ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

модуляции

Вых. ЧМ генератора

Рис. 9. Структурная схема лабораторной установки ЧД

Структурная схема установки, состоящей из трех блоков и ЧМ -гене- ратора, приведена на рис. 9. Для формирования частотно-модулированного колебания используется встроенный ЧМ-генератор. Генератор построен на

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

основе двухкаскадного транзисторного усилителя с положительной обратной связью. В коллекторную цепь первого транзистора включен параллельный контур, и перестройка частоты генерации происходит с помощью изменения емкости варикапов, входящих в контур. Положительная обратная связь осуществляется через второй транзистор, включенный в режиме эмиттерного повторителя между коллектором и эмиттером первого транзистора. Регулировка частоты генерации происходит с помощью переменного резистора «Установка частоты». В лабораторной установке предусмотрена возможность изменения уровня напряжения, подаваемого на варикапы («Смещение»), и значения частоты на выходе ЧМ -генератора («Вых. ЧМ-генератора»). Кроме того, предусмотрена возможность регулировки амплитуды ЧМ-сигнала («Уровень ЧМ-сигнала») на выходе ЧМ -генератора. Для измерения коэффициента передачи частотного детектора предусмотрено подключение к ЧМгенератору внешнего генератора звуковых частот («Сигнал модуляции»).

Блок I служит для исследования характеристик частотного детектора с преобразованием частотной модуляции в амплитудную на основе расстроенного контура и диодного детектора (рис. 9). Выход диодного детектора через согласующий усилитель Ус подключен к выходу лабораторной установки («Выход ЧМ-детектора»). Для экспериментальных исследований зависимости формы детекторной характеристики от величины добротности избирательной цепи в лабораторной установке предусмотрено подключение к контуру LС (рис. 9) шунтирующих резисторов R1 = 5,6 кОм и R2 = 10 кОм.

Блок II позволяет проводить исследования характеристик частотного детектора с фазовым преобразованием частотной модуляции на основе фазового детектора с одиночным контуром, выполненного на ИМС К174УР4. Сигнал с выхода ЧМ-генератора поступает на вход амплитудного ограничителя, входящего в состав ИМС. Так же как и в блоке I, к избирательному контуру LС возможно подключение шунтирующих резисторов R1 = 430 Ом, R2 = 1,2 кОм. Через согласующий усилитель Ус выход ИМС К174УР4 подключен к выходу лабораторной установки.

Блок III предназначен для экспериментальных исследований дробного частотного детектора.

Соединение лабораторной установки с контрольно-измерительной и вспомогательной аппаратурой показано на рис. 10. Источники питания ±12 В подключаются к разъему, расположенному на задней стенке корпуса установки. К выходу «Смещение» подключен милливольтметр постоянного тока. С его помощью происходит исследование модуляционной характеристики встроенного ЧМ-генератора. Генератор звуковых частот подключается к входу ЧМгенератора «Сигнал модуляции». Контроль частоты и уровня ЧМ-сигнала осуществляется цифровым частотомером и милливольтметром переменного тока, подключенными к коаксиальному разъему «Выход ЧМ-генера-тора». К выходу частотного детектора «Выход ЧМ-детектора» подключены осциллограф и вольтметр универсальный, предназначенный для измерения напряжений переменного и постоянного тока. С его помощью происходит измерение постоянной составляющей напряжения на нагрузке детектора и переменной со-

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

ставляющей. Изменение добротности контуров LС (блоки I и II) осуществляется за счет подключения к ним шунтирующих резисторов R1 и R2. При этом подключение резисторов R1 и R2 происходит путем нажатия соответствующей кнопки. Допускается одновременное включение кнопок R1 и R2.

Рис. 10. Схема подключения лабораторной установки к вспомогательной и контрольно-измерительной аппаратуре

Выбор одного из блоков для проведения экспериментальных исследований происходит с помощью кнопочного переключателя блоков I, II, III (рис. 9, рис.10, «Тип детектора»). При этом включение требуемого блока производится нажатием соответствующей кнопки при отжатых кнопках двух других блоков.

