [1, с. 118–123; 5, гл.7; 4, с. 181–185; 2, с. 255–257].
2. Приведите результаты расчетов параметров резонансного кон-
тура из работы № 9 (или рассчитайте заново для своей бригады).
3. Определите частоту модуляции (
), превышение которой при-
водит к линейным искажениям ( 30 %) шунтированного контура.
4. Рассчитайте, занесите в таблицу и постройте статическую
модуляционную характеристику:
при
Амплитуда входного напряжения
несущей частоты определя-
.
ется по номеру бригады согласно таблице заданий. Напряжение смещения изменяйте с шагом 0.1 В от –0.3 до 1.5 В.
Для определения амплитуды тока первой гармоники следует ис-
пользовать формулу трех ординат.
4. По полученной в п. 3 характеристике определите: рабочую точ-
ку (смещение
ния (
) и коэффициент модуляции (
), наибольшее значение модулирующего напряже-
), при которых модуля-
ция будет неискаженной.
5. Рассчитайте время установления (длительность) фронтов ра-
диоимпульса
(оно же время свободных колебаний в контуре
).
13
Пояснения и расчетные соотношения
0
cos
m
Ut
0
U
cosUt
0 0 0 0
( ) cos cos cos ( )
mm
u u t U t U U t U t U t
0
()Ut
1
I
вых 1 н
/U I Z р
0
U
const
m
U
0U
1 max min
/2I i i
0.min
U
1.max
I
0.max
U
1.min
I
0.РТ
U
1.РТ
I
max
U
0.max 0.min
( )/2UU
1.max 1.max 1.РТ 1.РТ
( ) /M I I I
U
0
U
m
U
РТ
РТ
На управляющий вход НЭ подаются высокочастотное (ВЧ) колебание
, смещение
и модулирующий сигнал
.
,
где под
можно понимать медленно изменяющееся во времени по зако-
ну модулирующего сигнала напряжение смещения НЭ.
Рабочий участок ВАХ НЭ модулятора выбирают по статической модуля-
ционной характеристике. Это зависимость амплитуды тока первой гармоники
НЭ или напряжения на выходе модулятора
смещения
при
и
(рис. 10.2). Статическую модуляци-
от напряжения
онную характеристику следует рассчитать графоаналитически по известной
ВАХ и заданной амплитуде входного сигнала Um: для каждого смещения оп-
ределяют по методу трех ординат амплитуду тока
этой характеристике выбирается линейный рабочий участок:
,
. Для этого участка, обеспечивающего отсутствие нелинейных
. На
,
искажений, следует определить: рабочую точку РТ с координатами
; максимальную амплитуду управляющего напряжения
; максимально возможный коэффициент модуляции по
току
.
;
,
Рис. 10.2 Рис. 10.3
Динамическая модуляционная характеристика (рис.10.3) – это зависи-
мость коэффициента модуляции MI от амплитуды модулирующего сигнала
при постоянных смещении
и амплитуде ВЧ колебаний
, т. е.
14
()
I
M f U
,
0
constU
const
m
U
const
m
U
вых вых 0 вых 0
( ) ( )cos [1 cos( )]cos
U
u t U t t U M t t
вых 1 н
/U I Z р
2
/1
UI
M M a
arctg( )a
эp
2/aQ
0,7.э
/Ff
U
M
I
M
вых
()Ut
э
Q
0.7э
2 f
0
F
U
M
0 0.7э
Ff
уст э p 0.7.э p 0.7.э
( / 2 ) / 1/ 2t Q T f f f f
,
(
).
Эта характеристика может быть рассчитана по статической модуляцион-
ной характеристике (если для обеих взяты одинаковые
)
Рис. 10.4
Выходное напряжение модулятора (рис.10.4) рассчитывается по формуле
,
где
,
,
.
Изменение глубины модуляции
ной модуляции
тока, а также запаздывание огибающей
напряжения по сравнению с глуби-
по сравнению с огибающей тока – это линейные искажения. Они тем
меньше, чем меньше модулирующая частота F и добротность
полоса пропускания
Частота модуляции
шунтированного контура).
