Содержание отчета

1. Постановка задачи.

2. По данным табл. 2 произвести расчёт ЧМ модулятора.

Ёмкость варикапа в зависимости от обратного напряжения определяеться выражением:

Построить эту зависимость и выбрать величину напряжения смещения и ёмкость .

3. Амплитуда низкочастотного сигнала:

4. Для (p-n переход сплавного типа) определить

5. Определить максимальную величину девиации ЧМ модулятора и смещения

6. Определить и

7. Сделать выводы о качестве характеристик модулятора.

Таблица 2. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ

Литература

1. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики.-М., Энергия, 1970.-328с.

2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Часть II.-М.: Сов. радио, 1967.-327с.

3. Окунь Е.Л. Радиопередающие устройства. изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для техникумов.-М.: Сов. радио, 1973.-400 с.

4. Проектирование радиопередатчиков. Учеб. Пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; под ред. В.В. Шахгильдяна.-4-е изд. перераб. и доп.-М,: Радио и связь, 2000.-656с.

Лабораторная работа №6 амплитудная модуляция

Цель работы: изучить принципы реализации, разновидности схемных решений, осуществляющих амплитудную модуляцию несущей частоты, и основные их характеристики.

При подготовке к выполнению данной работы необходимо повторить: принципы осуществления амплитудной модуляции; схемные решения, реализующие различные виды АМ на лампах и транзисторах; энергетические характеристики АМ модуляторов. Данные материалы изложены в конспекте лекций по курсу и в специальной литературе [1, с. 282-307; 2, с. 283-305; 3, с. 102-111].

Контрольные вопросы

1. В чём состоит сущность АМ несущей частоты гармоническим колебанием ?

2. Изобразите упрощенную принципиальную схему амплитудного модулятора с модуляцией на управляющей сетке (базе)?

3. Изобразите эпюры токов схемы по п. 2.

4. Расскажите о назначении элементов схемы по п. 2. Как она работает?

5. Четыре режима любого амплитудного модулятора. Их названия и физический смысл.

6. Что такое коэффициент глубины АМ? Как он определяется? Нарисуйте входящие в него составляющие и объясните их физический смысл.

7. Изобразите энергетический спектр АМ колебания при модуляции несущей модулирующей частоты .

8. Коэффициент глубины модуляции АМ . Какой процент мощности АМ колебания при этом тратиться впустую? Тоже самое для ОБП АМ с подавлением несущей на 90%.

9. Изобразите упрощенную принципиальную схему транзисторного АМ модулятора с использованием коллекторной модуляции. Принцип её работы.

10. Преимущества и недостатки анодной (коллекторной) модуляции перед сеточной (базовой) модуляцией.

Методические указания

Модулированное по амплитуде колебание имеет вид:

где: b – коэффициент пропорциональности, связывающий относительное изменение амплитуды колебания несущей частоты с модулирующим сообщением S(t).

В случае амплитудной модуляции на входе модулятора действует гармоническое колебание . Сопоставляя видно, передаточная функция

Из (2) видно, что передаточная функция амплитудного модулятора не зависит от несущей частоты и соответствует усилителю, у которого коэффициент усиления изменяется пропорционально величине .

Рассмотрим амплитудный модулятор, использующий сеточную модуляцию. На рис. 1 представлена упрощенная схема амплитудного модулятора. На рис. 2 показаны эпюры токов и напряжений, объясняющие работы этой схемы.

Рис. 1. Амплитудный модулятор (с модуляцией на управляющую сетку).

Рис. 2. Эпюры токов и напряжений схемы рис. 1:

а) типичная характеристика лампы ;

б) амплитуда импульсов тока анодной цепи;

в) анодный ток первой гармоники.