Порядоквыполненияработы

Ознакомившись с описанием контрольно-измерительной аппаратуры, входящей в экспериментальную лабораторную установку, включить приборы и установку нажатием кнопки «Вкл.» (рис. 10). После этого провести следующие измерения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

1.Получить зависимость частоты на выходе ЧМ-генератора от напряжения смещения при отсутствии внешней гармонической модуляции. С помощью потенциометра «Уровень ЧМ-сигнала» установить эффективное зна-

чение Uc = 450–550 мВ. Изменяя напряжение смещения Uсм с помощью потенциометра «Установка частоты» в пределах от 1 до 12 В, измерить значения

частоты fc сигнала на выходе ЧМ-генератора. Результаты занести в таблицу и построить график.

2.Для частотного детектора, выполненного на основе расстроенного контура и диодного детектора (блок 1), получить зависимость выходного на-

пряжения Uвых (постоянной составляющей на нагрузке частотного детектора) от изменения мгновенной частоты сигнала при отсутствии внешней гармони-

ческой модуляции. Установить эффективное значение Uс = 450–550 мВ. Изменение частоты fс производить с помощью потенциометра «Установка частоты» в диапазоне от 2 300 до 2 850 кГц. Измерения провести для четырех случаев:

–шунтирующие резисторы R1 и R2 отключены;

–подключен резистор R1;

–подключен резистор R2;

–подключены резисторы R1 и R2.

Результаты занести в таблицы и построить графики Uвых = f(fc) для различных значений R1 и R2.

3.Для частотного детектора, выполненного на основе фазового детектора с одиночным контуром (блок II), получить зависимость выходного на-

пряжения Uвыx от изменения мгновенной частоты сигнала при отсутствии внешней гармонической модуляции. Установить эффективное значение

Uс = 450–550 мВ. Изменение частоты fс производить с помощью потенциометра «Установка частоты» в диапазоне от 2 200 до 2 900 кГц. Измерения провести для четырех случаев:

–шунтирующие резисторы R1 и R2 отключены;

–подключен резистор R1;

–подключен резистор R2;

–подключены резисторы R1 и R2.

Результаты занести в таблицы и построить графики Uвых = f(fc) для различных значений R1 и R2.

4.Для дробного частотного детектора (блок III) получить зависимость

выходного напряжения Uвых от изменения мгновенной частоты сигнала при отсутствии внешней гармонической модуляции. Установить эффективное

значение Uc = 450–550 мВ. Изменение частоты fс производить с помощью потенциометра «Установка частоты» в диапазоне от 2 200 до 2 900 кГц. Результаты занести в таблицу и построить график Uвых = f(fc).

5.Получить зависимость эффективного значения напряжения UΩ на выходе частотного детектора (блок I) от частоты внешней модуляции F. С помощью потенциометра «Установка частоты» установить частоту несущего

колебания fс = 2 650 кГц. Эффективное значениеUс выбрать равным 450–550 мВ. Измерения провести при отключенных шунтирующих резисторах R1 и R2.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Изменяя частоту внешней модуляции F от 40 Гц до 16 кГц, получить зависимость UΩ = f(F). Результаты занести в таблицу и построить полученную зависимость.

6.Определить зависимость эффективного значения напряжения UΩ на выходе частотного детектора (блок II) от частоты внешней модуляции F.

Спомощью потенциометра «Установка частоты» установить частоту несуще-

го колебания fс = 2 550 кГц. Эффективное значение Uc выбрать равным 450–550 мВ. Измерения провести при отключенных шунтирующих резисторах R1 и R2. Изменяя частоту F внешней модуляции от 40 Гц до 12 кГц, по-

лучить зависимость UΩ = f(F). Результаты занести в таблицу и построить график зависимости.

7.Получить зависимость эффективного напряжения UΩ на выходе дробного частотного детектора (блок III) от частоты внешней модуляции F. С помощью потенциометра «Установка частоты» установить частоту несущего коле-

бания fc = 2 650 кГц. Эффективное значение Uc выбрать равным 450–550 мВ. Изменяя частоту F внешней модуляции от 40 Гц до 10 кГц, получить зависимостьUΩ = f(F). Результаты занести в таблицу и построитьграфик зависимости.

типов частотных детекторов. Эффективное значение Uс выбрать равным 450–550 мВ. Установить частоту внешней модуляции F = 1 кГц.

8.1.Для частотного детектора (блок I) установить частоту несущего

колебания fc = 2 650 кГц и, изменяя эффективное значение внешнего модулирующего напряжения(UΩ)вх в пределах от 100до 700 мВ через интервал 100мВ, получить зависимость UΩ = f((UΩ)вх).

