АМ-модулятор, исследование АМ-сигнала. Зависимость полосы частот от индекса. Схема АМ-приемника. Спектр АМ сигнала на входе приемника

Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный Государственный Технический Университет

(ДВПИ им. Куйбышева)

Отчет по выполнению лабораторной работы:

«АМ-модулятор, исследование АМ-сигнала»

  Выполнил: студент группы Р-

Проверил: 

Владивосток 2006 г.

Задание:

1) Собрать АМ-модулятор

2) Изменяя константу модуляции от 0 до 1 с шагом 0,2 измерить отношение боковых полос к несущей частоте.

3) Изменить модулирующую частоту с 10 до 25 Гц, при этом измерить полосу частот.

4) Сделать модулирующий сигнал полосовым, с полосой частот от 5 до 50 Гц. Этот сигнал сделать в промежутке [-1;1]. Измерить полосу частот

5) Изменяя индекс частот определить зависимость полосы частот от индекса.

6) Собрать приемник АМ-сигнала: а)с выделенной огибающей; б)с когерентным приёмником. Сравнить их характеристики, добавив Band-Limited White Noise. Посчитать отношение сигнал/шум. Измерить полосу частот

Порядок выполнения работы:

Схема АМ-приемника:

Спектр АМ сигнала на входе приемника:

Схема работает следующим образом:

От блока Sine Wave поступает синусоидальный сигнал с частотой 10 Гц. На блоке Product  происходит перемножение синусоидального сигнала с константой, далее на блоке Sum происходит сложение с ещё одной константой и на блоке Product1 происходит очередное перемножение с синусоидальным сигналом частотой 100 Гц от блока Sine Wave1. Для просмотра спектра сигнала используется блок Spectrum analyzer. Так же используется осциллограф Scope для просмотра непосредственно самого сигнала.

Далее рассмотрим данную схему, добавив в неё белый Гауссовский шум:

Показания блока Spectrum analyzer и Scope таковы:

Рассмотрим принцип действия данной схемы:

В начале стоит блок Гауссовского шума мощностью 0,0001Вт. Далее стоит полосовой фильтр Баттерворта 6 порядка, пропускающий сигналы с частотами от 5 до 50 Гц. Блок Gain в данной схеме используется в качестве усилителя. Затем на блоке Product происходит перемножение с константой, а на блоке Sum сложение с блоком Constant1. Происходит перемножение с синусоидальным сигналом частотой в 100 Гц. Один из выводов идёт на осциллограф.

Осциллограмма выглядит изменённой, так как появился Гауссовский шум.

Второй вывод идёт на Spectrum analyzer:

В отличии от показаний блока Spectrum analyzer в первом случае, на этом спектре показании появились боковые помехи.

Далее рассмотрим схему АМ-передатчика сложенного с белым Гауссовским шумом:

В данной схеме появился блок Subsystem, который называется AM_per. Это и есть сам АМ-передатчик, схему которого мы рассматривали выше. АМ-передатчик складывается на блоке Sum с блоком Band-Limited White Noise мощностью 0,0001Вт. Наблюдаем результат на осциллографе:

и смотрим спектр данной схемы:

Далее рассмотрим схему сложения АМ-передатчика с блоком Band-Limited White Noise, который в свою очередь пропустили через блок Gain и полосовой фильтр Баттерворта 6 порядка (5-50Гц).

Показания осциллографа для данной схемы:

Вид спектра сигнала для данной схемы:

По графику можно определить что примерная ширина основного листка составляет 100-120 Гц.

Теперь рассмотрим принцип работы схемы измерителя:

Как уже было сказано выше, в блоке Subsystem находится наш АМ-передатчик. Принцип работы что с чем складывается и умножается можно понять по стрелкам. Я же просто опишу блоки, которые были использованы здесь и не были рассмотрены выше. Блок Math function позволяет проводить математические действия с сигналом. В данной схеме этот блок выполняет функцию возведения в квадрат (блоки Math function и Math function1) и логарифмировать по основанию 10 (блоки Math function2 и Math function3). Фильтр, который здесь использовался также является полосовым фильтром Баттерворта 6 порядка,но с частотами от 50 до 150Гц. Блок Display и позволяет нам наблюдать за всем происходящим процессом. Ниже приведены показания осциллографа:

И показания спектра сигнала:

Теперь рассмотрим АМ-приемник:

В данной схеме в состав блока izmer входит следующая схема:

На данной схеме представлено 2 приемника работающих с одним осциллографом. В верхней части схемы,мы видим приемник с огибающей. Схема этого приемника представлена ниже:

В верхней половине схемы блока izmer мы можем наблюдать ещё один блок, называемый umnojitel, схема которого представлена ниже:

В нижней части схемы также присутствуют блоки AM_per1 и Umnoj, которые не отличаются от соответствующих блоков в верхней части. Отличие верхней части от нижний заключается лишь в приёмниках. Как уже было сказано выше, в верхней части схемы стоит приёмник с огибающей, а в нижней части стоит когерентный приёмник. Схема работы такого (когерентного) приёмника показана ниже:

Как видно по схеме в обоих приёмниках используется низкочастотный фильтр Бесселя 6 порядка. На входе приёмника с огибающей подходит сигнал, от блока АМ_per сложенный с сигналом идущим от полосового фильтра Баттворта 6 порядка с частотами от 50 до 150Гц. В самом приемнике с огибающей стоит блок Saturation, пропускающий частоты от 0 до 100Гц. Далее стоит фильтр Бесселя низких частот и только потом сигнал идет на 1 вход осциллографа. В когерентном же приемнике на вход поступает сигнал от блока AM_per1 складывается сигналом идущим от полосового фильтра Баттворта 6 порядка с частотами от 50 до 150Гц. Внутри самого приемника происходит следующее: сигнал от входа 1 перемножается с синусоидальным сигналом частотой 100Гц. Далее сигнал идёт на 2 вход общего осциллографа. На третьем входе осциллографа показан сигнал, поступающий напрямую от блока AM_per. Ниже приведена осциллограмма блока Scope:

Для приемного тракта было определено соотношение сигнал/шум, что равно 3,4дБ. Ширина полосы равна 100-120Гц.

В случае приёмника с огибающей для отсечения полуволны был использован диод

В случае когерентного приёмника мы перемножили сигналы. С помощью анализа, на протяжении выполнения всей лабораторной работы мы выяснили, что когерентный приёмник требует соотношения сигнал/шум на 3 дБ меньше, следовательно мощноть можно уменьшить в 2 раза.