Исследование синхронного детектора.

Цель работы: изучение принципов синхронного детектирова­ния и исследование характеристики качества работы синхронного детек­тора.

Описание лабораторной установки

 

Синхронный детектор (СД) состоит из умножителя двух колебаний и фильтра нижних частот (ФНЧ) (рис.10.1).

Рис. 10.1. Структурная схема синхронного детектора.

На вход 1 умножителя СД подается модулированный сигнал, на вход 2 - гармоническое высокочастотное колебание с частотой, равной частоте несущей модулированного сигнала и с нулевым фазовым сдвигом относи­тельно несущей.

В лабораторной работе используется внешний генератор гармониче­ских колебаний, двухлучевой осциллограф и в качестве СД - цепи “ Е" и “ 3" блока №6 лабораторного макета, в состав которых входят основные узлы СД: умножитель сигналов и фильтр нижних частот. При исследова­нии частотных свойств СД в качестве второго генератора используется блок №1, в котором образуется положительная обратная связь путем со­единения проводником гнезд 6 и 2 блока №1. При этом на выходе схемы (гнездо 6) возникают гармонические колебания с частотой f =15 кГц.

В состав схем “ Е” и “ 3" блока №6 входит фазосдвигающая цепь, обозначенная значком j₁. Ручка плавной регулировки j от 0° до 180° рас­положена в нижней части лабораторной установки. С помощью фазосдви-гающей цепи исследуется влияние фазового сдвига на качество работы СД.

В составе схемы цепи Е блока №6 имеется амплитудный модуля­тор AM с регулируемым уровнем несущей. Регулировка уровня несущей осуществляется с помощью регулятора напряжения смещения Е_см. В каче­стве управляющего напряжения модулятора используется колебание с час­тотой F=1 кГц от внутреннего генератора лабораторного макета.

Домашнее задание

Определить амплитуду и частоту НЧ колебания на выходе синхрон­ного детектора при заданных значениях амплитуд U₁ и U₂ и частотах f₁ и f₂ гармонических колебаний на входах. В качестве фильтра НЧ использу­ется RC интегрирующая цепь (рис.10.4).

UНЧ

C

R

U2

U1

Рис. 10.2. Синхронный детектор с RC цепью.

Рассчитать и построить АЧХ СД, если частота меняется f₁ от 0 до …., а амплитуды U₁ и U₂ и частота f₂ не меняются.

Указание: АЧХ интегрирующей цепи имеет вид:

 

№ вари­антов
U1, В	0,1 1,1	0,2 1,2	0,3 1,3	0,4 1,4	0,5 1,5	0,6 1,6	0,7 1,7	0,8 1,8	0,9 1,9	1,0 2,0
U2,B	1,0 2,2	1,1 2,4	1,2 2,6	1,3 2,8	1,4 3,0	1,5 3,2	1,6 3,4	1,7 3,6	1,8 3,8	1,9 4,0
f1, кГц	114 216	123 216	135 236		148 245	156 269	177 278	183 275	186 286	205 293
f2, кГц	110 210	120 225	130 230	140 240	150 250	160 260	170 270	180 280	190 290	200 300
R, кОм	4,3 11	4,7 12	5,1 13	5,6 15	6.2 16	6,8 18	7,5 20	8,2 22	9,1 24
С, нФ	10 5,1	10 5,1	10 5.1	4,7	4,7	6,8 4,7	6,8 3,3	6,8 3,3	6,8 3,3	6,8 3,0

 

Лабораторное задание

1. Исследовать фазовую чувствительность синхронного детектора при детектировании сигналов амплитудной модуляции.

2. Исследовать влияние уровня несущей частоты на процесс син­хронного детектирования.

3. Исследовать фазовую чувствительность СД при детектировании сигналов с балансной модуляцией.

4. Исследовать амплитудно-частотную характеристику СД.

Методические указания

1. Исследовать фазовую чувствительность синхронного детектора при детектировании сигналов амплитудной модуляции.

1.1. Включить лабораторную установку и блоки № 1 и №6 (нажать вместе кнопки 1 и 6 переключателя Выбор макета" на блоке питания и измерений). Индикация включения - по свечению светодиодов на блоках 1 и 6.

Включить осциллограф и внешний генератор.

1.2. Структурная схема исследуемой цепи приведена на рис.10.2.

Рис. 10.3. Структурная схема исследования синхронного

детектора (цепь «Е»)

Для сборки схемы исследований необходимо включить цепь «Е» блока №6 лабораторного макета. Индикация включения - по свечению све­тодиодов цепи «Е».

Соединить выход генератора F=1 кГц внутреннего генератора маке­та со входом 2 цепи «Е». Ручкой регулировки выходного напряжения ус­тановить амплитуду напряжения на выходе генератора U_F =1B.

1.3. Соединить выход внешнего генератора ГЗ-36 со входом 1 цепи «Е». Установить на выходе внешнего генератора напряжение с частотой 15 кГц и амплитудой 1,5В.

1.4.Установить напряжение смещения Е_см =1,2-1,4B.

1.5. Установить ручку регулировки фазы в положение 0°.

1.6.Подключить вход Y₁ осциллографа к гнезду 3, а вход Y₂ - к гнезду 4 цепи «Е». Переключатели входов Y₁ и Y₂ установить в по­ложение “~”. Установить синхронизацию осциллографа по входу 1.

Получить на экране осциллографа устойчивое совместное изображе­ние модулированного ВЧ сигнала и НЧ сигнала. Изображение должно со­держать 4...8 периодов НЧ сигнала на выходе СД.

