6. Измерение коэффициента амплитудной модуляции, девиации частоты и индекса частотной модуляции

Коэффициент амплитудной модуляции

Математическую модель сигнала модулированного по амплитуде можно представить:

U_AM(t)=U_m(1+McosΩt)cos wt , где U_m – амплитуда немодулированного частотного сигнала, w=2πf, f – несущая частота, Ω=2πF, F – модулирующая частота, M – коэффициент амплитудной модуляции, который численно равен отношению приращения амплитуды ∆U к амплитудному значению напряжения U_m:

M=∆U/ U_m *100%

С пектр, соответствующий U_AM(t):

Процедура измерения в данном случае сводится к измерению с помощью анализатора спектра амплитуды спектральной линии на несущей частоте (U₀) и амплитуды спектральной линии на любой из боковых частот (U₁). Коэффициент амплитудной модуляции определяется соотношением: M=2U₁/ U₀

Девиация частоты

Метод основан на фиксации равенства нулю разности мгновенной частоты исследуемого сигнала и частоты вспомогательного сигнала. Исследуемый частотно-модулированный сигнал (f₀+∆f) и сигнал поисковой частоты (f_Г) поступают на смеситель. Напряжение их разностной частоты через ФНЧ подается на осциллограф. При этом в моменты равенства мгновенной частоты исследуемого и частоты поискового сигнала на экране осциллографа появляется характерная фигура с горизонтальным участком, что свидетельствует о выполнении равенства f_Г =f₀+∆f. Следовательно, девиация частоты: ∆f= f_Г-f₀

Индекс частотной модуляции

Гармонический сигнал, модулируемый по частоте записывается след. образом:

U_ЧM(t)=U₀ cos[(w₀+βsinΩt)t],

где U₀ – амплитуда напряжения несущей частоты f₀,

w₀=2πf₀, Ω=2πF,

F – частота модулирующего напряжения,

β=∆w/w=∆f/F – индекс частотной модуляции,

∆f – отклонение сигнала от f₀ при модуляции частоты (девиация)

7. Измерение нелинейных искажений гармонических и модулированных колебаний. Измерение интермодуляционных искажений.

При прохождении гармонического сигнала через нелинейные элементы (у которых ток не пропорционален приложенному напряжению) форма сигнала изменяется. Такие искажения называются нелинейными.

Искаженные гармонический сигнал содержит в своем спектре постоянную составляющую, первую гармонику с частотой f₁ и высшие гармоники с частотами 2f₁, 3f₁..

Количественная оценка нелинейных искажений проводится через коэффициент гармоник, который равен отношению среднеквадратического напряжения гармоник сигнала (кроме первой) к среднеквадратическому значению напряжения первой гармоники:

(1)

Нелинейные искажения принято оценивать коэффициентом нелинейности, равным отношению среднеквадратического значения высших гармоник к среднеквадратическому значению напряжения всех гармоник, т.е. к напряжению сигнала:

(2)

Коэффициенты К_Г и К_Н связаны между собой:

Существует два метода измерения нелинейных искажений:

- аналитический (спектральный) и - интегральный (квазигармонический)

Аналитический метод, реализующий формулу (1), основан на применении селективных приборов (анализаторы спектра, селективные вольтметры), с помощью которых измеряют абсолютные или относительные значения амплитуд первой и высших гармоник, а затем по формуле, а затем по формуле (1) вычисляют К_Г. Метод трудоемок и применяется обычно с целью выяснения роли каждой гармоники в отдельности.

Интегральный метод, реализующий формулу (2), позволяет оценить влияние всех высших гармоник на форму сигнала без определения каждой в отдельности. Для этого можно или подавлять первую гармонику, или выделять ее.

Схема измерителя нелинейных искажений, работающая по интегральному методу с подавлением первой гармоники:

Входное устройство обеспечивает согласование сопротивления прибора с сопротивлением исследуемого объекта; ШПУ усиливает весь сигнал, перестраиваемый заграждающий фильтр служит для подавления напряжений основной частоты.

Процесс измерения сводится к выполнению двух операций:

1)Перевод ключа в положение Калибровка, при это добиваются показаний вольтметра в 100%.

2)Перевод ключа в положение Измерение, подключение заграждающего фильтра, который препятствует прохождению первой гармоники и пропускает на вход вольтметра напряжение высших гармоник исследуемого сигнала. При соответствующей калибровке вольтметра результат измерения нелинейных искажений можно отсчитывать непосредственно по его шкале.