Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Проходження амплітудно-модульованих сигналів через лінійні вибірні системи
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Радіотехніка
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2015
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Радіовимірювання
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювань
І Н С Т Р У К Ц І Я
до лабораторної роботи
"Проходження амплітудно-модульованих сигналів через
лінійні вибірні системи"
Львів 2008
Склали: проф. Мандзій Б.А., доц. Желяк Р.І., доц. Мелень М.В.
Відповідальний за випуск – доц. Кіселичник М.Д.
1. МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є вивчення спотворень, які виникають при проходженні амплітудно-модульованих сигналів через коливальне коло.
2. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
Амплітудно-модульованим (АМ) сигналом називається високочастотне коливання, амплітуда якого міняється в часі за законом зміни модулюючого (низькочастотного) сигналу.
Якщо модулюючий (низькочастотний) сигнал представляє собою гармо-нічне коливання з частотою (, то миттєві значення амплітудно-модульованого сигналу задаються формулою
, (1)
де є обгинаючою амплітуд модульованого сигналу.
А0 – амплітуда немодульованого (несучого) коливання;
(0 – частота немодульованого (несучого) коливання;
( і ( – початкові фази несучого і модулюючого (низькочастотного) коливань;
М – коефіцієнт глибини модуляції
. (2)
Значення (А, Аmax і Amin легко визначити з рис. 1.
Рис. 1.
Аmax – максимальна амплітуда модульованого сигналу;
Аmsn – мінімальна амплітуда модульованого сигналу;
(А – найбільший приріст амплітуди модульованого сигналу відносно ампліту-
ди немодульованого.
Спектр амплітудно-модульованого сигналу (1) після простих тригономет-ричних перетворень записується у вигляді
(3)
З формули (3) видно, що спектр АМ-сигналу при модуляції гармонічним низькочастотним коливанням складається з трьох високочастотних складових (рис. 2): несучого коливання з частотою (0 і двох бокових коливань з частотами (0+( і (0(( симетрично розміщених відносно частоти несучого коливання (0.
Чим більша частота модулюючого сиг-налу (, тим більше віддаляються бокові час-тоти від несучої частоти. Амплітуди коливань бокових частот завжди одинакові і дорівню-ють
. (4)
Фази коливань з боковими частотами також симетричні відносно фази несучого коливан-ня; в момент t = 0 одне бокове коливання відстає по фазі на кут (, друге – на цей же кут ( випереджає коливання несучої частоти. Тому амплітудно-модульованому сигналу є властивий закон симетрії у відношенні частот, амплітуд і фаз. При порушенні цієї симетрії в амплітудно-модульованих сигналах виникають спотворення форми обгинаючої.
При проходженні амплітудно-модумодульованого сигналу через послідов-не коливальне коло, узагальнена нормована амплітудно-частотна і узагальнена фазо-частотна характеристики якого зображені на рис.3, а, б відповідно,
а) б)
Рис. 3.
окремі складові амплітудно-модульованого сигналу ослаблюються неодинако-во.
Рівняння нормованих амплітудно-частотної і фазо-частотної характерис-тик мають вигляд
, (5)
, (6)
де Up – напруга на колі;
– напруга на колі на частоті (;
Q – добротність коливального кола;
(р – резонансна частота коливального кола;
– відносне розстроєння коливального кола.
При поданні на вхід кола амплітудно-модульованого сигналу з несучою частотою (0, яка дорівнює резонансній частоті кола ((р = (0), амплітуди коли-вань з боковими частотами будуть одинаково ослаблятися у порівняння з амплітудою коливання з несучою частотою на величину
. (7)
Оскільки для бокових частот відносне розстроєння дорівнює , то коефіцієнт передавання контура для коливань бокових частот в разів менший від коефіцієнта передавання кола на частоті несучого коливання.
Крім того, коливання бокових частот одержують додатковий зсув фаз відносно фази несучого коливання на величину
. (8)
В результаті цього миттєві значення амплітудно-модульованого сигналу на виході настроєного в резонанс кола можна записати у вигляді
, (9)
де
(10)
є коефіцієнтом глибини модуляції АМ-коливання на виході коливального кола.
