Реферати

Реферат: Лабараторние роботи по генеруванню

Індуктивні умовиводи. Індуктивний умовивід як таке, у якому на підставі приналежності ознаки окремим чи предметам частинам деякого класу роблять висновок про його приналежність класу. Вимоги, що визначають правильність і обґрунтованість індуктивного висновку.

До питання про емоційну насиченість міжособистісних комунікацій в Інтернету. Соціальність росіянина Інтернету. Комунікації в Мережі. Особливості "довірчого" спілкування в Мережі.

Оцінка ліквідаційної вартості підприємств у процесі їхнього банкрутства. Види, оцінка і розрахунок ліквідаційної вартості підприємств у процесі їхнього банкрутства; застосування підходів до оцінки. Загальні поняття, причини і визнання банкрутства. Економічні і юридичні аспекти ліквідаційної вартості; аналіз факторів і проблем.

Історія і статистика ВИЧ. Історія появи синдрому придбаного імунодефіциту. Перший випадок ВИЧ інфекції в СРСР. Спалаху Віл-інфекції, що відбулися серед споживачів ін'єкційних наркотиків у Миколаєві й Одесі в 1993-1995 р. Спалах Віл-інфекції серед ПИН у Калінінграді.

Поняття, сутність і функції суспільно-політичних доктрин. Політична ідеологія як одна із самих впливових форм політичної свідомості. Сутність і системообразующие принципи лібералізму і неолиберализма. Система політичних поглядів консерватизму, неоконсерватизма, фашизму. Соціал-демократична доктрина.

Лабораторна робота № 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ЧИННИКІВ НА СТАБІЛЬНІСТЬ КОЛИВАНЬ АВТОГЕНЕРАТОРОВ З

ПАРАМЕТРИЧНОЮ І КВАРЦОВОЮ СТАБІЛІЗАЦІЄЮ

Мета роботи

1. Навчитися дослідити і аналізувати роботу автогенераторов з параметричною і кварцовою стабілізацією.

2. Оцінити вплив дестабилизирующих чинників на роботу автогенераторов.

Зміст роботи

1. Вивчення фізичних процесів в схемах автогенераторов з параметричною і кварцовою стабілізацією частоти.

2. Вивчення принципової схеми лабораторної установки на базі радіостанції "Карат".

3. Дослідження впливу дестабилизирующих чинників на частоту автогенератора з параметричною стабілізацією.

4. Дослідження впливу дестабилизирующих чинників на частоту автогенератора з кварцовою стабілізацією.

Ріс.1. Принципова схема лабораторної установки по дослідженню впливу дестабилизирующих чинників на роботу автогенераторов

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка виконана на базі типової короткохвильової радіостанції "Карат" і дозволяє провести дослідження автогенераторов з параметричною і кварцовою стабілізацією частоти. Як вимірювач частоти автогенератора служить цифровий частотомір Ч3-34. Пульт управління лабораторною установкою дозволяє здійснювати необхідне перемикання і регулювання, а також регулювання живильного автогенератор напруження.

Порядок виконання роботи

Вивчати принципову схему лабораторної установки.

Проаналізувати роботу автогенераторов з параметричною і кварцовою стабілізацією частоти коливань (відповідно до додатку 1).

Проаналізувати порядок зняття характеристик автогенератора (у відповідності з мал. 2).

Р

ис. 2. Структурна схема установки по дослідженню впливу дестабилизирующих чинників на роботу автогенераторов

4. Дослідити вплив дестабилизирующих чинників на частоту автогенератора з параметричною стабілізацією, для чого:

а) підготувати до роботи електронно-рахунковий частотомір (режим ручного рахунку);

б) включити установку, перемикач ОПГ - ОКГ в положення " ОПГ ";

у) встановити величину напруження питанияUпит=10 В;

г) виміряти відхід частоти автогенератора, для чого:

швидко заміряти частоту з допомогою частотомера, записати свідчення частотомераf0и час t;

зробити подальші вимірювання частоти через кожну хвилину протягом 10 хвилин;

д) дані вимірювань і обчислень занести в табл. 1;

е) за даними табл. 1 побудувати графік залежності Δf / f0= φ (t)

Таблиця 1.1

t, мін

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

f 0, кГц

150,15

150,19

150,21

150,24

150,22

150,23

150,23

150,24

150,23

150,23

Δf / f 0

-0,000999

-0,0013

-0,0014

-0,0016

-0,0015

-0,0015

-0,0015

-0,0016

-0,0015

-0,0015

Таблиця 1.2

t, мін

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

f 0, кГц

150,01

150,02

150,02

150,024

150,029

150,02

150,018

150,018

150,018

150,02

Δf / f 0

-0,000066662

-0,000133316

-0,000133316

-0,000159974

-0,000193296

-0,000133316

-0,000119986

-0,000119986

-0,000119986

-0,000133316

5. Дослідити залежність частоти від вимірювання напруження живлення, для чого:

а) установитьUпит=10 В;

б) зменшуючи через IB напруження живлення, виміряти частоту коливань, що генеруються;

в) дані вимірювань занести в табл. 2.

