Исследование временных и спектральных характеристик АМ-сигналов и сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Красноярский Государственный Технический Университет

Лабораторная работа по РТЦиС №3

Исследование сигналов с амплитудной модуляцией.

выполнил:

студент гр. Р53-4 : Титов Д. С.

проверил:

Кашкин В. Б.

Красноярск 2005

Цель работы

Исследование временных и спектральных характеристик АМ-сигналов и сигналов с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ); физических процессов при модуляции и преобразование АМ-сигналов в линейных цепях.

Домашнее задание

C=1240∙10^-12Ф

L=0.65∙10^-3Гн

1.  Статические модуляционные характеристики транзистора.

U_бм1=0.4В

U_бм2=0.7В

U₀=0.67В

S=Δi/ΔU=1.72

Θ=arcos((U₀-U_б0)/U_бм

I_m=S∙U_бм∙(1-cos(Θ))

I₁=I_m∙α(Θ)

Uб,В	Iк,А	Θ1(Uб)	Θ2(Uб)	Im1	Im2	α1	α2	I11	I12
0	0	0	16,83498	0	0,0516	0	0,123454	0	0,00637
0,25	0	0	53,1301	0	0,4816	0	0,355946	0	0,171424
0,375	0	42,48111	65,07519	0,1806	0,6966	0,295109	0,414604	0,053297	0,288813
0,5	0,02	64,84934	75,94477	0,3956	0,9116	0,413597	0,458204	0,163619	0,417699
0,675	0,1	90,71622	90,40926	0,6966	1,2126	0,501686	0,500969	0,349475	0,607475
0,75	0,18	101,537	96,56243	0,8256	1,3416	0,522058	0,51387	0,431011	0,689408
0,875	0,38	120,8305	107,0291	1,0406	1,5566	0,536437	0,528858	0,558217	0,823221
1	0,57	145,5885	118,1271	1,2556	1,7716	0,524511	0,535942	0,658576	0,949475
1,125	0,78	180	130,5416	1,376	1,9866	0,5	0,534826	0,688	1,062485
1,25	1	180	145,9523	1,376	2,2016	0,5	0,524186	0,688	1,154047
1,375	1,1	180	180	1,376	2,408	0,5	0,5	0,688	1,204
1,5	1,18	180	180	1,376	2,408	0,5	0,5	0,688	1,204

Рабочие точки:

U_{б0 1}=0.66В

U_{б0 2}=0.72В

2.  Спектральные характеристики АМ и АИМ сигнала.

S_ам=Um∙(1+M∙cos(Ω∙t))∙cos(w₀∙t)=Um∙cos(w₀∙t)+M∙Um∙cos((Ω+w₀)∙t)/2+M∙Um∙cos((Ω-w₀)∙t)/2

S=Um∙(1+M∙cos(∙t)∙∑rect((t-n∙t)/τ)=

=Um∙(a₀/2+2∙∑An∙cos(n∙w₀∙t+θn)+∑An∙M∙(cos((n∙w₀+Ω)∙t)+cos((n∙w₀-Ω)∙t)

3.  Мощностные характеристики.

M₁=2/7        M₂=1/2

P₀₁=U_бм1²/2=0.08Вт

P₀₁=U_бм2²/2=0.245Вт

P_{пик 1}=(1+M₁)²∙P₀₁=(1+2/7)²∙0.08=0.132Вт

P_{пик 1}=(1+M₂)²∙P₀₂=(1+1/2)²∙0.245=0.551Вт

P_{ср 1}=(1+0.5∙M₁²)∙P₀₁=0.083Вт

P_{ср 2}=(1+0.5∙M₂²)∙P₀₂=0.276Вт

4.  Смоделированные сигналы.

1)  АМ-модуляция

2) АИМ-модуляция

Ход работы

1.  Статические модуляционные характеристики.

Uб0	Uкм1	Uкм2
0,2	0,5	1,2
0,3	1	2,05
0,4	1,75	2,6
0,5	2,4	2,7
0,6	2,5	2,7
0,7	2,55	2,6
0,8	2,55	2,55

Амплитудно-Частотнуая Характеристика резонансного усилителя.

Резонансная частота усилителя: Fрез ≈ 180 кГц.

Добротность:

Q=f_р/2∙Δf=18∙10⁴/10⁴=18

Резонансное сопротивление контура:

R_рез=Q∙p²∙ρ=18∙0.16∙724=2085Ом

АМ сигнал.

f_з=180кГц

f_м=1кГц                      

U_Ω=0.2В                     

U_бм=0.4В                    

Частота заполнения много больше модулирующей частоты, поэтому на осциллограме нельзя увидеть высокочастотные заполняющие колебания.

Динамические модуляционные характеристики.

f_з=180кГц

f_м=1кГц

UΩ	M1(UΩ)	M2(UΩ)
0,2	0,273	0,13
0,3	0,409	0,2
0,4	0,506	0,294
0,5	0,618	0,353
0,6	0,696	0,42
0,7	0,768	0,471

По графику видно, что при увеличении амплитуды модулирующего напряжения, коэфициент модуляции возрастает.

Для получения АИМ высокочастотное заполнение сделаем прямоугольной формы.

АИМ сигнал.

f_з=180кГц

f_м=1кГц                      

U_Ω=0.35В                   

U_бм=0.7В

М=50%

Частота заполнения много больше модулирующей частоты, поэтому на осциллограме нельзя увидеть высокочастотные заполняющие колебания

АИМ сигнал.

f_з=180кГц

f_м=10 кГц                   

U_Ω=0.35В                   

U_бм=0.7В

М=50%

Когда частота заполнения соизмерима с модулирующей частотой, на осциллограме можно увидеть высокочастотные заполняющие колебания

Зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего сигнала:

fΩ,кГц	M
1	0,14
1,5	0,095
2	0,082
2,5	0,06
3	0,047

Вывод: в ходе лабораторной работы были получены статические и динамические модуляционные характеристики резонансного усилителя и его АЧХ. Также были получены осциллограммы сигналов. Опытным путём было выявлено, что с увеличением частоты модулирующего сигнала происходит уменьшение коэффициента модуляции.