Одержані співвідношення показують, що при проходженні АМ-сигналу через настроєне коливальне коло симетрія амплітуд і фаз не порушується, тому переключення форми обгинаючої не ви виникають.
Додаткові зсуви фаз коливань з боковими частотами, одинакові за величиною, але з різними знаками, викликають тільки зсув фази обгинаючої вихідного АМ-сигналу, що не має суттєвого значення. Проте зміна співвід-ношення ампілтуд коливань з боковими частотами і коливання несучої частоти приводить до зменшення коефіцієнта глибини модуляції на величину
. (11)
Величина D (фактор демодуляції) характеризує ступінь зміни коефіцієнта гли-бини модуляції АМ-сигналу на виході кола. При цьому глибина модуляції тим більше зменшується, чим більша добротність кола Q і чим вища частота моду-люючого коливання (.
Якщо коливальне коло розстроєне відносно частоти несучого коливання ((р ( (0), то коливання бокових частот одержують різні зміни амплітуди і різні величини додаткових зсувів за фазою. Закон симетрії при цьому порушується і тому, крім зміни коефіцієнта глибини модуляції, виникають спотворення фор-ми обгинаючої АМ-сигналу. В результаті цього обгинаюча перестає бути сину-соїдальною, що приводить до виникнення нелінійних спотворень модулюючого сигналу після детектування.
У випадку амплітудної модуляції складним сигналом, який складається з багатьох гармонічних коливань з частотами (1, (2, (n, … миттєві значення АМ-сигналу задаються виразом
, (12)
де – парціальний (частковий) коефіцієнт глибини модуляції, який визначає величину зміни амплітуди АМ-коливання к-м гармонічним сигналом з частотою (к.
В спектрі такого АМ-сигналу кожне модулююче гармонічне коливання викликатиме появу пари коливань з боковими частотами (0((к, тобто в спектрі будуть коливання з частотами (0((1, (0((2, (0((3 і т.д. При проходженні такого Ам-сигналу через коливальне коло, резонансна частота якого співпадає з частотою несучого коливання, відбувається неодинакове ослаблення пар коливань з різними боковими частотами. В результаті цього чим більше відрізняються бокові частоти від частоти несучого коливання, тим більше ослаблюються амплітуди цих коливань і стає меншим їх парціональний коефіцієнт модуляції. Це приводить до виникнення лінійних частотних спот-ворень сигналу після детектування, тобто міняються співвідношення між амплі-тудами коливань різних частот, які входять в склад модулюючого сигналу. При цьому форма обгинаючої АМ-сигналу на виході, але ці спотворення обгинаючої не викликають нелінійних спотворень після детектування, оскільки вони не пов’язані з порушенням симетрії складових АМ-сигналу. При проходженні АМ-сигналу, модульованого складним сигналом, через розстроєне коло ((0((р) порушується симетрія бокових складових при одночаснму неодинаковому їх ослабленні, що викликатиме появу як лінійних частотних так і нелінійних спотворень після детектування цього АМ-сигналу.
ІІІ. РОЗРАХУНКОВЕ ЗАВДАННЯ
1.На основі теоретичних положень, наведених вище, розрахувати амплі-тудно-частотну і фазочастотну характеристики послідовного коливального кола для заданих значень fр, Q, Zрез.
2. Розрахувати ампілтудно-частотний і фазочастотний спектри амплітуд-но-модульованого сигналу
при заданих параметрах сигнала: A, M, (, (0.
3. Для випадку f0 = fp розрахувати і побудувати графік фактора демодуля-ції D як функцію F = (/2(.
4. Розрахувати амплітудно-частотний і фазочастотний спектри сигналу на виході послідовного коливального кола з параметрами з п.1 на вхід якого діє сигнал з п.2.
5. Нарисувати графік sм(t)вих – сигналу на виході кола як функцію часу.