8.2.Для частотного детектора (блок II) установить частоту несущего

колебания fc = 2 550 кГц и, изменяя эффективное значение внешнего модулирующего напряжения (UΩ)вх в пределах от 100 до 900 мВ через интервал 100 мВ, получить зависимость UΩ = f((UΩ)вх).

8.3.Для дробного частотного детектора (блок III) установить частоту

несущего колебания fс = 2 650 кГц и, изменяя эффективное значение внешнего модулирующего напряжения (UΩ)вх в пределах от 100 до 800 мВ через интервал 100 мВ, получить зависимость UΩ = f((UΩ)вх).

дуляционной характеристике ЧМ-генератора для каждого значения (UΩ)вх определить значение девиации частоты ∆fm . Подставляя эти значения в выр а-

типов частотных детекторов занести в таблицы и построить графики зависимостей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Расчетноезадание

Рассчитать и построить (в координатах Uвых, f) детекторную характеристику ЧД со связанными контурами. Резонансные частоты контуров f01 = f02 = 6,5 МГц. Коэффициент передачи ограничителя равен 2. Коэффициент передачи диодной части схемы 0,6. Амплитуда сигнала на входе ограничителя 0,1 В. Остальные исходные данные принять по табл. 8.

Таблица 8

Содержаниеотчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1.Наименование и цель работы.

2.Структурные схемы и краткое описание принципов работы исследуемых частотных детекторов.

3.Результаты измерений для трех типов частотных детекторов.

3.1.Таблицы с результатами измерений и экспериментальная зависимость модуляционной характеристики ЧМ-генератора.

3.2.Для частотного детектора, выполненного на основе расстроенного контура и диодного детектора – таблицы с результатами измерений и экспериментальные зависимости детекторной характеристики для четырех случаев:

–шунтирующие резисторы R1 и R2 отключены;

–подключен резистор R1;

–подключен резистор R2;

–подключены резисторы R1и R2.

3.3.Для частотного детектора, выполненного на основе фазового детектора с одиночным контуром – таблицы с результатами измерений и экспериментальные зависимости детекторной характеристики для четырех случаев:

–шунтирующие резисторы R1 и R2 отключены;

–подключен резистор R1;

–подключен резистор R2;

–подключены резисторы R1и R2;

3.4.Для дробного частотного детектора – таблицы с результатами измерений и экспериментальная зависимость детекторной характеристики.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

3.5.Таблицы с результатами измерений и экспериментальные зависимости частотных характеристик трех типов детекторов при отключенных шунтирующих резисторах R1и R2.

3.6.Таблицы с результатами измерений и экспериментальные характе-

детекторов при отключенных шунтирующих резисторах R1 и R2. 4. Анализ полученных результатов.

4.1.Объяснение характера зависимостей Uвых = f (∆ω).

4.2.Анализ частотных свойств детекторов.

4.3.Сравнение коэффициентов передачи различных типов детекторов.

Контрольныевопросыизадания

1.Каково назначение частотного детектора в устройствах приема и обработки сигналов?

2.Перечислить основные характеристики частотных детекторов.

3.Какие типы частотных детекторов известны?

4.Чем определяется крутизна детекторной характеристики в частотном детекторе на расстроенном контуре и диодном детекторе?

5.На каком принципе основано действие балансного частотного детектора на расстроенных контурах?

6.Какие факторы определяют степень нелинейности детекторной характеристики?

7.Каков принцип действия частотных детекторов с фазовым преобразованием частотной модуляции?

8.Почему в дробном частотном детекторе практически отсутствует зависимость уровня выходного сигнала от паразитной амплитудной модуляции входного сигнала?

9.Нарисовать схему и объяснить принцип действия амплитудного ограничителя на двух транзисторах с эмиттерной связью.

10.Построить и объяснить график спектральной плотности мощности процесса на выходе амплитудного ограничителя, если на входе действует флуктуационная помеха с постоянной спектральной плотностью мощности в полосе пропускания УПЧ.

11.Построить график спектральной плотности мощности процесса на выходе ЧД, если на входе действует немодулированный сигнал и флуктуационная помеха с постоянной спектральной плотностью мощности в полосе пропускания УПЧ. Соотношение сигнал/шум больше единицы.

12.Построить график спектральной плотности мощности процесса на выходе ЧД, если на входе действует немодулированный сигнал и флуктуационная помеха с постоянной спектральной плотностью мощности в полосе пропускания УПЧ. Соотношение сигнал/шум меньше единицы.