Работает схема рис. 1 следующим образом. На вход первого контура (CL) поступает гармоническое колебание . С помощью трансформаторной связи ( ) оно прикладывается к управляющей сетке триода. С помощью потенциометра R задается начальное смещение . На вход лампы подается модулирующее напряжение через низкочастотный трансформатор Тр. Зависимость имеет два участка с различной крутизной характеристики лампы: I – квадратичный, а II – линейный. На первом участке крутизна S линейно возрастает, а на втором – она постоянна. Модулирующий усилитель работает в нелинейном режиме. Подобная модуляция может рассматриваться как линейный параметрический процесс, поскольку эффект модуляции является результатом изменения средней крутизны при неизменной амплитуде входного высокочастотного напряжения. По отношению к напряжению – это линейное устройство, а по отношению к – нелинейное.

Кроме рассмотренной здесь сеточной модуляции, управлять средней крутизной лампы или транзистора можно на аноде (коллекторе) – анодная (коллекторная) модуляция; на экранной сетке (экранная модуляция). Возможны и комбинированные виды модуляции.

Основное дополнительное требование, которое предъявляется к усилению АМ колебаний по сравнению с усилителем немодулированных колебаний, заключается в обеспечении высокой линейности по амплитудной характеристике. При этом различают три режима работы усилителя АМ колебаний:

• режим молчания ( , где – коэффициент глубины модуляции) ;

• максимальный режим ( );

• минимальный режим ( )

• средний или телефонный режим ( ).

Коэффициент глубины АМ равен:

где: – максимальное изменение амплитуды тока модулятора при модуляции;

– амплитуда тока при отсутствии модуляции.

В современных РПУ достигается величина .

Предположим, что АМ осуществляется током одной частоты Ω при условии линейной зависимости между амплитудой тока и величиной модулирующего фактора, т.е. будем считать:

где: амплитуда модулированного тока;

амплитуда тока без модуляции;

максимальное изменение амплитуды тока при модуляции;

Ω – угловая частота модуляции;

t – время.

Учитывая (4) и (3), модулированный ток можно представить зависимостью:

где: коэффициент глубины модуляции.

Преобразуем выражение (5):

Первое слагаемое (6) – колебание несущей частоты (не несёт полезной информации об Ω), а второе и третье, соответственно, колебания верхней и нижней боковой частоты. Нижняя или верхняя боковая частота несёт полезную информацию об Ω. А вторая боковая частота её повторяет и на этом теряется часть мощности излучения РПУ. На рис. 3 изображён энергетический спектр несущей (а), модулирующей частоты Ω (б) и АМ колебания (в).

Рис. 3. Энергетический спектр АМ колебаний.

Мощность режима несущей частоты АМ колебаний, развиваемая в сопротивлении нагрузки R, определяется по формуле:

Пологая, что из-за большого различия частот ( ) за период высокой частоты не меняется, и поэтому имеем:

Мощность (8) меняется в широких пределах. При этом различают:

Выражение (9) соответствует максимальной или пиковой или телеграфной мощности АМ колебаний. Большой интерес представляет телефонная или средняя мощность АМ колебаний:

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Постановка задачи.

2. Изобразить принципиальные схемы амплитудных модуляторов на лампах или транзисторах (в зависимости от варианта).

а) с модуляцией на сетку (базу);

б) с анодной (коллекторной) модуляцией.

3. Построить зависимости , и в диапазоне изменений от 10% до 100% с шагом 10%.

4. Объясните различия исследуемых зависимостей. Что они характеризуют?

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ

Литература

1. Окунь Е.Л. Радиопередающие устройства. изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для техникумов.-М.: Сов. радио, 1973.-400 с.

2. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики.-М., Энергия, 1970.-328с.

3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Часть II. Учебн. для вузов.-М.: «Сов. радио», 1967.-327с.

Лабораторная работа №7

ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Цель работы: изучить методы формирования сигналов с импульсной модуляцией (АИМ, ШИМ), научиться производить расчёт импульсного модулятора с накопительной ёмкостью.

При подготовке к выполнению данной работы необходимо повторить: применение импульсной модуляции; АИМ; ШИМ; реализация модуляторов с накопительной ёмкостью, его расчёт и рабочие характеристики; практическая реализация импульсного модулятора с накопительной ёмкостью и его параметры. Данные материалы изложены в конспекте лекций по курсу и в специальной литературе [1, с. 340-368; 2, с. 415-431].