6 Лабораторное задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и с используемыми в работе измерительными приборами.

2. Изучить экспериментально особенности преобразования формы и спектра сигнала в безынерционном нелинейном элементе при гармоническом внешнем воздействии (на примере нелинейного резистивного усилителя).

3. Исследовать экспериментально принцип и особенности работы нелинейного резонансного усилителя .

4. Изучить принцип и особенности умножения частоты на основе нелинейного резонансного усилителя и характер зависимости энергетической эффективности умножения от угла отсечки тока.

5. Ознакомиться с особенностями преобразования частоты на основе нелинейного резонансного усилителя.

7 Порядок выполнения работы

1. Включить лабораторную установку и приборы.

2. Для исследования процессов преобразования формы и спектра сигнала в схеме нелинейного резистивного усилителя при гармоническом внешнем воздействии необходимо: получить и зарисовать временные и спектральные диаграммы выходного напряжения (тока) при различных значениях напряжения смещения, соответствующих углам отсечки 180⁰ и 60⁰ градусов.

Примечания:

1. Частота входного сигнала устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура – по максимуму напряжения на нем. При этом сопротивление Rш должно быть отключено.

2. Необходимое напряжение смещения для соответствующего угла отсечки устанавливается с учетом заданной ВАХ транзистора и результатов расчета (смотри раздел 3). Допускается также оценка величины угла отсечки по временной диаграмме напряжения на сопротивлении нагрузки.

3. Амплитуда входного сигнала при угле отсечки 180⁰ не должна превышать 1 В.

3. Изучение особенностей нелинейного резонансного усиления. Данный пункт рекомендуется выполнять при угле отсечки примерно 90⁰, для чего необходимо установить величину напряжения смещения Е_см = U_О. Амплитуда входного сигнала равна 2 В. Наблюдать и зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов:

• тока стока транзистора – напряжения на активном сопротивлении нагрузки (кнопка "R вкл." нажата);

• напряжения на выходе нелинейного резонансного усилителя – на контуре (кнопка "LC вкл" нажата) при отключенном сопротивлении Rш.

3. Изучение особенностей умножения частоты на основе нелинейного резонансного усилителя. Наблюдать и зарисовать осциллограммы и спектральные диаграммы тока стока транзистора и напряжения на контуре для двух случаев умножения частоты:

• умножения в два раза;

• умножения в три раза.

Необходимая частота входного сигнала f_вх должна быть выбрана с учетом определенного выше значения резонансной частоты f_рез колебательного контура и требуемого коэффициента умножения частоты, т.е. f_вх = f_рез / n (n – 2 и 3 соответственно).

Амплитуда подводимого гармонического сигнала – U_mвх = 4 В, напряжение смещения на затворе транзистора выбирается из условия обеспечения оптимального угла отсечки для соответствующего коэффициента умножения (см. результаты расчета раздела 3).

Примечания:

1. При выполнении пунктов 4 и 5 рекомендуется подстраивать частоту генератора (в небольших пределах), добиваясь максимального уровня напряжения сигнала на контуре.

2. Осциллограммы и спектральные диаграммы тока нелинейного элемента и напряжения на выходе изображать под соответствующими диаграммами на входе с соблюдением масштабных соотношений по осям координат.

5. При ознакомлении с преобразованием частоты необходимо получить и зарисовать спектральные диаграммы тока стока транзистора и напряжения на выходе для двух случаев преобразования частоты:

• преобразование по частоте "вверх";

• преобразование по частоте "вниз".

При преобразовании по частоте "вверх" частота f_вх = 6 кГц, значение частоты второго генератора (гетеродина) f_пр выбирается из условия, чтобы f_вых = f_вх + f_пр совпала с резонансной частотой контура. При преобразовании по частоте "вниз" частота f_вх принимается равной 22 кГц, а f_пр выбирается из условия, чтобы f_вых = f_вх – f_пр была также равна резонансной частоте контура. Амплитуды обоих сигналов выбираются равными 1 В, напряжение смещения на затворе транзистора E_см = –2 В.

8 Содержание отчета

Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц, графиков, осциллограмм и спектрограмм с соответствующими заголовками, исходными данными и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

РАБОТА № 2 Амплитудная модуляция и детектирование ам-сигналов

1 Цель работы

Экспериментальное исследование физических процессов при амплитудной модуляции и детектировании АМ – сигналов.

2 Литература

[1] – стр. 72...80, 242...247, 255...257.

[2] – стр. 71...79, 225...226, 231...237.

[3] – стр. 88...96, 283...285, 286...289.

[4] – стр. 79...84, 95...100

5 Конспект лекций.

3 Предварительная подготовка к работе

1. Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы:

• принцип модуляции высокочастотного гармонического колебания несущей и ее использование в радиотехнике и технике связи;

• временное, спектральное и векторное представление АМ-сигнала при однотональной модуляции и модуляции сложным сигналом произвольной формы, ширина спектра АМ-сигнала;

• энергетические характеристики АМ-сигнала, балансная и однополосная амплитудная модуляция;

• принцип работы амплитудного модулятора, статическая модуляционная характеристика, выбор режима работы модулятора по ней для получения неискаженной модуляции;

• принцип детектирования АМ-сигнала, характеристика детектирования, линейное и квадратичное детектирование, искажения при детектировании;

• практические схемы амплитудного модулятора и детектора.

2. Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы.

3. Рассчитать методом угла отсечки и построить статическую модуляционную характеристику (СМХ) I_m= f(E_см) модулятора на полевом транзисторе, для которого ВАХ аппроксимирована отрезками прямых с параметрами

Подводимое к транзистору напряжение равно:

U_вх(t) = E_см+ U_m cos ₀t, U_m = 1 В.

! ! ! ПРИ РАСЧЕТЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВЫБИРАТЬ

УГОЛ ОТСЕЧКИ ОТ 0° ДО 180° С ШАГОМ 30° .

4. Выбрать по рассчитанной СМХ параметры рабочего режима модулятора, обеспечивающего наименьшие искажения АМ-сигнала (E_см, U_m). Оценить ожидаемую величину коэффициента нелинейных искажений, используя метод трех ординат.

5. Нарисовать спектральную и векторную диаграммы AМ-сигнала вида:

U_АМ(t) = 2 [1 + 0,5 cos 2 10³ t] cos 2 10⁵ t.

6. Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.