, превышение которой приводит к ослаблению
на 30 %, определяется из равенства:
Время установления (длительность) фронтов радиоимпульса
,
на угол
(т. е. шире
.
.
15
10.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
p
( ) cos
m
u t U t
ш
R
m
U
Параметры
р
f
, кГц
э
Q
0.7.э
2 f
, кГц
p
K
Рассчитанные
Измеренные
вых
U
0
()U
const
m
U
0p
ff
m
U
0
U
0
U
0.РТ
U
max
U
max
M
Параметры
0.РТ
,UB
,
max
,UB
max
M
Рассчитанные
Измеренные
max
U
Откройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Рабо-
та _10. Модуляция» и файл «10 – (номер бригады). Модуляция.ms10».
1. Измерьте резонансную частоту, коэффициент усиления на ней и
полосу пропускания усилителя при подаче на его вход (гнездо «ВХ1»)
несущего колебания
амплитуда входного сигнала
. Сопротивление шунта
и
должны соответствовать предвари-
тельному заданию (см. работу № 9).
Для измерения этих параметров воспользуйтесь «Измерителем
АЧХ».
Результаты занесите в таблицу.
Сравните измеренные значения с предварительным расчетом.
2. Снимите статическую модуляционную характеристику
=
бания с частотой
для
при действии на входе «ВХ1» несущего коле-
и амплитудой
(в соответствии с предва-
=
рительным заданием).
Смещение
изменяйте с шагом
= 0.1 В.
Результаты занесите в таблицу и постройте график, совместив его с
графиком предварительного задания.
Выберите рабочую точку (
) на середине линейного участка
модуляционной характеристики. Определите максимальную амплитуду модулирующего сигнала (
дуляции (
) при отсутствии нелинейных искажений. Результаты
) и максимальный коэффициент мо-
занесите в таблицу
3. Зарисуйте осциллограмму и спектрограмму выходного напря-
жения для
ции M.
. Рассчитайте по ним значение коэффициента модуля-
16
4. Снимите динамическую модуляционную характеристику
M
()fU
0 0.РТ
constUU
0.7
Ff
const
m
U
max
0.5UU
1 0 0.7
F F f
2 0 0.7
F F f
0.1 p
ff
0.2 p
ff
0
U
0.1
m
UU
0
FF
500 ГцF
1U
уст
t
0p
f f f
ш
R
,
Результаты (не менее 5 точек с шагом
,
,
(согласно пункту 2).
) занесите в таб-
=
лицу и постройте график.
5. Зарисуйте осциллограммы амплитудно-модулированных коле-
баний (АМК) для различных: а) частот модулирующего напряжения
(
(
и
и
); б) частот несущего колебания
).
6. Зарисуйте осциллограммы выходного напряжения для различ-
ных смещений
рующего напряжений (
Частота модуляции должна быть такой (
при постоянных амплитудах несущего и модули-
В).
), чтобы контур не
вносил линейных искажений.
7. Зарисуйте осциллограммы выходного напряжения при модуля-
ции прямоугольными импульсами (
импульса 50 %). Измерьте длительность фронтов
,
В, длительность
.
Исследуйте, как влияет увеличение расстройки частоты
(
) несущего генератора на форму фронтов и амплитуду
радиоимпульсов на выходе модулятора.
10.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
чему для получения АМ режим работы усилителя должен быть нелинейным?
характеристике НЭ.
нагрузке (колебательному контуру)?
ну модуляции на нем? Роль шунта (
лирующего напряжения?
щей частоты с резонансной частотой контура модулятора?
1. Поясните физические процессы при модуляции смещением. По-
2. Что такое нелинейные искажения при модуляции? Требования к
3. Что такое линейные искажения при АМ и каковы требования к
4. Как и почему влияет добротность контура модулятора на глуби-
).
5. Какова зависимость коэффициента модуляции от частоты моду-
6. Как и почему изменяется форма АМК при несовпадении несу-
17
7. Что такое статическая модуляционная характеристика? Ее на-
значение.
8. Как влияет амплитуда несущего колебания на форму статиче-
ской модуляционной характеристики?
