Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка выполнена в виде самостоятельного функционального блока, внешний вид которого показан на рис. 4.1. Внутри функционального блока размещены исследуемые избирательные цепи.

Амплитудно-модулированные чистым тоном колебания и радиоимпульсы тока с прямоугольной огибающей вырабатываются генератором высокочастотных колебаний. Модулирующие колебания соответствующей формы генерируются генератором низкочастотных колебаний или генератором импульсов прямоугольной формы. Для измерения частоты модулирующих колебаний используется соответствующий частотомер.

Рис. 4.1

 

С выхода высокочастотного генератора амплитудно-модулированные колебания или радиоимпульсы тока поступают на высокочастотный вход лабораторного блока (гнезда Г4-18) (рис. 4.1). С выхода блока исследуемый сигнал поступает на вход осциллографа или на вход милливольтметра.

При положении 1 (рис. 4.2,а) переключателя S на экране осциллографа наблюдаются амплитудно-модулированные колебания (АМК) чистым тоном на выходе блока (рис. 4.1) или последовательность радиоимпульсов с прямоугольной огибающей, вырабатываемых высокочастотным генератором.

Рис. 4.2

 

Положение 2 соответствует подключению к генератору тока параллельного колебательного контура L1, C1, R (рис. 4.2,б). Сопротивление нагрузки R установлено в лабораторном блоке (рис. 4.1).

При положении переключателя S в позиции 3 радиосигналы подаются на связанные колебательные контуры (рис. 4.2, в).

 

4.3. Домашнее задание

1. Изучить влияние избирательных цепей на амплитудно-модулированные и импульсные сигналы. Ознакомиться с описанием лабораторной установки, лабораторным заданием и методикой его выполнения.

2. В соответствии с номером варианта рассчитать и построить спектральные и векторные диаграммы амплитудно-модулированного чистым тоном тока (с коэффициентом модуляции 100 %), протекающего через параллельный колебательный контур и напряжения на этом контуре.

При этом считать, что резонансная частота fр контура совпадает с несущей частотой, а его полоса пропускания равна ширине спектра модулированного колебания, добротность контура – Q. Начальные фазы спектральных составляющих тока принять равными нулю.

3. Выполнить задание 4.3.2 при условии, что резонансная частота контура совпадает с верхней или нижней (по выбору студента) боковыми частотами.

4.Нарисовать временные диаграммы напряжения и тока при условиях соответствующих п.п. 4.3.2 и 4.3.3.

5. Нарисовать спектральные и временные диаграммы воздействия и отклика в связанных контурах с факторами связи больше 1 при условии, что частоты связи совпадают с боковыми частотами модуляции, а коэффициент модуляции воздействия равен 100 %.

6. Изобразить временные диаграммы напряжения и тока в параллельном колебательном контуре при воздействии радиоимпульсов с прямоугольной огибающей для случая, когда несущая частота совпадает с резонансной частотой и отличается от нее.

Рассчитать длительность импульсов, которая должна быть меньше постоянной времени контура.

 

4.4. Лабораторное задание

1. Собрать установку для исследования искажений модулированных чистым тоном колебаний при воздействии их на избирательные цепи.

Для этого к входным высокочастотным зажимам лабораторного блока подключить выход высокочастотного генератора, вырабатывающего амплитудно-модулированные колебания или радиоимпульсы тока. К выходным зажимам лабораторного блока подключается осциллограф или милливольтметр.

Для обеспечения модуляции и формирования радиоимпульсов тока с прямоугольной огибающей высокочастотным генератором на его вход подаются колебания соответствующей формы с выхода генератора НЧ – колебаний или генератора сигналов прямоугольной формы. Одновременно модулирующее колебание генератора подается на вход частотомера для измерения частоты модулирующих колебаний.

Исследовать зависимость коэффициента модуляции напряжения на параллельном колебательном контуре от частоты модуляции при совпадении несущей частоты колебаний с резонансной частотой контура.

Переключатель S на лабораторном макете установить в положение 2. Ручку резистора R повернуть против часовой стрелки до упора.

По максимуму показаний милливольтметра или по максимальному значению размаха колебаний на экране осциллографа измеряется резонансная частота контура. Определяется полоса пропускания контура на уровне 0,707. Устанавливается частота модуляции, равная 0,1 полосы пропускания контура. Изменением напряжения на выходе функционального генератора коэффициент модуляции тока устанавливается равным 100 %. Для измерения коэффициента модуляции тока переключатель S устанавливается в положение 1. Измерение коэффициента модуляции и контроль осуществляется с помощью осциллографа.

Для измерения коэффициента модуляции напряжения переключатель S установить в положение 2. Частоту модуляции изменять в пределах 2,5 полос пропускания контура. Повторить измерения, повернув ручку резистора R по часовой стрелке до упора (при этом добротность контура уменьшиться).

