Учебное пособие 800161

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра систем информационной безопасности

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам № 5–9 по дисциплине «Теория радиотехнических сигналов»

для студентов специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» очной формы обучения

Воронеж 2014

Составление отчета

Отчеты по лабораторной работе выполняются в тетради или на листочках и хранятся до окончания цикла лабораторных работ. По окончании цикла отчеты сдаются преподавателю на кафедру.

Отчет должен содержать:

1)краткое содержание теории исследуемых процессов,

атакже необходимые предварительные расчеты и графики;

2)блок-схему лабораторного макета и функциональные схемы отдельных экспериментов;

3)результаты экспериментов в табличной и графической форме;

4)подробные графики выполнения отдельных экспериментов по указанию преподавателя;

5)основные выводы по лабораторной работе, включающие в том числе анализ расхождения теоретических и экспериментальных данных.

На осциллограммах должны быть проведены оси координат и указаны масштабы времени и уровни сигналов.

Небрежно составленный отчет может явиться причиной, по которой студент не получит зачета по выполненной работе.

2

Лабораторная работа №5 Прохождение амплитудно-модулированных колебаний

и радиоимпульсов через избирательную цепь

Цель лабораторной работы заключается в экспериментальном изучении характера искажений, возникающих при прохождении АМ-колебаний и радиоимпульсов через линейную избирательную цепь (резонансный транзисторный усилитель, работающий в режиме усиления малых сигналов).

Теоретические сведения

Для изучения характера искажения при прохождении АМ-колебаний и радиоимпульсов через резонансный транзисторный усилитель важно знать амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики этой избирательной цепи. Одноконтурный резонансный усилитель может быть представлен в виде схемы замещения (рис. 1).

Рис. 1. Одноконтурный резонансный усилитель

На схеме замещения SE1 – зависимый источник тока; Ri

– внутреннее сопротивление источника; L и С – соответственно индуктивность и емкость колебательного контура в коллекторной цепи и Rш – сопротивление резистора нагрузки. Передаточная функция для рассмотренной модели резонансного усилителя имеет вид:

3

Здесь принято

Если обозначить через к постоянную времени контура резонансного усилителя (с учетом проводимости активного элемента)

4

можно рассматривать как нормированную АЧХ одноконтурного усилителя (рис. 2), а аргумент

как ФЧХ (без учета не зависящего не зависящего от частоты сдвига ).

Рис. 2. АЧХ одноконтурного усилителя

Относительная полоса пропускания резонансного усилителя определяется по ослаблению амплитуды на границах

будучи выраженной через обобщенную расстройку аэкв, она равна 2. Для перехода от безразмерной относительной полосы

где Qэкв – добротность нагруженного контура. Выражение (5.7) позволяет найти Qэкв, если известна резонансная частота и расстройка 0, при которой выходное напряжение уменьшается до значения 0,707 Евых max. Пусть на вход резонансного усилителя подается АМ – колебание вида

5

где 0 – начальная фаза модулирующей функции, а 0 – начальная фаза несущего колебания. При использовании (5.4) напряжение на выходе резонансного усилителя будет иметь вид [1]

где

0 = arctg к = arctg aэкв.

Первое слагаемое в фигурных скобках определяет вынужденное, а второе – свободное колебание. В стационарном режиме (при t >>к) выходное колебание имеет следующий вид:

Огибающая этого колебания отличается огибающей входного колебания тем, что:

1) глубина модуляции на выходе

2)

меньше, чем на входе; относительное уменьшение глубины модуляции (рис. 3)

6

Рис. 3. Относительное уменьшение глубины модуляции

3) огибающая на выходе отстает по фазе от огибающей выходного колебания на угол

0 = arctg aэкв = arctg (2Qэкв/р).

При расстройке, т.е. при 0 р, в выходном сигнале возникают хорошо видные биения. Действительно, если 0 ир не совпадают (рис. 4), а коэффициенты усиления боковых частот входного сигнала будут разные, что приведет к симметрии боковых частот в выходном сигнале.

Для случая симметрии боковых частот выходного сигнала (рис. 5) построена векторная диаграмма напряжений. На этой диаграмме вектор OD изображает несущее колебание, фаза которого запаздывает относительно фазы входной ЭДС Е0 (принятой равной нулю) на угол 0, (что соответствует положительной расстройке = 0 - р > 0). Амплитуда колебания верхней боковой частоты (вектор DС1) в данном случае значительно меньше амплитуды колебания нижней боковой частоты (вектор DC2). Длина равнодействующего вектора OF, изображающего результирующее колебание, изменяется по сложному закону, не совпадающему с гармоническим законом изменения огибающей ЭДС. Этим объясняется искажение формы

7

огибающей и возникновение паразитной фазовой модуляции колебания.

Рис. 4. Симметрия боковых частот в выходном сигнале

Рис. 5. Симметрия боковых частот в выходном сигнале

При подаче на резонансный усилитель с передаточной функцией (5.4) в момент t=0 гармонической ЭДС

e(t) = E0cos(0t + 0)

напряжение на его выходе определяется выражением (5.1)

8