Содержание отчета.
Наименование и цель работы.
Схема электрическая принципиальная исследуемого фильтра.
Таблица заданных, вычисленных и измеренных величин.
Выводы по результатам таблицы
Контрольные вопросы.
1. Какой фильтр называется полосовым?
2. Начертите схему Т-образного полосового фильтра.
3. Начертите схему П-образного полосового фильтра.
4. Какими основными величинами характеризуются свойства полосового фильтра?.
5. Начертите амплитудно-частотную характеристику полосового фильтра.
6. Чему равна резонансная частота контуров полосового фильтра?
7. Чем полосовой фильтр отличается от режекторного фильтра?
8. Объясните принцип действия полосового фильтра.
9. Как определить частоту среза фильтра?
Лабораторная работа № 10. Исследование работы амплитудного детектора
Цель работы: 1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями о детектировании модулированных колебаний и с принципиальной схемой амплитудного детектора.
2. Проконтролировать работу диодного амплитудного детектора.
Краткие теоретические сведения.
Процесс получения напряжения, изменяющегося по закону модуляции, из модулированного напряжения высокой частоты называется детектированием. В зависимости от вида модуляции, используемой на передающей радиостанции, в детекторном каскаде радиоприёмника должно осуществляться соответствующее детектирование – амплитудное, частотное или фазовое.
Амплитудный детектор.
Амплитудные детекторы предназначены для преобразования радиосигнала, модулированного по амплитуде, в напряжение, меняющееся по закону модулирующего (управляющего) сигнала (колебания). Амплитудное детектирование осуществляется в нелинейных системах, которые состоят из полупроводникового диода и нагрузки детектора (Рис.1).
Рис. 1. Принципиальная схема амплитудного детектора.
На этом рисунке: С1, L1 – колебательный контур усилителя промежуточной частоты; L2 – катушка связи детектора с контуром УПЧ; VD1 – детектирующий диод; С2 – конденсатор фильтра нижних частот; R1 – нагрузка детектора.
При подаче на вход детектора модулированного высокочастотного колебания на его выходе будет действовать пульсирующее напряжение, содержащее постоянную составляющую U0 и переменную составляющую UF полезного сигнала. Рис. 2.
Рис. 2. Временные диаграммы, поясняющие процесс детектирования амплитудно-модулированного колебания.
Процесс детектирования сходен с процессом выпрямления, разница лишь в том, что выпрямленное напряжение на выходе детектора должно сохранять закон изменения амплитуды входного сигнала. С этой целью параметры фильтра нижних частот выбирают таким образом, чтобы высокочастотная составляющая выходного сигнала надёжно (полностью) устранялась, а низкочастотная составляющая – не ослаблялась. Очевидно частота модулируемого (несущего) колебания должна быть во много раз выше частоты модулирующего колебания. При выполнении этого условия достаточно одного звена фильтра нижних частот.
Принципиальная электрическая схема амплитудного детектора, построенная в программе схемотехнического моделирования, приведена на рисунке 3.
Рис. 3. Электрическая схема исследования амплитудного детектора.
Здесь детекторный каскад связан с источником амплитудно-модулированного напряжения V1 посредством трансформатора Т1. Резистор R1 является эквивалентом внутреннего сопротивления источника колебаний. Высокочастотное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает на диод D1, где происходит однополупериодное выпрямление. Затем выпрямленное напряжение подвергается фильтрации с помощью двухзвенного фильтра нижних частот.
Постоянная времени фильтра выбирается такой, чтобы устранить
изменения выходного сигнала с частотой несущего колебания, но в то же время, по возможности, не ослаблять напряжение модулирующего колебания низкой частоты.
В приведённой схеме применён двухзвенный RC фильтр R3 C1 и R4 C2. Нагрузкой детектора является резистор R5, с которого выделенное детектором низкочастотное напряжение поступает на следующий каскад радиоприёмника. Необходимость применения двухзвенного фильтра объясняется небольшой разницей частот несущего (1000 Гц) и модулирующего (100 Гц) колебаний. На выходе первого звена фильтра напряжение ещё содержит небольшую по амплитуде высокочастотную составляющую. В радиовещательных приёмниках достаточно одного звена фильтра. Источник постоянного напряжения V2 необходим для компенсации порогового напряжения полупроводникового диода D1. При отсутствии этого источника в значительной степени уменьшается амплитуда выходного напряжения, и возрастают нелинейные искажения сигнала.
Принцип работы рассмотренной схемы (Рис. 3) амплитудного детектора поясняются временными диаграммами напряжений в различных точках её. Эти диаграммы приведены на рисунке 4.
Рис. 4. Временные диаграммы сигналов в контрольных точках схемы.
Предложенная вашему вниманию схема используется в лабораторной работе по изучению принципа действия диодного амплитудного детектора. В реальных схемах радиоприёмников такой источник постоянного напряжения отсутствует, т.к. там применяются германиевые детекторные диоды, обладающие незначительным пороговым напряжением. Кроме диодного детектора амплитудно-модулированных колебаний существуют и другие редко применяемые схемы.