3 Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется компьютерной модели, внешний вид которой показан на рис. 3.2. Она представляет собой набор из четырёх панелей для выбора вида модуляции и его параметра, а также для задания параметров модулирующего и несущего периодических колебаний. Возможно исследование всех трёх видов модуляции: амплитудной, фазовой и частотной (первая панель). Параметры модуляции – коэффициент амплитудной, индекс фазовой и девиация частоты частотной модуляции – задаются в отдельном окне второй панели.

Рисунок 3.2 – Внешний вид (интерфейс) модели «Модулированные сигналы» (осциллограмма соответствует спектру на рис. 3.1)

Модулирующий сигнал, выбираемый на третьей панели, может быть представлен в четырёх вариантах:

1) одна единственная гармоника (однотональная модуляция);

2) две гармоники (многотональная модуляция);

3) три гармоники (также многотональная модуляция);

4) оригинальный периодический сигнал, задаваемый 1024 отсчётами на одном периоде повторения.

Все гармоники могут иметь разные амплитуды и частоты, фазы у них нулевые. Оригинальный сигнал задаётся в виде одномерного массива, расположенного в рабочем пространстве системы MATLAB, имя массива по умолчанию – fsignal.

Параметры несущего колебания, установленные по умолчанию на четвёртой панели, как правило, в ходе лабораторной работы не меняются.

С помощью компьютерной модели можно построить три вида осциллограмм и три соответствующих амплитудных спектральных диаграммы:

1) высокочастотный модулированный сигнал (ВЧ-сигнал);

2) модулирующий низкочастотный сигнал (НЧ-сигнал);

3) тот и другой сигналы в одинаковом масштабе, как это представлено на рис. 3.2 (Оба сигнала).

Управление выбором варианта представления выполняется с помощью радиокнопок, само построение графиков – по нажатию соответствующих кнопок.

Для запоминания графических построений следует активировать радиокнопку Копия. На экране монитора появится новое окно с графиком колебания или спектра. Изменив пожеланию его размеры, можно передать изображение с помощью команды Edit/Copy figure в текстовый редактор Word. При необходимости кнопкой Сетка на графиках строится масштабная сетка, которая при повторном нажатии может быть удалена.

Процедура использования интерфейса модели «Модулированные сигналы» весьма проста. В окна ввода панелей последовательно вводятся значения параметров модулирующего и несущего периодических колебаний, выбираются режимы построения осциллограмм или спектральных диаграмм, затем нажимаются соответствующие кнопки.

Осциллограмма представляет собой графическое отображение 2^16 =65536 точек двух периодов повторения модулирующего сигнала. Временной интервал, на котором строится осциллограмма, выбран равным 0,1 мс. Поэтому все частотные составляющие амплитудного спектра (вычислены с помощью функции fft быстрого преобразования Фурье) определены с дискретом 5 кГц. На графике амплитудного спектра (только режим ВЧ-сигнала) выведены также числовые значения амплитуд первых десяти гармоник.

Следует заметить, что все спектры строятся в двустороннем виде, т. е. как в области положительных, так и в области отрицательных частот, поэтому амплитуды реальных гармоник (кроме нулевой) в два раза больше приведённых на графиках.

4 Домашняя подготовка к лабораторной работе

4.1 Изучить соответствующий содержанию работы раздел курса «Радиотехнические цепи и сигналы» по учебникам, конспекту лекций и разделу 2 настоящих методических указаний.

4.2 Представить в виде команды системы MATLAB зависимость исследованного в предыдущих лабораторных работах колебания на одном периоде повторения в виде последовательности 1024 отсчётов, например,

fsignal=[zeros(1,128) linspace(0,1,384) linspace(1,0,384) zeros(1,256) ].

4.3 Определить коэффициент полезного действия, равный отношению мощности всех гармоник к мощности всего колебания, для АМ при коэффициенте M = 1.0, и ФМ при индексе модуляции m = 1, воспользовавшись в последнем случае таблицей 3.1.

4.4 Рассчитать по формулам (3.5) и (3.12) амплитуды гармоник спектральной диаграммы при двутональной АМ-модуляции и заполнить вторую строку таблицы 3.3. Рассчитать по формуле (3.30) амплитуды гармоник спектральной диаграммы при двутональной ФМ-модуляции и заполнить вторую строку таблицы 3.4. Значение частот и параметров модуляции взять из приложения 2.

Таблица 3.3

Амплитуды гармоник спектра при двутональной АМ-модуляции