г) по давніх табл. 2 побудувати графік залежності Δf / f0= φ ( Uпит).

Таблиця 2.2

U П'ЄТЬСЯ, В

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

f 0, кГц

150,15

150,23

150,25

150,27

150,27

150,28

150,28

Зрив генерації

(не функц.)

Δf / f 0

0,000999001

0,001530986

0,001663894

0,001796766

0,001796766

0,001863189

0,001863189

Таблиця 2.2

U П'ЄТЬСЯ, В

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

f 0, кГц

150,01

150,02

150,02

150,025

150,02

150,02

150,025

Зрив генерації

(не функц.)

Δf / f 0

0,000066662

0,000133316

0,000166639

0,000133316

0,000133316

0,000166639

0,000166639

Висновок: Провівши лабораторну роботу, досліджували і проаналізували роботу автогенераторов з параметричною і кварцовою стабілізацією, побудували графіки залежностіΔf / f = φ (t) і Δf / f = φ ( Uпит).

Графіки залежностіΔf / f = φ (t) і Δf / f = φ ( Uпит).

Overview

calcul

graph1

Sheet 1:calcul

150.15

150.19

150.21

150.24

150.22

150.23

150.23

150.24

150.23

150.23

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

150.01

150.02

150.02

150.02

150.03

150.02

150.02

150.02

150.02

150.02

0.000066662

0.000133316

0.000133316

0.000159974

0.000193296

0.000133316

0.000119986

0.000119986

0.000119986

0.000133316

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

150.15

150.23

150.25

150.27

150.27

150.28

150.28

х

х

х

0.000999001

0.001530986

0.001663894

0.001796766

0.001796766

0.001863189

0.001863189

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

150.01

150.02

150.03

150.02

150.02

150.03

150.03

х

х

х

0.000066662

0.000133316

0.000166639

0.000133316

0.000133316

0.000166639

0.000166639

Sheet 2:graph1

Лабораторна робота

ДОСЛІДЖЕННЯ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦІЇ

Мета роботи

1. Навчитися дослідити енергетичні і якісні характеристики сигналу при амплитудной коллекторной модуляції.

2. Придбати навики в роботі по дослідженню амплитудной модуляції радіосигналів.

Зміст роботи

1. Вивчення лабораторної установки.

2. Зняття динамічної амплитудной модуляционной характеристики.

3. Зняття частотної модуляционной характеристики.

Опис лабораторної установки

Лабораторна встановивши виконана на базі KB радіостанції "Карат" і дозволяє провести дослідження каскадів підсилювача потужності, що модулюються (ГВВ).

Вимірювальні прилади дозволяють контролювати струми (напруження) в різних ланцюгах лабораторної установки:

як джерело сигналу використовується генератор низької частоти ГЗ-106, вихідне напруження якого поступає на вхід модулятора;

для вимірювання нелінійних спотворень КГиспользуєтся прилад C6-IA;

коефіцієнт глибини модуляції вимірюється приладом C2-11;

осцилограф служить для візуального спостереження за формою вихідного сигналу;

пульт управління лабораторною установкою дозволяє здійснити необхідне перемикання.

Порядок виконання роботи

Вивчити принципову схему лабораторної установки (мал. 1) і порядок роботи з вимірювальними приладами.

2. Зібрати лабораторну установку у відповідності зі структурною схемою (мал. 2).

3. Зняти амплитудную модуляционную характеристику, для чого:

а) включити установку і встановити режим несучої частоти;

б) на вхід модулятора подати модулююче напруження від звукового НЧ-генератора з частотойFΩ=1000 Гц;

в) підключити до виходу ВЧ (антені) вимірювач коефіцієнта глибини модуляції і осцилограф;

г) до вимірювача коефіцієнта глибини модуляції (гніздо "Вихід що огинає") підключити вимірювач коефіцієнта нелінійних спотворень;

д) збільшуючи амплітуд модулюючого напруження UΩ від "0" до появи перемодуляції сигналу, виміряти коефіцієнт глибини модуляції m;

е) результати вимірювань занести в табл. 1.

ж) за даними табл. 1 побудувати залежність m =f(UΩ);

Ріс.1. Принципова схема лабораторної установки

Ріс.2. Структурна схема лабораторної установки

4. Зняти частотну модуляционную характеристику, для чого:

а) зберегти режим роботи передавача, встановлений для виконання попереднього пункту роботи;

б) встановити модулююче напруження UΩ при FΩ=1000 Гц таким, щоб коефіцієнт глибини модуляції m=0,7;

в) змінюючи частоту модулюючого напряженияFΩ від 20 Гц до 20000 Гц, виміряти коефіцієнт глибини модуляції m;

г) результати вимірювань занести в табл. 2.