Изменяя положение ручки фазосдвигателя φ₁ от 0° до 180° через 10° измерить амплитуду НЧ сигнала (в миллиметрах по сетке экрана осцилло­графа). Результаты измерений занести в таблицу 10.1.

Таблица 10.1.

 

φ, град	0°	10°	…………	90°	……..	100°
Uнч

 

1.7.Построить график зависимости U_нч = f_un ( φ₁ ). Зарисовать одну под другой осциллограммы сигнала с AM и НЧ сигнала на выходе СД для трёх значений фазового сдвига φ₁: 0°, 90°, 180°.

2.Исследовать влияние уровня несущей частоты на процесс синхронного детектирования.

2.1.Схема исследований та же, что и в п.1 (рис.10.2). Ручку φ₁ поста­вить в положение 0°.

2.2.Изменяя напряжение смещения Е_см от 1,4 до 0В через 0,2В. Изме­рять амплитуду НЧ сигнала на выходе СД и коэффициент глубины моду­ляции М. Правило измерения значения М поясняется графиками на рис. 9.3. Расчёт величины М выполняется по формуле (9.1).

При измерении следите за устойчивым изображением. Результаты занести в таблицу 10.2.

Таблица 10.2.

Есм, В	1,4	1,2	……………………………
Uнч, В
А max, B
Аmax, В
М,%

По результатам измерений построить графики зависимости U_нч= f_un1(E_cм); М = f_un2(E_cм);

 

3.Исследовать фазовую чувствительность СД при детектировании сигналов БМ.

3.1.Схема исследований та же, что и в п.1 (рис.10.2).

3.2.Изменяя положение ручки фазосдвигателя φ₁ от 0° до 180° через 10° измерить амплитуду НЧ сигнала (в миллиметрах по сетке экрана ос­циллографа). Результаты измерений занести в таблицу 10.3.

таблица 10.3

φ1, град	0°	10°	…………	90°	……..	100°
Uнч

Построить график зависимости U_нч = f_un1 ( φ₁ )

3.3.Зарисовать одну под другой осциллограммы сигнала с БМ и НЧ сигналом на выходе СД для трёх значений фазового сдвига φ₁: 0°, 90°, 180°.

 

 

4.Исследовать амплитудно-частотную характеристику СД.

4.1.Структурная схема исследования приведена на рис.10.3.

Рис. 10.3. Схема исследований АЧХ СД (цепь «З»)

Для сборки схемы исследований необходимо выполнить следующие операции:

Включить цепь «З» блока №6 нажатием кнопки «З» переключателя "Выбор цепи" на блоке №6. Индикация включения- по свечению свето-диода цепи «З».

Образовать в блоке №1 лабораторной установки обратную связь, для чего соединить проводником гнёзда 6 и 2 блока №1 (убедитесь, что блок №1 включён по свечению фотодиода).

Соединить гнездо 6 блока №1 с гнездом 1 цепи «З» блока №6. Соединить выход внешнего генератора ГЗ-36 с гнездом 2 цепи «З» блока №6. Установить на выходе генератора частоту сигнала f=15 кГц и амплитуду напряжения 1,5В.

Соединить вход Y₁ осциллографа с гнездом 3 цепи «З». Второй луч осциллографа погасить, повернув ручку яркости второго луча до упора влево. Установить размах изображения по вертикали равным 4...6 клеток сетки экрана осциллографа.

4.2.Изменяя частоту внешнего генератора от 5 до 25 кГц с шагом 1 кГц, измерять амплитуду U_вых и период Т колебаний в миллиметрах по сетке экрана осциллографа.

Определить частоту колебаний на выходе СД по формуле: F=1/T_нч

Результаты измерений занести в таблицу 10.4.

Таблица 10.4.

f,кГц				………
Uвых
Т
F

По результатам измерений построить графики зависимостей U_нч=f_un1(f), F=f_un2(f).

 

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Выполненное домашнее задание.

2. Структурную схему исследований.

3. Осциллограммы.

4. Таблицы и графики результатов измерений.

Контрольные вопросы

1. Изобразить электрическую схему балансного синхронного детек­тора и объяснить принцип её действия.

2. Изобразить электрическую схему кольцевого синхронного детек­тора и объяснить принцип её действия.

3. Изобразить структурную схему синхронного детектора и пояснить, почему в её состав входят умножитель и фильтр НЧ.

4. Как влияет форма АЧХ ФНЧ на АЧХ синхронного детектора?

5. Почему частота колебаний на выходе синхронного детектора равна разности частот колебаний на входах?

6. Что такое фазовая чувствительность синхронного детектора?

7. Почему уровень несущего колебания AM сигнала не влияет на уровень НЧ сигнала на выходе синхронного детектора?

8. Как происходит процесс синхронного детектирования AM сигна­лов?

9. Как происходит процесс синхронного детектирования БМ сигна лов?

10. Почему изменяется фаза НЧ колебания на выходе синхронного детектора при изменении фазы опорного ВЧ колебания от 0° до 180°?

11. Почему при φ₁ =90° напряжение на выходе синхронного детекторе равно нулю?

12. Какой детектор лучше с точки зрения качества детектирования: амплитудный или синхронный?

13.Как получить опорное ВЧ колебание для работы синхронного де­тектора?

14. Как происходит процесс синхронного детектирования телеграф­ных сигналов с AT, ЧТ, ФТ?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.

УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ.

Цель работы: изучить возможность увеличения частоты гар­монических колебаний в целое число раз в нелинейных цепях с из­бирательной нагрузкой; приобрести навыки экспериментального ис­следования нелинейных избирательных цепей при безинформационых преобразованиях сигнала.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: