4.1. Мета роботи

Вивчення засобів передачі і прийому аналогових сигналів на основі модуляції і демодуляції базового сигналу.

4.2. Використання пакету ewb для виконання роботи

Дослідження амплітудно-модульованого сигналу виконується за допомогою простої схеми, яку приведено на рис. 4.1.

Рис. 4.1

З панелі Sources обирається джерело з моногармонічною амплітудною модуляцією. За замовчуванням джерело сигналу задає параметри, що зображені на рисунку, але з глибиною амплітудної модуляції, рівною 1.

Пропонується:

• зберегти відношення між базовою (несучою) і модулюючою частотами;

• частоту несучої вибирати в інтервалі 10³ – 10⁵ Гц;

• глибину модуляції зменшити до рівня, що не перевищуює 0,5 В.

4.3. Порядок виконання роботи

4.3.1. Визначення глибини амплітудної модуляції.

За допомогою опції Transient Analysis або з використанням віртуального осцилографа визначити максимальну і мінімальну амплітуди модульованого сигналу і розрахувати реальну глибину модуляції за формулою:

.

Порівняти розраховану глибину модуляції з заданою.

4.3.2.Визначення спектру амплітудно-модульованого сигналу.

Для цієї мети використовується опція Fourier Analysis з меню Analysis. У параметрах Фур’є-аналізу треба встановити:

Output node – 1;

Fundamental frequency – 100 Гц;

Number of harmonics – 20.

Після встановлення вказаних параметрів і натискання кнопки Simulate з’являється спектрограма амплітудно-модульованого сигналу у вигляді лінійчастого спектра. Необхідно проаналізувати розподілення спектральних складових і зробити відповідні висновки.

4

Рис. 4.2.

.3.3. Дослідження процесу детектування амплітудно-модульованого сигналу.

Готується схема у відповідності до рис. 4.2.

Рис. 4.2

У наведеній схемі необхідно виконати Transient-аналіз продетектованого сигналу і визначити умови найбільш якісного виділення корисного сигналу із суміші сигналів, що виділяються на активному опорі. Запропонувати схему фільтра і його частотні характеристики для розв’язання вказаної задачі.

4.3.4. Вивчення властивостей частотно-модульованого сигналу.

Готується схема відповідно до рис. 4.3 з джерелом частотно-модульованого сигналу (FM-Source). За замовчуванням обираються:

• несуча частота – у тих самих межах, що і при дослідженні ампітудно-модульованого сигналу;

• відношення між частотами, несучою і модулюючою – у тих же пропорціях;

• індекс модуляції – 5.

Обираючи ті ж опції для Фур’є-аналізу, отримується і аналізується спектрограма частотно-модульованого сигналу.

Обирається кероване джерело FSK (Frequency-Shift-Keying Source), умовне зображення якого наведене на рис. 4.4 (воно широко використовується у цифрових комунікаційних системах – наприклад, у низькошвидкісних модемах). Схема, що демонструє використання такого джерела, наводиться на рис. 4.5. Необхідно проаналізувати роботу схеми і дати пояснення такому засобу частотної модуляції.

Рис. 4.5

4.3.5. Вивчення роботи частотного детектора (демодулятора).

Рис. 4.6

Схема для дослідження наводиться на рис. 4.6. Перш ніж проводити необхідні дослідження частотного детектора, треба налагодити його на роботу із встановленою несучою частотою. Це означає, що власна резонансна частота коливального контуру повинна дорівнювати частоті несучої. Найпростіше таку операцію можна виконати за допомогою осцилографа, як показано на рис. 4.6 та рис. 4.7, або за допомогою двох вольтметрів.

Рис. 4.7.

Послідовність налагодження може бути різною. На осцилограмі (рис. 4.7) наведено кінцевий результат, коли падіння напруги на індуктивному (верхня синусоїда) і на ємнісному елементах однакова.

Рис. 4.7

Після налагодження схеми на виході матимуть місце однакові напруги на вихідних електродах по відношенню до загальної шини, а на осцилографі, що приєднаний до виходів схеми, – однакові часові діаграми. Інший варіант (рис. 4.6) демонструє можливість налагодження частотного детектора шляхом вирівнювання напруг двох вольтметрів.

Дослідження схеми частотного демодулятора полягає в експериментальному визначенні залежності напруги між вихідними елементами від відхилення частоти вхідного сигналу відносно несучої. Для проведення такого досліду змінюється частота вхідного сигналу в одну сторону, а потім в іншу і виконуються вимірювання напруги між вихідними електродами. За результатами проведеного досліду будується графік залежності вихідної напруги від відхилення частоти.

Рис. 4.8

4.3.6. Для того, щоб виконати дослідження фазового детектора, необхідно побудувати графік залежності вихідної напруги від відхилення фази фазомодульованого сигналу. Як і в попереднім досліді, можна провести дослідження залежності вихідної напруги двох послідовно з’єднаних джерел синусоїдальної напруги від різниці між їх фазами. Прикладом такого досліду може бути схема, що приведена на рис. 4.8.

При зображених на схемі параметрах джерел живлення отримаємо на осцилографі напругу, діюче значення якої буде дорівнювати 5 В.

Дослідження схеми фазового демодулятора полягає в побудові експериментальної залежності вихідної напруги від різниці фаз між еталонним сигналом і модульованим.