д) за даними табл. 2 побудувати графіки залежності m =f(FΩ).

Таблиця 1

U Ω

0

1

2

3

4

5

6

7

8

m

0

0,2

0,44

0,6

0,82

0,9

1

1

1

Таблиця 2

F Ω

50

1000

2000

4000

10000

15000

17000

19000

20000

m

0,3

0,7

0,75

0,732

0,349

0,196

0,136

0,13

0,09

Зміст звіту

Мета роботи

Зміст роботи

Структурна схема лабораторної установки.

Принципова схема лабораторної установки.

Таблиці результатів вимірювань і обчислень.

Графіки знятої залежності.

Висновки і обгрунтування за результатами досліджень.

Контрольні питання

Поясните необхідність управління коливаннями радиочастоти передавача

2. Що таке модуляція? Назвіть види її.

3. Що таке амплитудная модуляція?

4. Назвіть способи здійснення амплитудной модуляції.

5. Напишіть рівняння амплитудно- модульованих коливань.

6. Назвіть спектри частот модулюючих коливань.

7. Чому залежить ширина спектра частот при амплитудной модуляції?

8. Що таке бічні частоти і бічні смуги?

9. Намалюйте принципову схему модуляції зміною напруження зміщення і поясніть її роботу.

10. Як вибрати положення робочої точки на характеристиці електронного приладу?

11. Навіщо необхідний нелінійний елемент в схемі амплитудной модуляції?

12. У чому укладаються особливості модуляції зміною напруження зміщення?

13. Намалюйте схему базової модуляції і поясніть принцип роботи.

14. Поясніть особливості базової модуляції.

Додаток 1.

1. ВИДИ І АНАЛІЗ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦІЇ

Радіочастотні коливання, що створюються радіопередавачем і що випромінюються його антеною у вигляді електромагнітних хвиль, використовуються для передачі інформації тому, що вони легко розповсюджуються на великі відстані.

Повідомлення, які необхідно передавати, частіше за все являють собою низькочастотні коливання. Так, механічні коливання звуку, перетворені мікрофоном в електричні, являють собою коливання низької частоти. Такі коливання не можуть розповсюджуватися на великі відстані. Тому спектр низькочастотного сигналу необхідно перенести в область радиочастот. Для цього необхідно здійснити управління ними.

Процес управління коливаннями радиочастоти за допомогою коливань низької частоти називається модуляцією.

Модуляція здійснюється за допомогою спеціального пристрою, називаемогомодулятором. На один вхід модулятора подається напруження радиочастоти, на іншій - низькочастотний сигнал, що передається. На виході модулятора виходить модульоване коливання.

Радіочастотні коливання, здійснюючи перенесення сигналу, зберігають його властивості. Вони називаютсянесущими.

Радіочастотні коливання характеризуються трьома параметрами: амплітудою, частотою і фазою. Вони пов'язані співвідношенням i = IHcos(ω)(t + φ).

Для здійснення модуляції необхідно змінювати у часі один з параметрів радіочастотного коливання відповідно до сигналу, що передається. У залежності від того, який з параметрів радіочастотного коливання змінюється, различаютамплитудную, частотну і фазовуюмодуляцию.

При роботі передавача в імпульсному режимі для здійснення модуляції змінюється один з параметрів імпульсів. Така модуляція називаетсяимпульсной.

Для передачі телеграфних сигналів змінюють один з параметрів радіочастотних коливань відповідно до телеграфного коду. Радиотелеграфную модуляцію називаютманипуляцией. Розрізнюють відповідно маніпуляцію амплитудную, частотну і фазову.

Амплитудной модуляцією називається процес зміни амплітуди коливань радиочастоти відповідно до зміни амплітуди коливань низької частоти сигналу, що передається.

Коливання, що Передається, наприклад мова, музика, є складним коливанням. І його можна розглядати як суму простих гармонічних становлячих коливань різних амплітуд, частот і фаз.

Для простоти аналізу розглянемо модуляцію одним тоном частоти Ω, т. е. коли перед мікрофоном звучить однотонне коливання однієї частоти. Графік його можна представити у вигляді гармонічного (синусоидального або косинусоидального) коливання, як показано на мал. 1, а аналітично записати вираженням uΩ=UΩcos Ωt. При амплитудной модуляції згідно із законом зміни модулюючого коливання, в цьому випадку згідно із законом cos Ωt, повинна змінюватися амплітуда струму радиочастоти. Це означає, що під час позитивного полупериода звукового коливання амплітуда радіочастотного струму зростає (точки2-4на мал. 1), а у час негативного полупериода - меншає (точки4-6на мал. 1).

Рис. 1. Тимчасова діаграма амплитудно-модульованих коливань

І

зменение амплітуди радіочастотних коливань математично можна виразити таким чином. Рівняння струму в антені або у вихідному ланцюгу каскаду, що модулюється до модуляції має вигляд i = IНЕСсоsωHt. Це коливання називається несучим. У процесі модуляції амплітуда струму IНЕСполучает приріст ΔIНЕС, причому цей приріст змінюється згідно із законом зміни модулюючого сигналу ΔIНЕСcos Ωt.

Рис. 2. Графіки амплитудно-модульованих при різній глибині модуляції:

m 1(в, г)

Тоді вираження струму радиочастоти при модуляції приймає вигляд

i = (IНЕС+ Δ)(IНЕСcos Ω)(t) соsωHt.

Виконуючи подальше перетворення вираження струму модульованих коливань, отримуємо

i = IНЕС (1 + Δ)(IНЕС/ IНЕСcos Ω)(t) соsωHt = IНЕС (1 + m cos Ω)(t) соsωHt.

Відношення приросту амплітуди струму несучої частоти при модуляції ΔIНЕСк його значенню до модуляції IНЕСобозначают буквойmиназиваюткоеффициентом глибини модуляції або глибиною модуляції.

Ріс.3. Спектр частот при амплитудной модуляції

Значення коефіцієнта глибини модуляцииmзависит тільки від амплітуди модулюючого коливання. Наприклад, при передачі мови або музики - від гучності звуку. При лінійній модуляції коеффициентmпрямо пропорційний амплітуді напруження модулюючого сигналаm=aUΩ, де а - коефіцієнт пропорційності. На мал. 2 приведені тимчасові діаграми амплитудно-модульованих коливань при різних коефіцієнтах модуляцииm. При m = 0 модуляції немає. При m = 0,5 (50%) амплітуда напруження модулюючих коливань така, що спричиняє зміну амплітуди радіочастотних коливань до половини первинного значення. При m = l (UΩ=Uω) (стопроцентная модуляція) амплітуда радіочастотних коливанні збільшується в 2 рази. У цих двох випадках що огинає амплітуд модульованих коливань точно (без спотворенні) відтворює форму сигналу. При подальшому збільшенні амплітуди напруження сигналу m > l (UΩ > Uω) виходить перемодуляция. Під час негативного полупериода сигналу частина коливань радиочастоти зрізається (точки1-2на мал. 2, би) і форма що огинає модульованих коливань спотворюється. Виникають нелінійні спотворення форми сигналу, що передається. Отже, для здійснення амплитудной модуляції без спотворень коефіцієнт модуляцииmне повинен перевищувати одиниці.

Вираження для струму амплитудно-модульованих коливань можна представити в наступному вигляді:

I =Iанесcos ω неct+0,5тIанесcos (ω ніс+Ω)t+0,5тIанесcos (ω ніс-Ω)t.

Видно, що промодулированное по амплітуді коливання є складним і складається з трьох складових:

1) коливання несучої частоти ω несс амплітудою Iанес, такою ж, як і до модуляції;

2) коливання з частотою ω ніс+Ω і амплітудою 0,5 Iанес, званого коливанням верхньої бічної частоти;

3) коливання з частотою ω ніс-Ω і амплітудою 0,5 Iанес, званого коливанням нижньої бічної частоти.

Графічно спектр коливань, промодулированних по амплітуді низькочастотним коливанням однієї частотиΩ, можна зобразити, як показано на мал. 3, а. Видно, що при амплитудной модуляції одним тоном частоти і спектр модульованого коливання містить три гармонічних коливання - несучу і два бічних, кожне з яких знаходиться на відстані, рівній частоті модулюючого коливання.

Але мова або музика є складними коливаннями. Їх можна представити що складаються з гармонічних коливанні. Тоді при модуляції складним коливанням модульоване коливання містить стільки нижніх і верхніх бічних складових, скільки їх є в спектрі модулюючого сигналу. У результаті в складі модульованого коливання буде дві смуги частот: нижня бічна і верхня бічна (мал. 3, би).

1.1. Смуга частот і баланс потужностей.

Загальна ширина смуги частот амплитудно-модульованих коливань рівна подвоєній максимальній частоті модуляції:

(ω ніс+Ω) -(ω ніс-Ω) = 2 Ω МАКС. Звукові коливання займають спектр частот 20...20000 Гц. Однак розбірливість мови виявляється достатньої при відтворенні смуги частот в межах 300...4500 Гц. При цьому смуга амплитудно-модульованого коливання становитиме 9000 Гц. Відстань між несучими частотами сусідніх радіопередавачів в цьому випадку становить 10 кГц (мал. 3, би). Ширина спектра модулюючого сигналу визначається відповідними стандартами на канали зв'язку, віщання, передавачі і приймачі.