IV. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Експериментальна частина передбачає лабораторну перевірку результатів теоретичного аналізу проходження АМ-сигналу через послідовне коливальне коло. Для цього необхідно зібрати установку для експериментальних дослід-жень, зображену на рис. 4
Рис. 4.
Після перевірки викладачем результатів розрахунків і правильності зби-рання схеми досліджень необхідно:
1. Користуючись генератором коливань високої частоти, ламповим вольтметром і осцилографом зняти амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики коливального кола.
2. По визначеній амплітудно-частотній характеристиці кола визначити його смугу пропускання і добротність.
3. Подавши на клеми "Зовнішня модуляція" генератора коливань високої частоти модулюючий сигнал з виходу генератора звукової частоти (частоти f0 і F встановлюються заданої величини) одержати на виході генератора коливань високої частоти амплітудно-модульоване коливання з заданими параметрами. Необхідний коефіцієнт глибини модуляції М одержати шляхом відповідних регулювань ручками "Коефіцієнт глибини модуляції" генератора коливань високої частоти з "регулювання виходу" генератора звукової частоти.
4. Подати амплітудно-модульований сигнал, одержаний в п. 3, на коливальне коло (при f0 = fpез) і за допомогою осцилографа визначити пара-метри коливання на виході кола. Зарисувати форму сигналу на вході і на виході кола.
5. Подати амплітудно-модульований сигнал, одержаний в п. 3 на коли-вальне коло, резонансна частота якого fpез відрізняється від частоти несучого коливання f0 на 5 кГц. Для цього частоту коливань на виході генератора коливань високої частоти збільшити на 5 кГц.
Зарисувати форму сигналу на вході і на виході кола.
V. ЗМІСТ ЗВІТУ
Звіт по лабораторній роботі повинен містити:
1. Результати розрахунків і графіки частотних характеристик кола, спектри сигналів на вході і виході кола, а також форму сигналу на вході і на виході кола.
2. Експериментально визначені амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики кола.
3. Залежність коефіцієнта демодуляції D від частоти модулюючого коливання (.
4. Графіки коливань на вході і на виході кола при f0 = fpез і при f0 ( fpез.
5. Порівняння розрахункових і експериментальних даних.
6. Висновки.
VI. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Який сигнал називається амплітудно-модульованим сигналом?
2. Що називається коефіцієнтом глибини модуляції?
3. Який є спектр АМ-сигналу при модуляції одним гармонічним коли-ванням?
4. Чому при проходженні АМ-сигналу модульованого гармонічним коливанням через настроєне коливальне коло обгинаюча АМ-сигналу не спотворюється?
5. Чому при проходженні АМ-сигналу через настроєне коливальне коло міняється коефіцієнт глибини модуляції?
6. Що таке фактор демодуляції і як він розраховується?
7. Коли при проходженні АМ-сигналу через коливальне коло виникають спотворення обгинаючої цього сигналу?
8. Чому фактор демодуляції залежить від частоти модулюючого сигналу?
9. Які умови неспотвореного передавання АМ-сигналу через вибірні системи?
ЛІТЕРАТУРА
1.Волощук Ю.І.Сигнали та процеси у радіотехніці: Підручник для вищих навч.закладів. Ч.1, Харків: Харк. нац. ун-т радіоелектроніки, 2003. ( 648 с.
2. Мандзій Б.А., Желяк Р.І. Основи теорії сигналів. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів України. /за редакцією д-ра техн. наук проф. Б.А. Мандзія. ( Львів: ЛДКФ “Атлас” 2000. ( 152с.
3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. ( М.: Сов. радио, 1977. ( 608с.
4. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. ( М.: Высш. шк., 1983. ( 539с.
5. Зиновьев А.Л., Филиппов Л.И. Введение в теорию сигналов и цепей. ( М.: Высш. шк., 1975. ( 264с.
Склали: проф. Мандзій Б.А., доц. Желяк Р.І., доц. Мелень М.В.
Відповідальний за випуск – доц. М.Д. Кіселичник
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора