Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1267 вузов, 4649 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги из ГПНТБ / Соркин И.М. Основы радиоизмерительной техники

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
9.56 Mб
Скачать
☆

При частотной модуляции амплитуда модулирован­ ного колебания постоянна, а частота изменяется во времени по закону модулирующего сигнала. Для сину­ соидальной частотной модуляции уравнение модулиро­ ванного колебания имеет вид:

« = Л0 cos (to,/-[-[3 sin ОД

(5-6)

где и — мгновенное значение модулированного колебания; Л0 — амплитуда модулированного колебания;

ю0 — среднее

значение угловой частоты несущей;

L1 — угловая

частота модулирующего напряжения;

/— время;

Р— индекс частотной модуляции, определяемый вы­

 

 

 

 

ражением

 

 

 

 

 

 

 

At

(5-7)

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

Д/ — девиация частоты ча­

 

 

 

 

стотно -

модулированного

 

 

 

 

сигнала, т. е. максимальное

Р и с .

5 -2 . Ф о р м а

г к о л е б а н и я

п р и

ее

отклонение

от средне­

 

с и н у с о и д а л ь н о й ч а с т о т н о й

 

го

значения,

пропорцио­

 

м о д у л я ц и и .

 

нальное амплитуде модули­

 

 

 

 

 

 

 

 

рующего напряжения;

F — частота модулирующего напряжения. Форма колеба­

 

ния при синусоидальной

частотной

модуляции пока­

 

зана на рис. 5-2.

и при амплитудной

модуляции,

Аналогично тому, как

степень частотной Модуляции

может быть оценена коэф­

фициентом частотной модуляции

 

 

 

 

 

к

=

Af

 

 

(5-8)

 

 

 

 

 

 

 

 

А( макс

 

 

 

где

Д/ — девиация частоты;

 

 

 

определен­

Д/макс— максимальная девиация частоты для

 

ной

системы

передачи

(для

радиовещания

Д/макс == 75 К21{).

Поскольку Д[макс является постоянной величиной, измерение коэффициента частотной модуляции сводится к измерению девиации частоты 'А/.

Таким образом, контроль амплитудной модуляции сводится к измерению коэффициента амплитудной моду-

1 4 0

ляции tn, а контроль частотной модуляции — к измере­ нию девиации частоты Д/. Контроль 'Модуляции имеет важное практическое значения для обеспечения надеж­ ности радиосвязи, так как мощность звуковых колеба­ ний на выходе приемника, необходимая для их уверен­ ного приема, определяется не только мощностью пере­ датчика, но и глубиной его модуляции.

5-2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Методы измерения коэффициента амплитудной моду­ ляции могут быть классифицированы в зависимости от характера преобразований модулированного колебания при прохождении его вдоль тракта радиопередающего и радиоприемного устройств. В соответствии с этим основными методами измерения коэффициента ампли­ тудной модуляции являются следующие: ,

1)контроль коэффициента амплитудной модуляции по низкой частоте;

2)измерение коэффициента амплитудной модуля­ ции по высокой частоте;

3)измерение коэффициента амплитудной модуляции путем детектирования модулированного колебания.

Контроль коэффициента амплитудной модуляции по низкой частоте

При достаточно линейной модуляционной характери­ стике передатчика, представляющей собой зависимость коэффициента амплитудной модуляции от амплитуды модулирующего напряжения, контроль коэффициента амплитудной модуляции может быть произведен по низ­ кой частоте. Так, например, при анодной модуляции отношение амплитуды модулирующего переменного на­ пряжения к постоянному анодному напряжению дает величину коэффициента амплитудной модуляции

т = ,

(5-9)

U а

где U&— амплитуда переменного модулирующего напря­ жения;

[/а — постоянное анодное напряжение.

141

Прибор, измеряющий амплитуду переменного напря­ жения при установке неизменного значения постоянного анодного -напряжения, может быть проградуирован не­ посредственно в значениях коэффициента модуляции.

Точность измерения коэффициента амплитудной мо­ дуляции будет определяться погрешностью измерения постоянного анодного напряжения электронны-м вольт­ метром постоянного тока и амплитуды -переменного мо­

дулирующего напряжения

электронным вольтметром

переменного тока.

Если

обозначить эти

погрешности со­

ответственно 6= и

8^

и принять б==

8^ = ±1,5%, то

суммарная погрешность

 

 

 

8т =

 

2,10/0.

Данный метод находит широкое применение при контро­ ле коэффициента амплитудной модуляц-ии в генерато­ рах стандартных сигналов.