При амплитудной модуляції амплітуда струму в навантаженні безперервно змінюється від Iминдо IMакс. Отже, і режим генератора, що модулюється також змінюється. У процесі амплитудной модуляції розрізнюють наступні режими роботи каскаду, що модулюється:

режим несучої частоти або режим мовчання, коли генератор радиочастоти включений, а мікрофон не включений і модуляція відсутній;

максимальний режим або режим максимальної коливальної потужності при найбільшому значенні струму і максимальному коефіцієнті модуляції;

мінімальний режим або режим мінімальної потужності при найменшому струмі;

режим середньої потужності за період одного періоду модулюючого низькочастотного сигналу.

Для спрощення передбачимо, що модуляція симетрична, лінійна, неспотворена здійснюється синусоидальним напруженням. Модульований по амплітуді струм проходить через активний опір навантаження RHили антени Ra.

У відсутність модулюючого напруження, т. е. в режимі мовчання, несуче коливання створює на опорі навантаження потужність Рн=0,5I2HRH.

У процесі модуляції змінюється амплітуда струму, а отже, і потужність на навантаженні:

в мінімальному режимі РМИН=0,5 I2МИНRH=0,5[IH(1 - m)]2RH= Рн (1-m)2,

в максимальному режимі PMакс=0,5 I2МАКСRH=0,5[IH(1 + m)]2RH= Рн (1+ m)2.

З цих виразів видно, що при стопроцентной (m = 1) модуляції потужність в максимальному режимі в 4 рази більше, ніж в режимі несучої частоти. У мінімальному режимі при m = 1 РМИН= Рн (1-m)2= 0.

Середня потужність РСР, що виділяється на навантаженні за період дії модулюючого сигналу, складається з потужностей несучого і двох бічних коливань: РСР=РН- РН. БИ+ РВ. БИ, РБ=0,5I2БRH=0,5()2RH=0,5RH=PH, PCP=PH+2PБ= 0,5I2HRH+2(0,5() 2R) = PH(1+0,5 m2).

Звідси видно, середня потужність більше потужності несучих коливань в (1+0,5 m2) раз і при 100%-ний модуляції в півтори разу більше її: РСР=1,5РН.

Потужності РHі РСР-це потужності за тривалий проміжок часу, в той час як потужності РМАКСи РМИНимеют миттєвий характер.

Розглядаючи графік спектрального складу модульованих коливань, бачимо, що вся корисна інформація про сигнал, що передається міститься в бічних складових. А з отриманих вище виразів слідує, що при m = 1 потужність двох бічних частот в 2 рази менше потужності несучої і в 8 раз менше пікової максимальної потужності. Практично коефіцієнт модуляциит≈ 0,3. При цьому амплітуди струму бічних складових будуть менше і становитимуть 0,3 IH/2, т. е. поменшають в 1/0,3 ≈ 3,3 рази, а потужності бічних частот поменшають в 3,32= 10 раз. Тому амплитудная модуляція енергетично невигідна.

Іншим недоліком амплитудной модуляції є широка смуга частот, займана модульованим коливанням, вона вдвоє ширше за спектр модулюючого сигналу.

Але амплитудная модуляція має важливі достоїнства, що зумовлюють широке застосування її в масовому радіомовленні. До них відноситься простота приймачів для прийому амплитудно-модульованих коливань.

У основному амплитудная модуляція використовується в радіомовних системах довгих, середніх і коротких хвиль, а також для передачі зображення в телевізійних передавачах метрових і дециметрових хвиль.

1.2. Способи здійснення амплитудной модуляції. Аналіз модульованих по амплітуді коливань показує, що в процесі модуляції з'являються нові частоти - бічні, яких не було на вході модулюючого пристрою. Нові частоти, як відомо, можуть з'явитися тільки на виході пристрою, що має нелінійну вольт-амперну характеристику. Отже, для здійснення амплитудной модуляції необхідний нелінійний елемент. Такими нелінійними елементами можуть бути електронні прилади, лампи, транзистори, діоди і інш., що володіють нелінійною вольт-амперною характеристикою.

Для здійснення амплитудной модуляції модулююче напруження вводиться в ланцюг живлення одного або декількох електродів електронного приладу. При зміні напруження живлення одного електрода модуляція називається простій або одинарної. Якщо ж змінюється напруження живлення декількох електродів, модуляція називається комбінованої. У залежності від того, на який електрод подається модулююче напруження, розрізнюють наступні види амплитудной модуляції: сіткову, базову, анодну, коллекторную і анодно-екранну.

2. СІТКОВА МОДУЛЯЦІЯ

Сіткової модуляциейназивается управління коливаннями радиочастоти зміною напруження на керуючій сітці лампи згідно із законом зміни модулюючого сигналу.

Ріс.4. Схема модуляції на сітку зміщення

Модулююче напруження можна вводити в ланцюг будь-якою сіткою-керуючою, що екранує або захисною. При модуляції на керуючу сітку розрізнюють два різновиди модуляції:

а) зміною напруження зміщення і б) зміною напруження збудження, т. е. посиленням модульованих коливань.

