 |
Определение спектрального состава частотно модулированных колебаний.
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОГЕНЕРАТОРА С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Выполнили: Гущина С.Ю.
Шушарина А.К.
Чупракова М.О.
Проверил: Ефимов С.В.
Киров 2010
Цель работы: изучить параметры ЧМ сигналов, способы реализации частотной модуляции, принципы построения автогенераторов, управляемых по частоте; экспериментально исследовать автогенератор, в котором возможно осуществление частотной модуляции.
Оборудование: автогенератор с варикапом в кабельном контуре, генератор радиочастоты, осциллограф, селективный вольтметр, генератор звуковой частоты, мультиметр.
Ход работы:
Снятие характеристики частотного детектора и определение ее квазилинейного участка.
Рис.1 – Исследуемый макет.
Изменяя частоту генератора в пределах 410 - 510 кГц, зафиксирована величина U= с помощью вольтметра.
Результаты измерений занесены в таблицу 1.
Таблица 1:
| fс, кГц | 410 | 420 | 430 | 440 | 450 | 460 | 470 | 480 | 490 | 500 | 510 |
| U=, В | 11.9 | 11.74 | 10.9 | 9.35 | 6.93 | 4.3 | 2.17 | 0.96 | 0.31 | -0.13 | -0.25 |
| fср, кГц | 460 | ||||||||||
По данным таблицы построим зависимость выходного напряжения от частоты Uвых=f (fс).
Рис.2 - Зависимость выходного напряжения от частоты Uвых=f (fс).
По линейному участку графика определили fср = 460 кГц.
Регулировочная характеристика автогенератора.
Изменяя напряжение смещения на варикапе, фиксируем частоту генератора (таблица 2).
Таблица 2:
| UУПР, В | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| fГЕН, кГц | 410,1 | 413,1 | 415,2 | 421,9 | 423,7 | 431,5 | 436,7 | 441,6 | 446 | 449,8 | 452,5 | ||
| fср, кГц | 443
| ||||||||||||
По данным таблицы построили регулировочную характеристику:
Рис.3 – Регулировочная характеристика fГЕН= f (UУПР)
3. Зависимость напряжения на выходе ЧД от напряжения смещения на варикапе автогенератора.
Изменяя напряжение смещения на варикапе автогенератора от 0 до 10 вольт переменным резистором «СМЕЩЕНИЕ», фиксируем значения постоянного напряжения на выходе частотного детектора.
Таблица 3:
| UУПР, В | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| UВЫХ ЧД, В | 12,87 | 12,81 | 12,78 | 12,43 | 12,23 | 11,52 | 10,72 | 9,88 | 8,93 | 8,16 | 6,85 |
Построим зависимость UВЫХ ЧД = f (UУПР).
Рис. 4 - Зависимость UВЫХ ЧД = f (UУПР)
Модулирование колебания автогенератора синусоидальным напряжением звуковой частоты.
Частота автогенератора = 450 кГц;
Напряжение смещения = 9,3 В;
Частота низкочастотного генератора = 3 кГц;
Уровень напряжения на выходе НЧ-генератора = 4 В.
Рис. 5 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний
При уменьшении амплитуды фаза колебаний изменяется:
Рис. 6 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний
Амплитуду напряжения звукового генератора поставили вновь 4 В. Изменяем частоту:
Рис. 7 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний при частоте звукового генератора 6 кГц
Рис. 8 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний при частоте звукового генератора 11 кГц
Подключили вход осциллографа к гнезду КТ3:
Рис. 9 - Напряжение звуковой частоты на выходе частотного детектора
Амплитуда напряжения = 4 В.
Частота = 3 кГц.
При уменьшении амплитуды низкочастотного генератора уменьшается амплитуда на выходе частотного детектора и наоборот. Аналогично происходит и с частотой.
АЧХ автогенератора с частотной модуляцией.
Изменяя частоту генератора ЗЧ от 50 Гц до 10 кГц, напряжение на выходе генератора ЗЧ поддерживаем равным 4 В. С помощью осциллографа наблюдаем напряжение ЗЧ на выходе ЧД и заносим данные в таблицу 4.
|
|
|
Таблица 4:
| fЗЧ, кГц | 0,05 | 0,1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| UВЫХ ЧД, В | 5,4 | 5,4 | 5 | 4,8 | 4,2 | 3,5 | 3 | 2,7 | 1,8 | 1,5 | 1,2 | 1 |
По данным таблицы построим зависимость UВЫХ ЧД = f(fЗЧ). АЧХ частотного детектора в указанной области частот считаем линейной.
Рис. 10 - Зависимость UВЫХ ЧД = f(fЗЧ)
Определение спектрального состава частотно модулированных колебаний.
Произведем измерение частоты и напряжения спектральных составляющих колебаний на выходе ЧМ генератора при следующих значениях частоты и напряжения модулирующих гармонических колебаний:
1) F=1 кГц U=1 В - U=1.5 В F=462.2 кГц;
2) F=3 кГц U=1 В - U=1.5 В F=461 кГц;
3) F=1 кГц U=4 В - U=1.5 В F=459,8 кГц;
4) F=3 кГц U=4 В - U=1.5 В F=461 кГц;
Выводы:
В ходе лабораторной работы изучили параметры ЧМ сигналов, способы реализации частотной модуляции, принципы построения автогенераторов, управляемых по частоте; исследовали автогенератор, в котором возможно осуществление частотной модуляции.
Из проделанной лабораторной работы можно сделать следующие выводы:
1) Автогенератор может работать только в определённом диапазоне частот, где выполняется баланс амплитуд и баланс фаз.
2) При перестройке частоты автогенератора путём изменения смещения на варикапе, частота сигнала на выходе меняется не сразу, что связано с временем, требуемым для установления рабочего режима.
3) В основе частотного детектора лежат колебательные контура и для корректного демодулирования сигнала необходимо, чтобы рабочая точка находилась на линейном участке характеристики.
4) При росте частоты модулирующего колебания напряжения на выходе ЧД падает, что связано с большими потерями в схеме, а при росте амплитуды модулирующего колебания наблюдаются нелинейные искажения, что связано с выходом рабочей точки с линейного участка характеристики ЧД.
|
|
|
