ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА Лаба по ТПС 3
.docx
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Петербургский государственный университет путей сообщения
Императора Александра I»
(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»
Кафедра «Электрическая связь»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Теория передачи сигналов»
ТЕМА РАБОТЫ
«ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА»
Выполнил студент группы
Проверил:
Санкт-Петербург
2022
Цель работы: Знакомство с основными методами исследования характеристик амплитудного детектора, а также приобретение практических навыков выполнения измерений его основных параметров и характеристик.
Ход работы:
Схема
амплитудного детектора (простейшего
демодулятора) сигнала представлена на
рис. 1. Принцип работы схемы заложен в
отсечке отрицательной полуволны
модулированного сигнала и интегрирования
его с помощью, интегрирующей RC-цепи.
Рисунок 1 – Исследуемая схема амплитудного детектора
Измерения проводятся при разном напряжении смещения Uw (далее Есм). На каждом Есм меняется индекс модуляции М входного сигнала (3 индекса модуляции). Также для каждого индекса модуляции проводится снятие осциллограмм выходного сигнала при каждом значении емкости (от 0 до 300 нФ). Также рассчитывается коэффициент передачи сигнала по формуле
,
где U0 – постоянная составляющая входного сигнала, Um – амплитуда выходного сигнала с амплитудного детектора (демодулятора).
Снятие осциллограмм при 3 модуляциях и Есм= 0 В при М =0.5
Рисунок 2 – С = 0 нФ
Рисунок 3 – С = 3 нФ
Рисунок 4 - С = 15 нФ
Рисунок 5 – С = 30 нФ
Рисунок 6 – С = 300 нф
Снятие осциллограмм при 3 модуляциях и Есм= 0 В при М =0.25
Рисунок 7 - С = 0 нФ
Рисунок 8 – С = 3 нФ
Рисунок 9 – С = 15 нФ
Рисунок 10 - С= 30 нФ
Рисунок 11 - С=300 нФ
Снятие осциллограмм при 3 модуляциях и Есм= 0 В при М =0.9
Рисунок 12 - С=0 нФ
Рисунок 13 - С=3 нФ
Рисунок 14 - С=15 нФ
Рисунок 15 - С=30 нФ
Рисунок 16 - С=300 нФ
Снятие осциллограмм при 3-х модуляциях и Есм=2 В при М = 0.6
|
|
Рисунок 17 - Входной и выходной сигнал при С=0 нФ, Кп=1
Рисунок 18 - Выходной сигнал С=3 нФ, Кп=2 |
Рисунок 19 - Выходной сигнал С=300 нФ, Кп=1,5 |
Снятие осциллограмм при 3-х модуляциях и Есм=2 В при М = 0.8
|
|
Рисунок 20 - Входной и выходной сигнал при С=0 нФ, Кп=1
Рисунок 21 - Выходной сигнал С=3 нФ, Кп=1,4 |
Рисунок 22 - Выходной сигнал С=30 нФ, Кп=1,4 |
Рисунок 23 - Выходной сигнал С=300 нФ, Кп=1,4
Снятие осциллограмм при 3-х модуляциях и Есм=2 В при М = 0.45
|
|
Рисунок 24 - Входной и выходной сигнал при С=0 нФ, Кп=1
Рисунок 25 - Выходной сигнал С=3 нФ, Кп=1,4 |
Рисунок 26 - Выходной сигнал С=30 нФ, Кп=1,4 |
Рисунок 27 - Выходной сигнал С=300 нФ, Кп=1,4
Снятие характеристики детектирования I = f(Uw)
Характеристика снимается при действии немодулированных колебаний, получаемых от встроенного генератора.
Переключатель С находится в положении 15 нф.
Таблица 1
Uw, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
I, мкА |
95 |
85 |
80 |
72 |
70 |
62 |
56 |
52 |
46 |
40 |
35 |
Uw, В |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
4,0 |
|
I, мкА |
32 |
22 |
16 |
14 |
9 |
6 |
4 |
2 |
1 |
0 |
|
Характеристика детектирования в MATLAB
По полученным данным строится характеристика I = f(Uw).
x = [0:0.2:4.]
y = [95, 85, 80, 72, 70, 62, 56, 52, 46, 40, 35, 32, 22, 16, 14, 9, 6, 4, 2, 1, 0]
plot(x,y,'o-');
grid on;
I,
мА
Uw,
В
Рисунок 29 - Характеристика детектирования I=f(Uw)
Получение амплитудной характеристики Uвых = f(Uвх)
Характеристика снимается при изменении индекса модуляции встроенного генератора при трех значениях амплитуды несущего колебания и разных емкостях С (5, 15, 30, 300 нФ).
Таблица 2
Um = 150 мВ |
|||||
Uвх, мВ |
90 |
110 |
120 |
130 |
140 |
Uвых (без С) |
55 |
80 |
70 |
80 |
80 |
Uвых (5 нФ) |
32 |
60 |
70 |
80 |
75 |
Uвых (15 нФ) |
50 |
55 |
60 |
70 |
55 |
Uвых (30 нФ) |
40 |
50 |
50 |
50 |
50 |
Uвых (300 нФ) |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
Um = 200 мВ |
|||||
Uвх, мВ |
120 |
130 |
140 |
150 |
170 |
Uвых (без С) |
110 |
120 |
128 |
140 |
140 |
Uвых (5 нФ) |
75 |
90 |
100 |
105 |
110 |
Uвых (15 нФ) |
80 |
90 |
90 |
90 |
100 |
Uвых (30 нФ) |
80 |
80 |
85 |
90 |
98 |
Uвых (300 нФ) |
75 |
80 |
80 |
85 |
90 |
Um = 600 мВ |
|||||
Uвх, мВ |
418 |
440 |
450 |
507 |
575 |
Uвых (без С) |
160 |
175 |
173 |
200 |
216 |
Uвых (5 нФ) |
125 |
157 |
175 |
212 |
216 |
Uвых (15 нФ) |
95 |
123 |
131 |
162 |
241 |
Uвых (30 нФ) |
81 |
88 |
93 |
110 |
112 |
Uвых (300 нФ) |
80 |
85 |
87 |
95 |
96 |
Построение амплитудных характеристик в MATLAB
По полученным данным построим характеристику Uвых = f(Uвх)
Рисунок 31 – Амплитудная характеристика при Um = 150мВ
Рисунок 32 – Амплитудная характеристика при Um = 200мВ
Рисунок 33 – Амплитудная характеристика при Um = 600мВ
Вывод
В ходе данной лабораторной работы были получены входные и выходные сигналы демодулятора (амплитудного детектора) при разном индексе модуляций и разных значениях напряжения смещения Есм.
Для каждого режима работы были получены осциллограммы при четырех значениях емкости С (5, 15, 30, 300 нФ) и С = 0, а также рассчитан коэффициент передачи по формуле .
Была получена зависимость I = f(Uw), по значениям которой был построен соответствующий график зависимости Matlab.
Также были сняты амплитудные характеристики демодулятора при разных значениях амплитуд несущего колебания и построены соответствующие графики зависимости Uвых = f(Uвх) в Matlab.
В ходе данной работы были приобретены знания о работе демодулятора а также практические навыки при построении графиков в программном пакете Matlab.