Модуляція зміною зміщення на керуючій сітці лампи здійснюється включенням модулюючого напруження в ланцюг керуючої сітки послідовно з напруженням зміщення, як показано на мал. 4. Внаслідок такого включення напружень в ланцюгу сітки будуть діяти три напруження: постійне напруження зміщення ЄС, напруження збудження радиочастоти uC=UCcosωtи модулююче напруження звукової частоти uΩ=UΩcosωt.

Ріс.5. Графіки напружень і струмів при сітковій модуляції

Розглянемо фізичні процеси в генераторі при модуляції на сітку зміщенням. Спочатку після включення джерела живлення в ланцюг сітки включається напруження зміщення ЄС. Значення його вибирають таким, щоб початкова робоча точка знаходилася на нелінійній дільниці характеристики лампи Ia=f(eC) (в точці 0 на мал. 5). Потім включається напруження збудження несучої частоти uC= UCcosωt (точка1на осі часу на мал. 5). При дії в ланцюгу сітки двох напружень в ланцюгу анода струм буде протікати у вигляді періодичної послідовності імпульсів з постійною амплітудою і кутом отсечки θ = 90°. У складі цих імпульсів є перша гармоніка анодного струму Ia1. Потім включається модулююче напруження uΩ=UΩcosωt(точка2). Частота модулюючого напруження Ω у багато (десятки тисяч разів) менше несучої частоти ω. Тому миттєве значення модулюючого напруження в порівнянні з несучою змінюється настільки повільно, що за один період несучої його можна вважати незмінним. Це дає можливість ще вважати, що модулююче напруження по відношенню до напруження несучої частоти виявляється як постійне напруження зміщення. Звідси і назва: модуляція зміною напруження зміщення. Але це напруження зміщення змінюється згідно із звуковим законом. Надалі робоча точка переміщається за характеристикою лампи відповідно до зміни модулюючого напруження.

Таким чином, внаслідок зміни напруження зміщення амплітуда імпульсів анодного струму, кут отсечки θ, а отже, і амплітуда першої гармоніки анодного струму змінюються згідно із звуковим законом, внаслідок чого і здійснюється амплитудная модуляція (точки3, 4, 5 і 6на мал. 5).

3. МОДУЛЯЦІЯ НА БАЗУ ТРАНЗИСТОРА

В

транзисторних каскадах передавачів одуляция на базу може здійснюватися як зміною напруження зміщення, так і зміною напруження збудження.

Ріс.6. Схема базової модуляції зміщенням

Для здійснення базової модуляції зміщенням модулююче напруження вводиться в ланцюг бази транзистора послідовно з напруженням зміщення і напруженням збудження, як показано на мал. 6. Оскільки для здійснення модуляції необхідний нелінійний елемент, то напруження зміщення вибирається таким, щоб робоча точка в початковому режимі знаходилася левее початки характеристики (точкаАна мал. 7, а). При цьому в ланцюгу бази протікає незначний негативний струм IБ 0(мал. 7, а). Транзистор закритий, і в ланцюгу колектора струм не протікає.

Р

ис.7. Фізичні процеси при модуляції на базу зміщенням (а, б, в)

Ріс.7. Фізичні процеси при модуляції на базу зміщенням (г, д, е)

Якщо в ланцюгу бази крім напруження зміщення і напруження збудження включено і звукове напруження uΩ=UΩcosωt, то результуюче напряжениееБ=ЕБ 0+UΩcosωt + Uωcos ωt. Оскільки напруження звукової частоти змінюється значно повільніше, ніж напруження збудження, то напруження звукової частоти виявляється по відношенню до напруження збудження, як напруження зміщення. Тому при модуляції робоча точка буде переміщатися за характеристикою, як показано на мал. 7, г (точкиА'). У результаті змінюються амплітуда імпульсів коллекторного струму і кут нижньої отсечки θ (мал. 7, д). Тому в навантажувальному коливальному контурі амплітуда струму буде змінюватися згідно із законом звукової частоти (мал. 5.9, е). Струм в ланцюгу бази під час позитивного полупериода звукового напруження протікає у вигляді імпульсів змінної полярності. У час негативного полупериода струм в ланцюгу бази-постійний негативний.

Модуляционние характеристики коллекторного струму при базовій модуляції приведені на мал. 8. Залежність першої гармоніки коллекторного струму IK1от напруження зміщення EБназивается статичною модуляционной характеристикою. Вона має нижній і верхній згини за рахунок згинів статичних характеристик транзистора. На основній робочій дільниці статичні модуляционние характеристики практично прямолинейни.

