Исследование амплитудного спектра радиосигналов

Лабораторная работа  № 1.1

ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО СПЕКТРА РАДИОСИГНАЛОВ

Спектром сигнала s(t) называется функция, представляющая данный сигнал на оси частот. В общем случае это комплексная функция S(w), связанная с сигналом прямым и обратным преобразованиями Фурье:

Модуль функции S(w) называется амплитудным спектром сигнала, аргумент – фазовым спектром. Радиосигналом называется сигнал вида , где огибающая и фаза - функции с шириной спектра, много меньшей несущей  частоты .Спектры периодических сигналов , а также радиосигналов с периодической огибающей являются дискретными функциями частоты  с интервалом между  составляющими . Для таких сигналов обратное преобразование Фурье представляется суммой вида     или , которая называется рядом Фурье. Графические изображения (в виде гистограммы)  вещественных коэффициентов  и на оси частот называются амплитудной и фазовой спектральными диаграммами сигнала.

Порядок выполнения лабораторной работы

Перед началом измерений проверить схему соединений: генератор Г3-118 подключён к гнезду «Вход Г3-34» лабораторной установки, генератор Г4-18 (или GFG-8219) – к гнезду «Вход Г4-18», осциллограф GOS-620 подключён к гнезду «Модулированный сигнал», милливольтметр В3-38 – к гнезду «Выход».

Задание 1. Измерение частоты гармонического колебания на входе и выходе анализатора спектра

1.1  Включить питание лабораторной установки, генератора Г4-18 (или GFG-8219)  и осциллографа. Тумблер Т2 установки переключить в положение «АМ». Получить на экране осциллографа осциллограмму гармонического колебания в удобном для наблюдения масштабе. Зарисовать осциллограмму. Измерить период колебания , определить частоту (см. рис.1)

 

            Рис.1.Гармоническое колебание и его амплитудная спектральная диаграмма

1.2  Перенести кабель с входа осциллографа на вход «А» частотомера Ч3-34 (Ч3-33, Ч3-35). Включить питание частотомера. Измерить частоту . Вновь подключить кабель к входу осциллографа.

1.3  Включить питание генератора Г4-18 (GFG-8219), выполняющего в установке функцию внешнего гетеродина. Перенести кабель входного сигнала осциллографа с гнезда «Модулированный сигнал» на «Выход» лабораторной установки. Плавно изменяя частоту генератора в диапазоне 20030 кГц (частота генератора Г4-18 контролируется частотомером), добиться максимальной амплитуды сигнала на экране осциллографа. Записать частоту гетеродина . Измерить частоту выходного сигнала с помощью частотомера, перенеся кабель с входа осциллографа к входу частотомера. Записать частоту  выходного сигнала, которая совпадает с центральной частотой полосы пропускания фильтра в составе анализатора спектра. Проверить выполнение равенства .

Задание 2. Измерение коэффициента прохождения гармонического колебания через анализатор спектра

Включить питание милливольтметра В3-38. Измерить с помощью милливольтметра и записать действующие значения напряжения на входе и на выходе анализатора спектра. Подсчитать коэффициент прохождения .

Задание 3. Исследование амплитудного спектра амплитудно-модулированного   (АМ) сигнала при однотональной модуляции

3.1  Включить питание генератора Г3-118, установить частоту колебания 20 кГц. Вновь Подключить вход  осциллографа к гнезду «Модулированный сигнал». Установить амплитуду синусоидального модулирующего колебания, вырабатываемого генератором, при которой  для модулированного сигнала  (рис.2). Зарисовать осциллограмму, определить и записать значения параметров А_max, A_min, Т_у модулированного  сигнала.

           Рис.2. АМ-радиосигнал при однотональной модуляции и его амплитудная спектральная диаграмма

3.2  Подключить вход осциллографа к гнезду «Выход» установки. Перестраивая частоту гетеродина выше и ниже найденной в п.1.3 частоты , добиться получения на выходе анализатора спектра максимальной амплитуды  трёх гармонических составляющих АМ-сигнала. Соответствующие значения частот гетеродина и действующих значений выходного напряжения, измеренных с помощью милливольтметра В3-38, записать в таблицу 1 (2-я и 4-я строки заполняются при оформлении отчёта).

Таблица 1

, кГц
, кГц
, мВ
,мВ

Задание 4. Исследование амплитудного спектра периодической последовательности радиоимпульсов

4.1  Переключить тумблер Т2 в положение «Импульсная модуляция», тумблер Т1 в положение «Короткие импульсы». Вход осциллографа подключить к гнезду «Модулированный сигнал». Регулируя амплитуду генератора управляющего сигнала Г3-118, установить длительность радиоимпульса 10 мкс (рис. 3).

Рис.3. Сигнал в виде последовательности прямоугольных радиоимпульсов и его   амплитудная спектральная диаграмма

Зарисовать осциллограмму, определить и записать значения параметров сигнала.

4.2  Подключить вход осциллографа к гнезду «Выход» установки. Перестраивая частоту гетеродина выше и ниже найденной в п.1.3 частоты , добиться получения на выходе анализатора спектра максимальной амплитуды одиннадцати гармонических составляющих сигнала, соответствующих главному лепестку спектра. Результаты измерений записать в таблицу 2, аналогичную по форме таблице 1:

Таблица 2

, кГц
, кГц
, мВ
, мВ

По завершению измерений привести установку в исходное состояние. Выключить питание приборов и установки.