Лабораторная работа № 4 Исследование прохождения сигналов через линейные частотно- избирательные системы. Параллельный rlc – контур

Цель работы: Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные стационарные цепи. Исследование отклика параллельного RLC - контура на периодический входной сигнал.

Задание № 1.

А) Аналитически определить частотный коэффициент передачи параллельного RLC – контура.

1. В исследуемом RLС контуре определить выражение частотного коэффициента передачи K(j) по току.

2. Задать параметры контура R=NОм, L=100N мкГн, C=N нФ. Качественно исследовать зависимость K(j) от параметров контура R, L, C, Q.

Построить в масштабе АЧХ цепи.

Б) Привести ММ амплитудно-модулированного (АМ) сигнала (представить аналитическое, временное, спектральное описание). Амплитуда несущего колебания равна 1 В, частота несущего колебания равна резонансной частоте контура, частота модуляции – определяется из условия похождения сигнала по цепи без искажения.

В) Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).

На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала через контур без искажения, параметрах контура). Письменно сформулировать вывод.

Задание № 2. Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по цепи.

1. Собрать в программном пакете Multisim схему исследования (см. Рис.4) с параметрами из задания 1. Подключить к контуру АМ – генератор (параметры АМ - сигнала взять из задания 1).

В параллельном контуре наблюдается резонанс токов, поэтому для того, чтобы получить временные диаграммы на осциллографе необходимо в схеме исследования использовать источники напряжения, управляемые током (V2, V3). В данных источниках изменение напряжения прямо пропорционально изменению тока.

2. Исследовать мм входного сигнала.

2.1. В точке 7 цепи получить спектр сигнала на входе контура. Для этого в меню Analysis в поле Fourier выбрать в области Output точку исследования 7, и обязательно в поле Fundamental Frequency установить частоту равную частоте модуляции.

Рис. 4. Схема исследования отклика параллельного RLC – контура

Распечатать или зарисовать полученный спектр в масштабе.

2.2. На осциллографе получить осциллограмму входного сигнала, распечатать или зарисовать в масштабе.

3. Исследовать частотный коэффициент передачи параллельного контура.

3.1. Определите частотный коэффициент передачи, для этого необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (токов) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Analysis в области Output выбрать точки 7,8 (при определении частотных свойств системы к контуру подключить генератор гармонических колебаний – тока I1). На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного сигналов и фазы от частоты) самостоятельно построить АЧХ и ФЧХ в масштабе.

3.2. Измените параметры контура, получите и зарисуйте АЧХ в масштабе.

4. Исследовать отклик (выходную реакцию) частотно-избирательной системы.

Подключить к контуру АМ – генератор. В точке 8 схемы исследовать отклик системы. Получить (зарисовать в масштабе) осциллограмму и спектр выходного сигнала.

Проанализировать АЧХ и отклик системы, письменно указать требования к параметрам сигнала передаваемого исследуемым контуром, позволяющие:

А) передавать сигнал без искажения,

Б) полностью отфильтровывать сигнал.

Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика).

По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.

Задание № 3. Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по частотно-избирательной системе.

1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.

2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.

Контрольные вопросы:

1. Приведите понятия добротности, характеристического сопротивления колебательной системы, укажите влияние этих параметров на избирательные свойства системы.

2. Укажите условия резонанса в параллельном RLC – контуре, укажите свойства контура в резонансе.

Отчет по проделанной работе предоставляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Теоретический расчет и результаты по первому заданию.

4. Результаты моделирования.

5. Сравнительный анализ результатов.

6. Выводы.