Методические указания. 1. Статическая модуляционная характеристика (СМХ): f=φ(ЕСМ) снимается при отсутствии модулирующего сигнала

 

1. Статическая модуляционная характеристика (СМХ): f=φ(Е_СМ) снимается при отсутствии модулирующего сигнала. Последовательно устанавливая движковым потенциометром Е_СМ значения из таблицы 10.1, определить значения частоты модулятора f, подключив выход модулятора (гнездо КТ 2) ко входу ПК, работающего в режиме анализа спектра (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

 

Таблица 10.1

ЕСМ	B			-0,5	-1	-1,5	…………	-6,5
f	кГц

 

 

По данным таблицы строится график СМХ, на котором следует отметить:

- положение рабочей точки (на середине линейного участка); отсюда находят Е_{СМ ОПТ} и несущую частоту f₀ (по вертикальной оси);

- угол наклона линейного участка СМХ; (тангенс этого угла соответствует коэффициенту К_ЧМ модулятора);

- границы линейного участка (f_MIN, f_MAX).

Полученные данные сведём в таблицу 10.2

 

Таблица 10.2

ЕСМ ОПТ	f0	fМIN	fMAX	КЧМ

 

В случае хорошей линейности СМХ выбор несущей частоты некритичен, однако, для последующих пунктов лучше выбрать f₀=12¸13 кГц.

 

2. Влияние амплитуды модулирующего сигнала на спектр ЧМ (при F_МОД=const).

2.1. По ряду заданных значений М_ЧМ (табл. 10.3) рассчитать амплитуды модулирующих сигналов, а затем и действующие значения U_C.

 

Таблица 10.3 Влияние амплитуды модулирующего сигнала (F_МОД = 500 Гц)

МЧМ		0,1	0,5	1,0	2,4	3,8
DfMAX
UMC
UC
2Df *

 

 

Для заполнения таблицы напомним некоторые определения для ЧМ.

Индекс частотной модуляции

	Df MAX

FМОД

МЧМ =

(1)

 

Отсюда находят Df_MAX.

Определение ЧМ-сигнала

 

Df (t) = К_ЧМ U_C(t)

 

При амплитудном значении гармонического сигнала U_mc

 

Df_MAX = К_ЧМ U_mc (2)

 

Отсюда U_mc= D f_MAX / К_ЧМ.

Четвёртая строка таблицы заполняется исходя из необходимости пользоваться вольтметром переменного напряжения, имеющим градуировку в действующих значениях

 

U_C = U_mc 0,707.

 

2.2. Подключить внутренний звуковой генератор ко входу модулятора (гнездо КТ 1). Туда же подключить и вольтметр переменного напряжения стенда. Установить частоту генератора F_МОД = 500 Гц.

2.3. Последовательно устанавливая значения U_C из таблицы 10.3

регулятором выхода генератора, получить на ПК, подключённом к выходу модулятора (гнездо КТ 2) спектры ЧМ-сигналов. На каждой спектрограмме обязательно указывать:

· условия проведения эксперимента;

· частоты отдельных составляющих спектра;

· практическую ширину спектра 2Df *.

(при определении 2Df * учитывать только ту часть спектра, в которой амплитуды более 10% от максимальных амплитуд).

Полученные значения 2Df * внести в табл. 10.3

 

3. Влияние частоты модуляции на спектр ЧМ-сигнала. (U_C=const)

 

3.1. Сохраняя схему соединений (п.2), установить значения U_C из

таблицы 10.3 для М_ЧМ = 2,4 и не менять его в дальнейшем.

3.2. Последовательно устанавливая частоты модуляции (табл. 10.4), получить

спектрограммы соответствующих ЧМ-сигналов. В таблицу внести

значения 2Df *.

 

 

Таблица 10.4 Влияние частоты модуляции (U_C=const)

UC = …… B; f0 = …… кГц
FМОД	Гц
2Df *	Гц
МЧМ

 

 

3.3. Заполнить последнюю строку табл. 10.4, используя определение М_ЧМ и

необходимые данные из табл. 10.3.

 

4. Форма колебаний на входе и выходе частотного модулятора.

4.1. Соединить один из входов двухлучевого осциллографа со входом

модулятора (для этого надо отключить вольтметр, сохраняя соединение с генератором). На другой вход осциллографа подать выходной сигнал модулятора.

4.2. Установить частоту модуляции F_МОД = 300 Гц, а уровень сигнала

увеличивать до тех пор, пока на осциллограмме выходного сигнала не появится паразитная амплитудная модуляция. Несколько уменьшить входной сигнал так, чтобы огибающая ЧМ-сигнала стала ровной.

4.3. Установить синхронизацию осциллографа по тому каналу (входу), на

который подан высокочастотный (выходной) сигнал. Ручками синхронизации добиться неподвижного (хотя бы на части экрана) изображения.

4.4. Подстраивая в небольших пределах частоту модуляции, добиться

неподвижной картинки модулирующего сигнала. Ингда нужный эффект может быть достигнут небольшой подстройкой несущей частоты (ручкой СМЕЩЕНИЕ)

4.5. Зафиксировать осциллограммы на входе и выходе частотного модулятора.

 

 

Отчет

 

Отчет должен содержать:

1. Схему частотного модулятора.

2. Статическую модуляционную характеристику.

3. Спектры, таблицы и осциллограммы по всем пунктам исследований.

4. Теоретический расчёт спектров для

· п.2.1., для М_ЧМ = 2,4 (из табл. 10.3)

· п.3.1., для F_МОД= 250 Гц (из табл. 10.4)

5. Для расчётов принять U_mo=1В (амплитуда немодулированного сигнала)

6. Выводы по пунктам 2 и 3.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте определение ЧМ-колебания.

2. Приведите пример записи тонального ЧМ-колебания с параметрами

f₀ = 100 МГц; F_МОД = 10 КГц; Df_MAX = 50 КГц.

3. Опишите принцип действия частотного модулятора. Какие способы получения ЧМ-колебаний Вам известны?

4. Статическая модуляционная характеристика и её смысл.

5. Что такое угловая модуляция?

6. Как рассчитать спектр ЧМ-колебания?

7. Представьте (качественно) спектр колебания

i (t) = I _m0 cos (ω₀ t + 0,01 cos Ω t).

8. Какое отношение имеют функции Бесселя к частотной модуляции?

9. Сколько спектральных линий надо учесть в практической ширине спектра ЧМ при М_ЧМ = 4?

10. Назовите известные Вам области применения ЧМ сигналов.