Измерение коэффициента амплитудной модуляции по высокой частоте

Измерение коэффициента амплитудной модуляции по высокой частоте может быть произведено с помощью

 

электронного осциллографа. Мо­

 

дулированное

синусоидальным

 

напряжением

звуковой частоты

 

высокочастотное напряжение по­

 

дается на вертикально отклоняю­

Р и с . 5 -3 . О с ц и л л о г р а м м а

щие пластины осциллографа, а на

м о д у л и р о в а н н о г о

горизонтально отклоняющие пла­

к о л е б а н и я .

стины подается пилообразное на­

 

пряжение развертки. При этом

на экране трубки получится картина модулированного

колебания, показанная на рис. 5-3.

Измерив отрезки В

и А, соответствующие удвоенным

значениям макси­

мальной и минимальной амплитуд, вычисляют коэффи­ циент амплитудной модуляции согласно (5-5) по фор­ муле

m = § fj> 1 0 0 * /0. (5-На)

Погрешность измерения коэффициента амплитудной мо­ дуляции в данном случае определится точностью изме-

1 4 2

рения отрезков В и А и не превышает в сред­ нем ±5% .

Коэффициент амплитудной модуляции может быть также измерен по высокой частоте с помощью анали­ затора спектра. Как «известно, уравнение (5-4) ампли- тудно-модулированного колебания

и = Л0 (1 -ф- т cos Qt) cos mt

может быть преобразовано к спектру синусоидальных составляющих

u — А0 cos <ot —1— А0 cos(u) —J—О) ^ —1— А0 cos (ш — L l)t.

(5-10)

Такам образом, при синусоидальной амплитудной моду­

ляции спектр модулированного коле­

 

 

 

 

бания состоит из трех составляющих:

 

 

 

 

основной частоты со и двух

боковых

 

 

 

 

частот со + Q и со—S3, симметрично рас­

 

 

 

 

положенных по обе стороны от основ­

 

 

 

 

ной

частоты несущей (рис.

5-4). Из

10-S2

0) ш + Р

 

выражения (5-10) для спектра ампли-

Р и с .

5 - 4 .

С п е к т р

тудно-модулированнопо сигнала при

к о л е б а н и я

п р и

с и ­

синусоидальной модуляции следует, что

н у с о и д а л ь н о й

а м •

 

« = 2 ^ - ,

(5-11)

п л и т у д н о й м о д у л я ­

 

 

ц и и .

 

 

 

 

 

 

 

 

где

т — коэффициент амплитудной модуляции;

 

 

 

А0 — амплитуда напряжения основной частоты;

 

 

 

As — амплитуда боковой

составляющей,

измеренная

 

с помощью анализатора спектра.

 

 

 

Измерение коэффициента амплитудной модуляции методом детектирования модулированных колебаний

При детектировании модулированного.колебания вы­ сокой частоты на нагрузке детектора выделяется по­ стоянная составляющая напряжения, соответствующая среднему значению модулированного -колебания, и со­ ставляющая переменного напряжения низкой частоты,

ИЗ

соответствующая огибающей модулированного колеба­ ния. Таким образом, в этом случае

( 6- 12)

где Um — амплитуда напряжения низкой частоты; Uср — значение постоянной составляющей.

При установке ее на фиксированном уровне ампли­ туда переменного напряжения измеряется пиковым вольтметром, шкала которого градуируется непосред­ ственно в процентах коэффициента амплитудной моду­ ляции.

5-3. ИЗМЕРИТЕЛИ КОЭФФИЦИЕНТА АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Принципиальная схема простейшего измерителя амплитудной модуляции показана на рис. 6-5.

Принцип действия прибора основан на линейном детектировании модулированного колебания с после­

Рис. 5-5. Принципиальная схема измерителя амплитудной модуляции.

дующим измерением постоянной и переменной состав­ ляющих продетектированного напряжения соответствен­ но вольтметром постоянного тока и амплитудным элек­ тронным вольтметром.

В общем случае несимметричной модуляции при включении переключателя в положение 1 — 1 вольтметр измеряет верхнее приращение переменной составляю­ щей, соответствующее коэффициенту амплитудной мо­ дуляции «вверх». При установке переключателя в поло­ жение 2 — 2 вольтметр будет измерять нижнее прираще­ ние переменной составляющей, соответствующее коэф­ фициенту амплитудной модуляции «вниз». Регулиров­ кой связи прибора с передатчиком показание вольтметра

144

.постоянного тока устанавливается .равным определенной постоянной величине, отмечаемой .на его шкале при градуировке красной риской.

При этом показание амплитудного вольтметра пере­ менного тока пропорционально коэффициенту амплитуд­ ной модуляции и шкала его градуируется непосредствен-

Рис, 5-6. Принципиальная схема измери­ теля амплитудной модуляции.