Рис. 8. Модуляционние характеристики коллекторного струму при базовій

модуляції зміщенням

Робочу точку в режимі мовчання треба вибирати на середині прямолінійної дільниці модуляционной характеристики, що досягається вибором відповідного напруження зміщення ЕБ. У режимі максимальної потужності генератор працює в оптимальному режимі (точка Iк1максна мал. 8). Як видно з характеристик, генератор, що модулюється при базовій модуляції весь час працює в недонапряженном режимі, досягаючи оптимального режиму тільки в моменти максимумів звукового напруження. Тому КПД коллекторной ланцюга генератора при базовій модуляції зміщенням низький, що обмежує застосування цього вигляду модуляції.

Базова модуляція знаходить застосування як елемент комбінованої коллекторной модуляції.

При базовій модуляції збудженням згідно із законом зміни модулюючого напруження змінюється амплітуда напруження в ланцюгу бази, а напруження базового зміщення і коллекторное напруження не змінюються. При цьому відбувається посилення модульованих коливань. Тому вона можлива в режимах коливань класу В, так і в режимі коливань класу А. Однако режим коливань класу А із-за низького КПД застосовувати недоцільно.

Достоїнство базової модуляції збудженням в тому, що модуляционная характеристика при відповідному виборі режиму генератора може бути більш лінійною, ніж при базовій модуляції зміщенням. Крім того, при виборі кута отсечки θ =90° можна отримати поглиблення модуляції, тобто в коллекторной ланцюгу 100%-ную модуляцію при глибині модуляції в базовому ланцюгу менше одиниці.

4. ПОСИЛЕННЯ МОДУЛЬОВАНИХ КОЛИВАНЬ

У тих радиопередающих пристроях, в яких сіткова модуляція здійснюється в одному з проміжних каскадів, подальші каскади працюють в режимі посилення модульованих коливання. Такому принцип побудови передаючого пристрою використовується при побудові малопотужних зв'язних і мовних передавачів.

Для посилення модульованих коливань використовуються генератори із зовнішнім збудженням, на керуючу сітку лампи яких подасться промодулированное по амплітуді напруження uВХ=UВХ. НІС (1+mВХcosΩ)(t)cosω НІС (1+mВИХcosΩ)(t).

Неспотворене посилення модульованих коливань просто здійснюється при роботі каскаду в режимі классаА. Однак при m =1 неспотворене посилення модульованих коливанні можна отримати і при вугіллі отсечки анодного струму θ =90°.

Рис. 9. Поглиблення модуляції в підсилювачі модульованих коливань

Статичні модуляционние характеристики підсилювача модульованих коливань Ia1=f(UC) або Iа0=f(UC) виявляються лінійними тільки при роботі генератора в недонапряженном режимі і мають згин при переході генератора в перенапружений режим. А оскільки підсилювач модульованих коливань повинен працювати в недонапряженном режимі, то його енергетичні показники і параметри якості практично такі ж, як і при модуляції зміною напруження зміщення. Тому такий режим називають модуляцією на керуючу сітку зміною амплітуди напруження збудження.

При виборі кута отсечки анодного струму θa1=f(UC) починається право за початок координат. У такому режимі можливе поглиблення модуляції: mвих > mвх (мал. 9). З зменшенням θ поглиблення зростає, однак при цьому зростають нелінійні спотворення.

Посилення модульованих коливань в режимі з кутом отсечки θ = 90° широко застосовують в однополосних передавачах. Принципова схема підсилювача амплитудно-модульованих коливань (УМК) приведена на мал. 9. Оскільки на вхід УМК подаються радіочастотні коливання з амплітудою, що змінюється, схеми УМК не відрізняються від схем звичайних генераторів із зовнішнім збудженням.

Підсилювачі модульованих коливань доцільно використати в могутніх многокаскадних передавачах, в яких застосовувати сіткову модуляцію в могутньому вихідному каскаді неекономічно. У таких передавачах можна, здійснивши неглибоку модуляцію в одному з малопотужних проміжних каскадів, шляхом поглиблення в подальших підсилювачах модульованих коливанні довести її до нормальної.

Overview

Data

Graph1

Graph2

Sheet 1:Data

0

1

2

3

4

5

6

7

8

m

0

0.2

0.44

0.6

0.82

0.9

1

1

1

50

1000

2000

4000

10000

15000

17000

19000

20000

m

0.3

0.7

0.75

0.73

0.35

0.2

0.14

0.13

0.09

Sheet 2:Graph1

Sheet 3:Graph2

Лабораторна робота № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ роботи модуляторів

Скрипка А. В. ИСТ-001ДУ

Мета роботи

1. Навчитися дослідити і аналізувати роботу амплитудного, амплитудно-імпульсного і частотного модуляторів.

2. Отримати досвід моделювання АМ-модуляторів. Оцінити вплив дестабилизирующих чинників на роботу модуляторів.

3. Отримати досвід моделювання АИМ-модуляторів. Оцінити вплив дестабилизирующих чинників на роботу модуляторів.

