Для выполнения лабораторной работы имеется компьютерный (программный) генератор следующих модулированных колебаний.

h Однотональное амплитудно-модулированное колебание (АМК) с переменными: коэффициентом модуляции М, частотами f₀ - несущего колебания и F - модулирующего сигнала.

iРадиоимпульсы (РИ) с прямоугольной огибающей, переменные: частота заполнения f₀, число периодов в импульсе N, период повторения радиоимпульсов T_П.

h Однотональное частотно-модулированное колебание (ЧМК) с переменными параметрами: f₀, f, B (или индекс модуляции m и девиация частоты f_д).

h Фазоманипулированное колебание (ФМПК), переменные: частота заполнения f₀, длительность t_И и период T_П управляющего прямоугольного сигнала.

h Частотно-манипулированное колебание (ЧМПК) с опорной частотой f₀=f_p и с манипулируемыми частотами f₁ и f₂.

h Линейно-частотное модулированное колебание (ЛЧМ) с изменяющейся длительностью (периодом) t_И =T модулирующего пилообразного сигнала и двойной девиацией частоты 2f_д .

В компьютере заложены модели следующих узкополосных фильтров.

h Параллельный колебательный контур с изменяющейся добротностью и резо-нансной частотой, фильтру присвоен номер 1М.

h Связанные колебательные контуры с фактором связи А = var (фильтр 2М).

h Полосовой фильтр с изменяющейся полосой пропускания и центральной час-тотой f_Ц (фильтр 3М).

Радиотехнический стенд содержит следующие реальные устройства, исполь-зуемые в этой лабораторной работе.

h Линейный резонансный усилитель (точнее, нелинейный резонансный усили-тель в линейном режиме) с нагрузкой в виде одноконтурного резонансного фильт-ра (f_p = 100кгц) и двух связанных контуров с регулируемым фактором связи Ає (0…2). Фильтры имеют номера 1Ф и 2Ф.

h Активный полосовой фильтр с центральной частотой f_Ц = 100 кгц, номер фильтра 3Ф.

А. Амплитудно-модулированные (манипулированные) колебания

3.1. Для заданных параметров фильтров (табл. П8.1) получите АЧХ и ФЧХ трех узкополосных фильтров: одиночного контура (1М) двух связанных контуров (2М) и полосового фильтра (3М). Получите распечатки этих характеристик.

3.2. Пропустите через фильтры 1М и 2М (поочередно) однотональное АМК с заданными параметрами (табл. П8.2), причем f₀=f_р, сравните спектры входного и выходного колебания, измерьте М_ВЫХ и оцените относительное изменение коэффициента модуляции в обоих случаях.

Пропустите теперь тот же сигнал через фильтр 1М, причем f₀ ¹ f_p (см. табл. П8.1). Попытайтесь обнаружить по осциллограмме и спектрограмме выходного сигнала эффект паразитной угловой модуляции. Материалы наблюдений и результат (вывод) отразите в отчете.

3.3. Выполните передачу заданного радиоимпульса (табл. П8.1) через фильтры 1М и 3М при f₀ = f_p = f_Ц. измените добротность в фильтре 1М и убедитесь в изменении огибающей выходного радиоимпульса. Распечатайте результат. При оформлении отчета свяжите скорость роста огибающей выходного сигнала с добротностью фильтра.

3.4. Измените f₀ в соответствии с табл. П8.1 с тем, чтобы f₀ ¹ f_p, и пропустите радиоимпульс через 1М. Измерьте частоту биения в огибающей выходного радиоимпульса и свяжите ее с частотой рассогласования Df = | f₀ - f_p |.

3.5. Подключите радиотехнический стенд к компьютеру. Программно управляя адаптером, вставленным в системную шину ПЭВМ , получите АЧХ и ФЧХ реальных фильтров 1Ф, 2Ф и 3Ф. Распечатайте полученные характеристики.

3.6. Выполните передачу исследованного в п. 3.2 АМК через реальные фильтры 1Ф и 2Ф при f₀ = f_Р . Оцените изменение коэффициента модуляции в выходном сигнале. Сравните результаты с п 3.2, объясните возможные расхождения.

3.7. Пронаблюдайте воздействие радиоимпульса на связанные контуры (фильтр 2Ф) при совпадающих и несовпадающих частотах f₀ и f_Р , а также при изменении связи А. При составлении отчета приведите обсуждение этих наблюдений.