но в процентах коэффициента амплитудной модуляции. Суммарная погрешность измерения коэффициента амплитудной модуляции, определяемая погрешностью

установки средней

амплитуды

несущей 6= и

погреш­

ностью измерения

амплитуды

огибающей

может

быть оценена величиной поряд­ ка ±2% .

Недостатком данного, при­ бора является зависимость его показаний от уровня несущей, что связано с необходимостью ее контроля посредством допол­ нительного измерительного прибора.

На рис. 5-6 показана упрощен­ ная принципиальная схема измери­ теля коаффициента амплитудной мо­ дуляции, показания которого в зна­ чительных пределах не зависят от уровня несущей, т. е. от связи с ге­ нератором.

Рис. 5-7. График продетектированного модулированного напряжения.

С,

Колебания высокой частоты, индуктируемые в катушке связи

выпрямляются диодом Д\.

На нагрузочном сопротивлении диода

R

выделяется пульсирующее

напряжение UR, состоящее из посто­

янной и переменной слагающих. Это напряжение заряжает конден­ сатор Ci через правую половину диода Дг до максимального на­ пряжения U„ нижней части потенциометра Rn. Затем конденсатор С] разряжается через индикатор и конденсатор С2, доводя потен­ циал последнего также до напряжения Ua.

1 0 -2 2 4 0 145

Потенциал на левой половине диода Дг складывается из сум­ мы отрицательного пульсирующего потенциала UR и положитель­ ного постоянного потенциала U„ (рис. 5-7).

В моменты времени, когда отрицательный потенциал на всем потенциометре UR будет больше положительного потенциала U,„ левая половина диода будет непроводящей. В те моменты време­ ни, когда отрицательный потенциал на потенциометре меньше по­ тенциала UtI, конденсатор С2 будет разряжаться через левую поло­ вину диода и через измерительный прибор пойдет ток. При плав­ ной регулировке движка потенциометра в ту и другую сторону можно найти такое положение, при котрром отмечаются исчезнове­

ние и появление тока,

т.

е.

имеет место равенство

 

и

М Л Н

=

С м а к е -jFT •

(5-13)

Соотношение напряжений UMин и 1/Макс определяется величиной

среднего коэффициента

амплитудной модуляции

1НСр —

^ м а к с

— ^ м и н

(5-14)

^ м а к с

Н“ £/мин

 

 

 

*

откуда

 

 

 

 

 

 

^ м а к с

1 -)- т ср __ Я

(5-15)

^

мин

1

^ с р

 

или

 

 

 

R_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шел

—

Ян

 

(5-16)

 

““/Г

+

 

 

 

 

 

 

Ян

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, отношение сопротивления всего потенциометра к

сопротивлению его

нижней части в моменты возникновения тока

в приборе является

функцией глубины модуляции и, следователь­

но, лимб потенциометра может быть отградуирован непосредствен­ но в процентах коэффициента амплитудной модуляции. Прибор позволяет производить измерение коэффициента амплитудной мо­ дуляции в пределах 10—100% с погрешностью не более ±2% . Ди­ апазон несущих частот 150 кгц—30 Мгц. Диапазон модулирующих частот 50—5 000 гц.

5-4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ

Необходимость измерения девиации частоты при ча­ стотной модуляции впервые возникла в технике связи при определении степени паразитной частотной модуля­ ции у амплитудно-модулированных передатчиков. Со времени освоения и внедрения частотной модуляции в технику радиосвязи методы измерения и контроля ча­ стотной модуляции приобрели особо важное значение

146

при разработке, испытаниях и ремонте частотно-модули­ рованных передатчиков и приемников частотно-модули- рованных сигналов.

Частотно-модулированное колебание можно рассматривать как синусоидальное с переменной мгновен­ ной частотой, изменяющейся по закону модулирующего напряжения. При этом методы, которые применимы для измерения «стационарных» частот (резонансный, осциллографичеекий, метод электронного частотомера), ока­ зываются пригодными и для измерения «квазистационарных» частот частотно-модулированных колебаний. Аналогично тому, как при измерении коэффициента амплитудной модуляции, основные методы измерения де­ виации частоты при частотной модуляции могут быть сведены к следующим:

1)контроль частотной модуляции по низкой частоте (по модуляционной характеристике);

2)методы измерения девиации частоты по высокой частоте (спектральные методы, осциллографический ме­ тод, метод электронного частотомера);

3)методы измерения девиации частоты, основанные

на детектировании частотно-модулированных колебаний.

