5 Описание лабораторного макета

Исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования АМ-сигнала выполняется, как и в предыдущей работе, на функциональном блоке № 1, приведенном на рисунке 4.

Рисунок 4 – Блок 1

Модулятор выполнен на основе усилительного каскада на полевом транзисторе. Модуляция осуществляется изменением напряжения смещения на затворе транзистора. Для этого модулирующий сигнал с частотой 1 кГц подается на входной сумматор модулятора от внещнего генератора. Нагрузкой усилительного каскада модулятора является параллельный колебательный контур (подключается кнопкой "LC вкл"). Сигнал несущего колебания частотой 13...15 кГц подается на вход сумматора модулятора от другого генератора, точное значение частоты устанавливается равным значению резонансной частоты контура конкретного макета – по обеспечению максимального значения напряжения на контуре. Схема позволяет изменять добротность нагрузочного колебательного контура подключением дополнительного сопротивления Rш (кнопка "Rш") с целью изучения влияния добротности контура на искажения формы и спектра АМ-сигнала. Включение в цепь стока полевого транзистора усилительного каскада активного сопротивления (кнопкой "R вкл") позволяет наблюдать форму и спектр тока в цепи нелинейного элемента модулятора.

В схеме детектора предусмотрена возможность изменения величины емкости фильтра ("Сн вкл") для исследования искажений в детекторе. В цепь нагрузки детектора последовательно включен миллиамперметр стенда для получения характеристики детектирования. Подключение приборов к схеме модулятора для подачи сигналов и наблюдения исследуемых процессов осуществляется с помощью гнезд. Регулятор смещения и вольтметр для измерения его величины расположены на передней панели верхнего блока.

6 Лабораторное задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой – макетом и используемыми в работе измерительными приборами.

2. Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора. Выбрать параметры рабочего режима модулятора для получения неискаженной модуляции.

3. Получить неискаженный АМ-сигнал, зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов: на входе модулятора, тока нелинейного элемента, напряжения на нагрузочном контуре. Определить коэффициент глубины модуляции.

4. Исследовать характер искажений АМ-сигнала при неправильном выборе режима работы модулятора по СМХ.

5. Исследовать влияние добротности нагрузочного контура и его расстройки на форму и спектр АМ-сигнала.

6. Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования АМ-сиг­налов.

7 Порядок выполнения работы

1. Включить лабораторную установку и приборы.

2. Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора U_mk = f(Е_см) при заданной амплитуде высокочастотного колебания U_m = const. Для этого на один из входов сумматора модулятора подать от внешнего генератора сигнал несущей частоты с амплитудой U_m= 1 В. Частота несущего колебания устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура – по максимуму напряжения на нем (f_рез = 13...15 кГц). Сопротивление Rш должно быть подключено к контуру. Напряжение смещения на затворе полевого транзистора изменяется в пределах от –6 В до 0 В с шагом 0,5 В. Напряжение на контуре измеряется с помощью вольтметра ВЗ–38. По графику СМХ выбрать и установить параметры рабочего режима работы модулятора, при котором могут быть обеспечены наименьшие искажения АМ-сигнала: рабочую точку в средней части линейного участка и соответствующее ей напряжение смещения Е_см; амплитуду модулирующего сигнала U_m в пределах линейного участка.

3. Получить модулированный сигнал, для чего на вход модулятора по- дать от внешнего генератора сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 1 В. Убедиться с помощью осциллографа, что на выходе модулятора получен практически неискаженный АМ-сигнал (в случае необходимости скорректировать параметры Е_см, U_m).

Зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов:

• напряжения на затворе полевого транзистора;

• тока стока транзистора – напряжения на активном сопротивлении нагрузки (кнопка "R вкл" нажата);

• напряжение на выходе модулятора – на контуре .

Определить коэффициент глубины модуляции по временной и спектральной диаграммам.

4. Исследовать характер искажения АМ-сигнала при изменении положения рабочей точки на СМХ:

• искажение огибающей сверху (ограничение) при смещении рабочей точки к верхнему загибу СМХ;

• искажение огибающей снизу (отсечка) при смещении рабочей точки к нижнему загибу СМХ.

Зарисовать форму и спектр АМ-сигнала для этих случаев. Обратить внимание на характер изменения глубины модуляции.

5. Исследовать влияние добротности нагрузочного контура модулятора на форму и спектр АМ-сигнала. Для этого установить режим неискаженной модуляции (смотри пункт 3) и отключить сопротивление Rш. Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на контуре.

6. Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования АМ-сигналов. Для этого на вход детектора должен быть подан неискаженный АМ-сигнал с глубиной модуляции 80–90% (Rш включено). Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на выходе детектора:

• при отключении емкости Сн;

• при подключении емкости Сн.

Примечание:

Временные и спектральные диаграммы входных и выходных сигналов следует располагать друг под другом с соблюдением масштабных соотношений по обеим осям.

8 Содержание отчета

Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц, графиков, осциллограмм и спектрограмм с соответствующими заголовками, исходными данными и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.