Б. Колебания с угловой модуляцией (манипуляцией)

3.8. Изучите воздействие заданного ФМПК (табл. П8.2) на фильтр 1М при f₀ =f_Р и

f₀ ¹ f_Р . Последний вариант выведите на принтер. При исследованиях получите отдельно реакции фильтра а₁(t) и а₂(t), а затем их сумму (см. прил. П8.1). Зафиксируйте момент времени t₀ изменения фазы в выходном колебании и сравните его с вычисленными по параметрам фильтра.

3.9. Пропустите однотональный ЧМК (табл. П8.2)через фильтр 1М и получите эффект паразитной амплитудной модуляции. Измерьте коэффициент этой модуляции.

3.10. Исследуйте прохождение ЧМПК (табл. П8.2) через фильтр 1М. Получите отдельно отклики фильтра на радиоимпульсы с частотой f₁ и f₂, а затем их сумму. При составлении отчета дайте расшифровку суммарной осциллограммы.

Получите спектрограмму ЧМПК на входе и выходе фильтра. При составлении отчета проведите их обсуждение.

3.11. Исследуйте прохождение ЛЧМ - сигнала на фильтр 1М при двух значениях длительности пилообразного импульса (Т₁ или Т₂) (табл. П8.2). Сравните огибающую выходного ЛЧМ - сигнала с АЧХ фильтра 1М. Распечатайте данные экрана.

Пропустите ЛЧМ колебание через реальные фильтры 1Ф, 2Ф при одном из значений длительности импульса (Т₁ или Т₂). Сравните отклики этих фильтров (точнее огибающие откликов) с их АЧХ (см.П3.5).

В отчете отметьте обнаруженные искажения в выходном ЛЧМ - сигнале. Измерьте частоту биений и свяжите ее с параметрами сигнала и фильтра.

4. Контрольные вопросы

А. Вопросы для коллоквиума

4.1. Верно ли суждение: чем выше добротность резонансного контура, тем меньше

исказится АМ колебание при его передаче через контур (при этом центральная частота спектра w₀ совпадает с w_р контура) ?

4.2. Можно ли совсем размодулировать АМ колебание узкополосной цепью? Постройте рассуждения на частотном (спектральном) и временном языках.

4.3. Можно ли получить перемодуляцию АМ колебания в узкополосной цепи?

4.4. Что такое задержка огибающей АМ колебания? От чего она зависит?

4.5. Когда и почему возникает паразитная угловая модуляция?

Б. Вопросы на защите отчета

4.6. В чем суть приближенных методов анализа: спектрального и временного (метода интеграла наложения)?

4.7. Когда возникают биения огибающей радиоимпульса при его передаче через одиночный и связанные контуры?

4.8. Чем отличаются импульсные характеристики одиночного контура и двух связанных контуров?

4.9. Что такое мгновенная частота?

4.10. Как экспериментально определить частоту биений, величину задержки огибающей, длительность фронта радиоимпульса?

4.11. Пусть через резонансный контур передается радиоимпульс с прямоугольной огибающей. В каком случае устанавливаемая амплитуда на выходе контура будет максимальной? Что снижает этот уровень?

4.12. Назовите искажения радиоимпульса, возникающие при его передаче через связанные контуры. Как они зависят от добротности, фактора связи и частот частных резонансов w₁ и w₂ ?

4.13. Какие изменения претерпевает фазоманипулированное колебание при его передаче через узкополосную цепь ?

4.14. Как используется принцип суперпозиции в данной лабораторной работе?

4.15. Как влияет добротность фильтра на переходный процесс при прохождении через фильтр ФМП колебания?

4.16. Назовите искажения частотно-манипулированного колебания при его передаче через узкополосную цепь.

4.17. Будут ли отличаться переходные процессы при симметричной и асимметричной ориентации скачка Df = f₂ -f₁ ЧМП колебания относительно резонансной частоты фильтра?

4.18. Почему смещается АЧХ резонансного фильтра по шкале частот при его получении с использованием ЛЧМ- сигнала?

4.19. Перечислите искажения амплитуды ЛЧМ- сигнала при его передаче через резонансный контур.

4.20. Объясните природу возникающих биений в огибающей ФМ и ЛЧМ колебаний при передаче этих сигналов через узкополосные цепи.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение П8.1