4. Отримати досвід моделювання ЧМ-модуляторів. Оцінити вплив дестабилизирующих чинників на роботу модуляторів.

4. Придбати досвід роботи з автоматизованою системою конструювання на базі інтерактивної програми Electronics Workbench для схемотехнического моделювання аналогових і цифрових радіоелектронних пристроїв формування і генерування сигналів різного призначення.

Зміст роботи

Моделювання амплитудного модулятора.

Моделювання амплитудно-імпульсного модулятора.

Моделювання частотного модулятора.

Вивчення фізичних процесів в схемах модуляторів.

Порядок виконання роботи

Одним з основних елементів пристроїв формування і генерування сигналів є модулятор.

1. Найбільш простий вигляд модуляції - амплитудная модуляція. Модуляція по амплітуді, здійснювана в амплитудном модуляторі, зводиться до перемноження модулюючого сигналу Y(t) і несучого X(t) сигналу. Після перемноження і тригонометричних перетворень отримаємо результуюче коливання.

Рис. 1. Схема амплитудного модулятора

Зміна амплітуди радіочастотних коливань математично можна виразити таким чином. Рівняння струму в антені або у вихідному ланцюгу каскаду, що модулюється до модуляції має вигляд Х = IНЕСсоsωHt. Це коливання називається несучим. У процесі модуляції амплітуда струму IНЕСполучает приріст ΔIНЕС, причому цей приріст змінюється згідно із законом зміни модулюючого сигналу Y=ΔIНЕСcos Ωt.

Рис. Амплітуда модуляції

Тоді вираження струму радиочастоти при модуляції приймає вигляд

Z = ( IНЕС+ Δ)(IНЕСcos Ω)(t) соsωHt.

Виконуючи подальше перетворення вираження струму модульованих коливань, отримуємо

Z = IНЕС (1 + Δ)(IНЕС/ IНЕСcos Ω)(t) соsωHt = IНЕС (1 + m cos Ω)(t) соsωHt.

Відношення приросту амплітуди струму несучої частоти при модуляції ΔIНЕСк його значенню до модуляції IНЕСобозначают буквойmиназиваюткоеффициентом глибини модуляції або глибиною модуляції.

Модель амплитудного модулятора містить двовходовий лінійний підсумовуючий підсилювач OU, джерело постійного напруження Е, два джерела змінного синусоидального напруження G1, G2 (ефективне значення напруження, частота, фаза), аналоговий помножувач Х. Осцилограмми амплитудно-модульованого і модулюючого сигналів відображені на екрані осцилографа. Коефіцієнт глибини модуляції m визначається безпосередньо по осциллограме

2. Крім амплитудной модуляції з гармонічною несучою, в системах управління і багатоканальних пристроях зв'язку широко використовуються різноманітні види імпульсної модуляції. Найбільш простій з них є амплитудно-імпульсна (АИМ), яка частіше за все використовується при реалізації більш складних видів імпульсної модуляції (часу-імпульсної, фазоимпульсной, частотно-імпульсній і т. п.).

Р

ис.2. Схема амплитудно-імпульсного модулятора

Рис. Амплитудно-імпульсна модуляція

При амплитудно-імпульсній модуляції відповідно до зміни модулюючого сигналу змінюється амплітуда імпульсів. Періодична послідовність імпульсів при цьому виконує роль несучого коливання. У амплитудно-імпульсному модуляторі проводиться модуляція імпульсів згідно із законом зміни амплітуди модулюючого сигналу.

Схема амплитудно-імпульсного модулятора (мал. 3), що Розглядається містить двовходовий лінійний підсумовуючий підсилювач OU1 і двовходовий лінійний суматор-випрямляч OU2; в якості несучою використовується однополярная (позитивної полярності) послідовність прямокутних імпульсів з параметрами, визначуваними настройками функціонального генератора (мал. 3), джерело постійного напруження Е, джерело змінного синусоидального напруження G (ефективне значення напруження, частота, фаза). Осцилограмма амплитудно-імпульсного сигналу відображена на екрані осцилографа.

3. Іншим поширеним типом модуляції є кутова модуляція. Така назва є загальною для частотної і фазової модуляції. Зв'язок між ними формулюється таким чином: зміна частоти у часі згідно із законом ω (t) еквівалентно зміні повної фази згідно із законом інтеграла від ω (t), а зміна повної фази згідно із законом φ (t) еквівалентно зміні частоти згідно із законом похідної від φ (t). Це положення, що є основним в теорії кутової модуляції, визначає зв'язок між змінами частоти і фази і вказує на спільність, існуючу між двома різновидами кутової модуляції - модуляцією частоти (ЧМ) і модуляцією фази (ФМ).

Рис. 3. Схема імпульсного частотного детектора

Рис. Імпульсно частотний характеристика