60. Методы измерений параметров амплитудно-модулированных сигналов. Измерение коэффициента амплитудной модуляции.

Главными подлежащими измерению параметрами AM колебаний являются:

- коэффициент амплитудной модуляции (КАМ) – M , коэффициент модуляции вверх: M_верх = (U_max – U_н)/U_н

и модуляции вниз: M_низ = (U_н - U_min)/U_н , которые обычно выражаются в %;

- коэффициент гармоник амплитудной модуляции (КГАМ):

Методы измерения модуляции:

• осциллографический; (осциллографы).

• спектральный; (анализаторы спектра СК4)

• прямой; (измерители коэффициента амплитудной модуляции(С2); измерители к девиации частоты (С2); комбинированные измерители модуляции (СК3)

Осциллографический метод:

При линейной развертке:

На экране осциллографа измеряются удвоенное максимальное и минимальное значения амплитуды и вычисляется средний коэффициент амплитудной модуляции:

Для

несимметричной АМ:

При синусоидальной развертке:

В канал Y подаётся модулированный сигнал, а в канал Х – модулирующий сигнал (либо продетектируемый модулированный сигнал). На экране осциллографа – «трапеция»

При эллиптической (круговой ) развертке:

В каналы Y и Х подаётся одинаковый модулированный сигнал, но сдвинутый на p/2 друг относительно друга. На экране осциллографа – «полый эллипс»

Осциллографические методы – только для простых сигналов

Спектральный метод:

основан на свойствах спектрального разложения АМ сигналов:

u(t) = U_н [1+å M_k× соs(kWt +F_k )]×сos(w₀ t +j₀),

где М_k – парциальный к-т АМ.

u(t) = U_нcosw₀t + (U_н/2)å M_kcos[(w₀+ kW)t + +(j₀+F_k)] + (U_н/2)å M_kcos[(w₀ - kW)t + (j₀ - F_k)]

Метод позволяет измерять парциальные значения коэффициента амплитудной модуляции М и коэффициента гармоник амплитудной модуляции К_ГАМ

Он основан на линейной связи спектра огибающей с боковыми полосами спектра AM колебания.

Спектр реального AM колебания содержит кроме амплитудной модуляции сопутствующую паразитную ФМ и поэтому несимметричен

Для уменьшения обусловленной ФМ погрешности проводится усреднение амплитуды обеих боковых составляющих:

M₁= (U_w0+W+ U_w0-W) / U_w0

M₂=(U_w0+2W+U_w0-2W) /U_w0

M₃= (U_w0+3W+ U_w0-3W) / U_w0

К₂ = M₂/M₁

К₃ = M₃/M₁

К_ГАМ =

Погрешности измерения парциальных М_i и К_ГАМ равны удвоенной амплитудной погрешности анализатора спектра, т.е. составляют (25 - 30) %.

Минимальный измеряемый уровень коэффициента гармоник - К_ГАМmin определяется динамическим диапазоном амплитуд, т.е. уровнем собственных нелинейных искажений анализатора спектра К_АС , К_ГАМmin ≥ 3 К_АС

Прямой метод (метод двух вольтметров, метод двойного детектирования)

основан на выделении напряжения, пропорционального огибающей, и измерении его параметров, соответствующих параметрам АМ колебания

Схема реализации метода двух вольтметров

R1 R2 C1 L1

C3

R2 C3

L1

D

R1 C1

C2 V0 V1

Схема реализации метода двух вольтметров

На схеме:

D и R1 - детектор средневыпрямленных значений;

R2 - развязывающий резистор;

C1, L1 - фильтр нижних частот;

V1 - пиковый (амплитудный) вольтметр;

V0 – вольтметр средневыпрямленного значения.

Напряжение на выходе фильтра при линейном детектировании - средневыпрямленное значение AM колебания:

В данном случае выпрямление однополупериодное, т.е. коэффициент = 0,318

Вольтметр V1 измеряет амплитуду положительной полуволны выходного напряжения U₁, пропорциональную ΔЕ_в = Е_мах - Е₀, или амплитуду отрицательной полуволны U₂, пропорциональную ΔЕ_н= Е₀ - Е_мин.

По результатам измерений двумя вольтметрами определяются коэффициенты амплитудной модуляции: M_В = U₁/U₀, M_Н = U₂/U₀

По результатам измерений двумя вольтметрами определяются коэффициенты амплитудной модуляции: M_В = U₁/U₀, M_Н = U₂/U₀

Для измерения среднеквадратичного коэффициента амплитудной модуляции M_cкз вместо выходного пикового вольтметра используется квадратичный V1.

Форму огибающей можно исследовать с помощью осциллографа, а коэффициент гармоник амплитудной модуляции К_АМ с использованием измерителя нелинейных искажений или анализатора спектра.

Осциллограммы, поясняющие метод двух вольтметров