9. Каковы требования к режиму работы модулятора в случае боль-
шого по амплитуде несущего колебания (когда используется кусочнолинейная аппроксимация ВАХ НЭ)?
10. Каково влияние на форму АМК изменения напряжения смеще-
ния полевого транзистора (p-типа)?
11. Дайте определение динамической модуляционной характеристи-
ке.
12. Изобразите и поясните зависимость коэффициента модуляции
напряжения на контуре от амплитуды модулирующего сигнала.
13. Как изменяется форма радиоимпульса по мере уменьшения со-
противления, шунтирующего контур?
14. Поясните, как влияет на форму радиоимпульсов отклонение не-
сущей частоты от резонансной частоты контура.
15. Как влияют полоса пропускания и добротность контура на фор-
му радиоимпульсов на выходе модулятора?
18
Р а б о т а № 1 1
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ
11.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение физических процессов в диодном детекторе при воздей-
ствии АМ-колебаний и последовательности радиоимпульсов, снятие
детекторной характеристики и осциллограмм напряжений в различных
точках схемы при различных сигналах и параметрах нагрузки.
11.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО
ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Исследование детектирования АМ-сигналов проводится на после-
довательном диодном детекторе, схема которого показана на рис. 11.1.
Вольт-амперная характеристика диода задана своими значениями в
табл. 11.1, а график приведен на рис. 11.2: в укрупненном (а), среднем
(б) и мелком (в) масштабе.
Рис. 11.1
19
а б в
U. B
–0.3
–0.25
–0.2
–0.15
–0.1
–0.075
–0.05
–0.025
0.0
I, мкА
–5.6
–5.4
–5.1
–4.5
–3.7
–3.1
–2.3
–1.3
0.0 U. B
0.025
0.05
0.075
0.10
0.125
0.15
0.20
0.25
0.30
I, мкА
1.6
3.7
6.2
9.6
13.7
19.3
35.0
61
100
U. B
0.35
0.40
0.45
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
I, мА
0.167
0.275
0.45
0.71
1.9
4.9
13
33
84
A
U
m
U
A
U
вх 0
( ) cos
m
u t U t
0 вых
UU
Рис. 11.2
Т а б ли ц а 11.1
11.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литера-
туре: [1, c. 128–135; 5, гл.8; 4, 185–195; 2 с. 239–247; 3, c. 242–245].
Для расчета по всем пунктам задания используйте данные, приве-
денные на принципиальной схеме (см. рис. 11.1) и в таблице заданий
(прил. 3).
2. По параметрам
циент передачи K диодного детектора и входное напряжение
ответствующее напряжению
и R определите: угол отсечки , коэффи-
, со-
на открытом диоде. На детектор дей-
ствует немодулированное высокочастотное колебание.
Пояснения и расчетные соотношения
На вход детектора подается напряжение
напряжение детектора создает смещение на диоде
. Выходное
(т. е. имеет
20
место автосмещение). К диоду приложено напряжение
д вх
( ) ( )u t u t
вых 0 0
( ) cos
m
u t U t U
, 0,
0, 0,
SU U
I
U
/
AA
S I U
A
U
A
I
A
U
3
3 / ( )SR
60SR
вых
/ cos
m
K U U
A
U
m
U
д вых
(1 )
A m m
U U U U U K
m
U
/ (1 )
mA
U U K
.
Аппроксимируем ВАХ диода (рис. 11.2, б) кусочно-линейной зависимо-
стью (рис. 11.3):
где
– крутизна аппроксимированной характеристики;
– на-
пряжение на открытом диоде, заданное для каждой бригады в таблице заданий;
– значение тока, соответствующее напряжению
, определяемое по
ВАХ (точка А на рис. 11.3) или из табл. 11.1. Вычисляем крутизну S.
Рис. 11.3
Ток диода имеет вид последовательности импульсов (рис. 11.3). Угол отсечки тока и коэффициент передачи K детектора определяются по формулам [1–5]:
(при
Амплитуда напряжения на открытом диоде
рез полученный коэффициент передачи K и амплитуду
ла следующим образом:
да
входного напряжения
) и
.
задана и выражается че-
входного сигна-
. Отсюда амплиту-
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]