Контроль частотной модуляции по низкой частоте

Частотная модуляция в передатчиках осуществляется обычно подачей модулирующего напряжения на сетку реактивной лампы, шунтирующей колебательный кон­ тур высокочастотного задающего генератора. При этом динамическая модуляционная характеристика генерато­ ра, определяющая зависимость девиации частоты от амплитуды модулирующего напряжения, может быть выражена соотношением

т

= А т г . и "°*-

(5-,7)-

где Д/ — девиация

частоты;

 

I — средняя несущая частота; А '= const — постоянный множитель;

t/мод — амплитуда модулирующего напряжения;

10*

147

АЛ

о

—-------изменение крутизны реактивной лампы в за-

мод

висимости от амплитуды модулирующего на­

 

пряжения.

Если модуляционная характеристика в рабочем участке

достаточно линейна,

т. е.

 

 

 

 

д5

const,

 

 

 

Д ^ м о д

 

 

 

 

 

ТО

 

 

 

 

 

 

^ - = Ш М0Д,

(5-18)

где k — коэффициент

пропорциональности, и,

следова­

тельно,

девиация частоты пропорциональна

амплитуде модулирующего напряжения.

 

Для ювазистационарных частотно-модулированных колебаний динамическая модуляционная характеристи­ ка передатчика, т. е. зависимость девиации частоты от амплитуды модулирующего напряжения, практически совпадает с его статической модуляционной характери­ стикой — зависимостью частотного отклонения от напря­ жения постоянного тока, подаваемого на частотный мо­ дулятор. Поэтому градуировка генератора, т. е. опреде­ ление коэффициента пропорциональности k в формуле (5-18), может быть выполнена в статическом режиме, снятием его статической модуляционной характеристики.

Погрешность определения девиации частоты этим ме­ тодом обусловливается точностью калибровки генерато­ ра, нелинейностью модуляционной характеристики и точностью измерения, или установки модулирующего на­ пряжения. Ориентировочно относительная погрешность может быть оценена величиной порядка 3%‘.

Методы измерения девиации по высокой частоте

Измерение девиации по высокой частоте может производиться: спектральными методами (методом ну­ ля несущей, резонансным методом), осциллографическим методом, методом электронного частотомера.

С п е к т р а л ь н ы е м е т о д ы основываются на сле­ дующих теоретических положениях. Уравнение (5-6) частотно-модулированного сигнала при синусоидальной частотной модуляции

и = А0 cos (w0t -f-р sin Qt)

148

согласно теории функций Бесселя может быть преобра­ зовано к спектру синусоидальных составляющих:

00

Ч — Л0 | / 0 (Р) COS wBt + V /„ (р) [cos (u)0 + nQ) t +

“ 1

 

+ (— l)n cos(»0 — nQ)f]},

(5-19)

где /»(Р) — функция Бесселя первого рода п-го порядка

от аргумента, равного и н д е к с у модуляции р .

Таким

образом, частотно-модулированное колебание

выра­

жается спектром синусоидальных составляющих, число

которых

стремится к бес­

 

 

 

 

конечности.

Практически

 

 

 

 

значения амплитуд, оди­

 

 

 

 

наковых

для

верхних

и

 

 

 

 

нижних

боковых

частот

 

 

 

 

одного порядка и пропор­

 

 

 

 

циональных

бесселевым

 

 

 

 

функциям

первого

рода

 

 

 

 

,||

U

i i i l i i l i U

i l M

J i l l 1,1

i

 

 

 

 

 

----------- A f -------------J U ---------A f ------------J

 

 

 

 

Р и с .

5-8.

С п ек тр

к о л е б а н и я при

Р и с .

5-9. К р и в а я

и зм ен ен и я

ам п л и ­

с и н у с о и д а л ь н о й ч а ст о т н о й м о ­

т у д ы н а п р я ж е н и я о сн о в н о й ч а ст о т ы

д у л я ц и и

[1 =

2 4 ,

A f =

6 0

кгц,

/ 0 (р)

в ф у н к ц и и

и н д ек са

м о д у л я ­

 

 

F =

2 ,5

кгц .

 

 

 

 

ции

(!.

 

от аргумента, равного индексу модуляции, быстро убы­ вают с возрастанием п. Частотный интервал между со­ седними боковыми частотами равен модулирующей ча­ стоте, а ширина спектра для достаточно больших инде­ ксов модуляции (р > 1) ориентировочно может быть при­ нята равной удвоенной девиации частоты (рис. 5-8).

Из спектральных методов измерения девиации ча­ стоты наибольшее применение получили метод нуля не­ сущей и резонансный метод.

М е т о д н у л я н е с у ще й . Измерение девиации частоты методом нуля несущей основано на определении значений индекса модуляции, при которых амплитуда основной частоты спектра частотно-модулированного

149

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности