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.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Запишите выражение для амплитудно-модулированого сигнала, назовите все входящие в него параметры для случая модуляции однотональным сигналом.

2. Изобразите временную диаграмму АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции.

3. Изобразите спектр АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции и ширина спектра.

4. Изобразите принципиальную схему для базовой модуляции. Поясните физические процессы в схеме при модуляции смещением с приведением временных и спектральных диаграмм, иллюстрирующих получение АМ-сигнала.

5. Что такое статическая модуляционная характеристика и ее назначение? Приведите схему для ее снятия.

6. Как выбрать режим работы модулятора по статической модуляционной характеристике модулятора для получения неискаженной модуляции?

7. Отчего зависит величина коэффициента глубины модуляции АМ-ко­лебания?

8. Покажите, какая получается статическая модуляционная характеристика при квадратичной характеристике нелинейного элемента.

9. Поясните порядок расчета статической модуляционной характеристики при работе нелинейного элемента с отсечкой тока.

10. Какую вольтамперную характеристику должен иметь нелинейный элемент для получения неискаженной амплитудной модуляции?

11. Приведите схему двухтактного модулятора.

12. Что такое детектирование и характеристика детектирования амплитудного детектора? Изобразите эту характеристику. Квадратичный и линейный детекторы.

13. Изобразите спектры при детектировании АМ-колебаний:

• напряжения на входе;

• тока через нелинейный элемент;

• напряжения на выходе линейного детектора.

14. Как объяснить возникновение составляющих с частотами F и 2F на выходе квадратичного детектора?

15. Покажите, чему равен коэффициент нелинейных искажений при квадратичном детектировании.

16. Что называется коэффициентом передачи диодного детектора, от чего он зависит и его примерное значение?

17. Нарисуйте схему диодного детектора. Как выбирается величина емкости, шунтирующей сопротивление нагрузки детектора?

18. Изложите содержание лабораторного задания к данной работе.