Rttsis_lr_chast_2

51

статическую модуляционную характеристику, определяющую зависимость амплитуды первой гармоники выходного тока от текущего значения модулирующего напряжения us , принимаемого постоянным ( us t us const ). Вместо амплитуды тока I1 можно использовать пропорциональную ей амплитуду первой гармоники выходного напряжения.

3.2.3. Практические способы осуществления амплитудной модуляции

На практике амплитудный модулятор может быть реализован при помощи модификации схемы резонансного усилительного каскада, работающего в нелинейном режиме. На рис. 32 изображены основные элементы такого каскада, для примера – на полевом транзисторе.

Рис. 32. Основные элементы транзисторного резонансного усилителя

Пренебрегая инерционностью процессов в транзисторе можно считать, что ток в выходной цепи усилителя (ток стока, в данном случае) является нелинейной, в общем случае, функцией двух параметров – напряжения затвор-исток uзи и напряжения сток-

исток uси , т.е.

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

52

гармоникой тока I1 , протекающего в выходной цепи, и практически повторяет по форме входное напряжения, отличаясь лишь амплитудой. Однако величина этой амплитуды будет зависеть от остальных параметров, входящих в (16) – напряжения смещения во входной цепи U0 и напряжения источника питания EП , т.е.

Если предположить, что эти параметры можно каким-либо способом менять, то появляется возможность управлять амплитудой выходного сигнала, а, следовательно,

осуществлять амплитудную модуляцию. Для практической реализации амплитудного модулятора в соответствующую цепь схемы вводят дополнительный источник э.д.с.,

управляемый модулирующим сигналом. Как видно из (17) существует два варианта осуществления такого способа модуляции – с помощью введения модулирующего

(управляющего) напряжения us t либо во входную цепь (цепь смещения), либо в выходную – цепь питания. Первый вариант называют модуляцией смещением, а второй

– модуляцией на выходном электроде или, например, коллекторной модуляцией, если в качестве активного элемента применяется биполярный транзистор. Каждый из этих способов обладает своими преимуществами и недостатками [3] и может быть использован на практике. Кроме того, используется комбинированная модуляция, при которой управляющее напряжение вводится и в цепь смещения, и в цепь питания одновременно.

3.3. Содержание работы

Изучение принципов построения амплитудных модуляторов. Реализация и моделирование амплитудного модулятора в пакете MicroCap. Экспериментальное получение статических модуляционных характеристик. Выбор и обоснование рабочих параметров модулятора. Изучение видов и причин искажения передаваемой информации при амплитудной модуляции.

3.4.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с кратким теоретическим описанием методов и особенностей получения амплитудно-модулированных колебаний.

2.В соответствии с вариантом задания выбрать исходные данные для реализации

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

53

схемы модулятора из таблицы 3.

3.По заданным исходным данным рассчитать параметры элементов колебательного контура – ёмкость конденсатора C, индуктивность катушки L и

сопротивление потерь R.

4.Реализовать в программе MicroCap схему резонансного усилителя,

включающую в себя активный элемент (биполярный или полевой транзистор – в

соответствии с вариантом задания), колебательный контур, источник напряжения питания в выходной цепи, а также источник напряжения смещения и источник синусоидального напряжения – во входной (рис. 33). Использовать схемы включения с общим эмиттером или общим истоком для биполярного и полевого транзисторов соответственно.

Рис. 33. Резонансный усилитель с источниками питания, смещения и несущего колебания

5. Построить статическую модуляционную характеристику.

Типичный вид модуляционной характеристики при модуляции смещением (для варианта биполярного транзистора) показан на рис. 34, а при модуляции изменением питающего напряжения – на рис. 35.

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

54

Рис. 34 Модуляционная характеристика при модуляции смещением

Рис. 35. Модуляционная характеристика при модуляции напряжением питания

6. По модуляционной характеристике определить значения Uвых_min и Uвых_max ,

определяющие границы линейного участка. Рассчитать значения максимального коэффициента модуляции

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

55

7. Добавить в схему источник гармонического модулирующего напряжения с частотой, равной одной четверти расчетной полосы пропускания резонансного контура.

Величину напряжения источника смещения (для схемы модуляции смещением) или источника питания (для схемы с модуляцией выходным напряжением) установить в значение, соответствующее середине линейного участка модуляционной характеристики.

8. В режиме анализа переходных процессов пронаблюдать и зафиксировать осциллограммы и амплитудные спектры тока в выходной цепи и выходного напряжения, задавая амплитуду модулирующего напряжения таким образом, чтобы коэффициент модуляции был равен M M max и M 0,5 Mmax .

9.Построить экспериментальную зависимость коэффициента гармонических искажений от амплитуды модулирующего сигнала.

10.Добавить в схему еще один источник модулирующего напряжения с частотой,

равной половине полосы пропускания резонансного контура (т.е. реализовать модулирующий сигнал, равный сумме двух гармонических составляющих с частотами,

отличающимися в 2 раза). Амплитуды сигналов для обоих источников модулирующего напряжения взять одинаковыми. Пронаблюдать и зафиксировать амплитудные спектры входного напряжения, тока в выходной цепи и выходного напряжения.

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

56

3.5. Исходные данные для выполнения лабораторной работы

Таблица 3

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

57

3.6.Контрольные вопросы

1.Опишите принцип осуществления амплитудной модуляции. Какова роль нелинейного элемента в схеме амплитудного модулятора? Может ли амплитудный модулятор быть чисто линейным устройством?

2.Что такое модуляция смещением и модуляция на выходном электроде?

Поясните принцип реализации того и другого способа.

3.Что такое статическая модуляционная характеристика?

4.Каким образом может быть использована модуляционная характеристика для выбора рабочих параметров схемы амплитудного модулятора?

5.Какие искажения сигнала могут сопровождать процесс амплитудной модуляции? Какими причинами обусловлено появление линейных и нелинейных искажений, соответственно?

6.Каким образом проявляются линейные и нелинейные искажения при модуляции в спектре выходного сигнала модулятора?

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

58

Литература

1.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. Учеб. для вузов по специальности «Радиотехника». – 5-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2005. – 462 с. : ил.

2.Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов. – 5-е изд., испр. и доп. – М.: Дрофа, 2006. – 719 с. : ил.

3.Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебник для вузов / Л. А. Белов, В. М. Богачев, М. В. Благовещенский и др.; Под ред. Г. М. Уткина,

В. Н. Кулешова и М. В. Благовещенского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь,

1994. – 416 c. : ил.

Оглавление

Микаэльян С.В. Нелинейные преобразования в радиотехнических цепях. Методические указания к

лабораторным работам по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»