2. Зарисовать три временные диаграммы напряжения на контуре при совпадении несущей частоты, нижней боковой частоты и верхней боковой частоты с резонансной частотой контура.

Коэффициент модуляции тока поддерживать равным 100 %. Частоту модуляции установить равной половине полосы пропускания контура.

Зарисовать осциллограммы напряжения на выходе системы связанных контуров при воздействии колебаний с коэффициентом модуляции I00 %, если боковые частоты модуляции совпадают счастотами связи.

Переключатель S устанавливается в положение 3. Разность частот связи системы связанных контуров определяется с помощью милливольтметра. (На частотах связи наблюдаются максимальные показания милливольтра). Пo минимуму показания милливольтметра устанавливается частота высокочастотного  генератора, сответствующая резонансной частоте колебательных контуров. Устанавливается частотота модуляции, равная половине разности частот связи, и коэффициент модуляции тока 100%. При контроле коэффициента модуляции тока переключатель S переводится в положение 1. У выходного напряжения наблюдают характерные для перемодуляции искажения огибаюшей.

3. 3арисовать осциллограммы напряжения на колебательном конту­ре при воздействии радиоимпульсов спрямоугольной огибающей, если резонансная частота контура совпадает с несущей частотой и при расстройке.

Переключатель S устанапивается в положении 2 . Ручка резистора R поворачивается в крайнее левое положение. Частота повторений радиоимпульсов выбирается таким образом, чтобы за время длителььности импульса амплитуда напряжения возросла практически до максимального значения.

Наблюдение осциллограмм осуществить при частотах генератора, равных резонанской частоте контура и на5 кГц отличающихся от нее.

4. Зарисовать осциллограммы напряжения на выходе системы связанных колебательных контуров при воздействии радиоимпульсов с прямоугольной огибающей, если резонансные частоты контуров совпадают с несушей и при расстройке. Переключатель S устанавливается в положение 3. Наблюдение осциллограмм произвести при частотах генератора, равных резонансной частоте и на частотах связи.

 

4.5. Обработка результатов и содержание отчета

1. Изобразить принципиальные cxeмы исследуемых цепей.

2. Привести диаграммы и рисунки по домашнему заданию.

3. Рассчитать и построить зависимости отношения 1/[1+(∆f/∆f_0,707)²]^1/2 от величины ∆f/∆f_0,707. ∆f_0,707 – половина полосы пропускания контура на уровне 0,707, а ∆f – абсолютная расстройка контура. На этом же графике указать координаты полученных экспериментально в п. 4.4.2 точек, абсциссы которых равны F/∆f_0,707 (F – частота модуляции), а ординаты – соответствующие коэффициенты модуляции. (Объяснить ре­зультаты.)

4. Изобразить осциллограммы, соответствующие пп. 4.4.3, 4.4.4, 4.4.5 и 4.4.5 лабораторного задания.

5. Выводы об искажениях радиосигналов при их воздействии на избирательные цепи и о влиянии параметров цепей на искажения.

 

К онтрольны е вопр ос ы

1. Сформулируйте основные условия неискаженной передачи сигналов через линейные цепи. Как эти условия видоизменяются применительно к радиосигналам и радиоцепям.

2. Объяснить сущность спектрального метода расчета отклика в линейны­x цепях.

3. В чем сущность спектрального метода анализа прохождения радиосигналов через избирательные цепи?

4. Можно ли оценить искажения амплитудно-модулированных сигналов с помощью векторных диаграмм?

5. Какие искажения возникают в модулированном по амлитуде чистым тоном колебании пpи прохождедении его через избирательные цепи?

6. Как выглядят векторные диаграммы воздействия и отклика в колебательных цепях, если воздействие – амплитудно-модулированное колебание?

7. В каких случаях возможно возникнование перемодуляции?

8. Объяснить искажение формы радиосигналов при их прохождении через  избирательные цепи, с точки зрения переходных процессов.

9. Дайте рекомендации по выбору параметров избирательной однокон­турной цепи, предназначенной для неискаженного воспроизведения радио­импульсов.

10. Поясните наблюдаемые искажения радиоимпульсов в избирательных цепях на основе спектральных представлений.

11. Как искажения зависят от добротности контура при совпадении несущей и резонансной частот?

12. Как расстройка контура относительно несущей частоты влияет на искажения?

13. Какая характеристика избирательной цепи и как используется при анализе прохождения радиосигналов методом огибающей?

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы

Изучение методов анализа прохождения случайных процессов через линейные цепи. Определение изменений вероятностных характеристик случайных процессов при прохождении их через линейные цепи с различными параметрами. Исследование эффекта нормализации случайных процессов.