Амплитудная модуляция

1. Цель работы

 

   Исследование процессов при амплитудной модуляции и основных характеристик модулятора.

 

2. Основные теоретические положения

 

   Амплитудно-модулированный (АМ) сигнал получается при совместном воздействии высокочастотного (модулируемого) и низкочастотного (модулирующего) сигналов на нелинейную или параметрическую систему. Основная задача модулятора - обеспечить изменение модулируемого параметра высокочастотного сигнала в соответствии с законом изменения модулирующего напряжения.

   Для получения хороших энергетических показателей модулятор обычно строят на основе нелинейного резонансного усилителя. В работе исследуется модулятор, собранный на транзисторе (рис. 10.1). Режим работы нелинейного резонансного усилителя зависит от выбора рабочей точки транзистора U _б0 и амплитуд сигналов, подаваемых на модулятор (U _maxw, U _maxW). В исследуемом модуляторе модулирующий сигнал синусоидальной формы подается на базу транзистора и изменяет напряжение смещения на базе. Для оценки качества модулятора используются статические и динамические модуляционные характеристики.

 

                                          Рис. 10.1

 

    Статической модуляционной характеристикой называют зависимость первой гармоники коллекторного тока I _к1 транзистора (или напряжения на контуре U _кmax) от напряжения смещения на базе транзистора U _б0 при постоянной амплитуде высокочастотного сигнала на входе транзистора. Она снимается при отсутствии модулирующего напряжения.

   Динамической модуляционной характеристикой называют зависимость коэффициента модуляции напряжения на контуре m % от амплитуды модулирующего напряжения U _maxW.

   Модуляционные характеристики позволяют выбрать положение рабочей точки транзистора и диапазон изменения амплитуды модулирующего сигнала, при которой искажения огибающей АМ сигнала будут наименьшими.

 

3. Описание лабораторной установки

 

Исследование выполняют на макете, описанном в работе 9 (см. рис. 9.3).

В качестве исследуемой схемы используется нелинейный усилитель (тумблер Т2 - в положении 1). Высокочастотное напряжение от генератора высокой частоты (ГВЧ) подается на гнезда Г1, а низкочастотное модулирующее напряжение от генератора колебаний низкой частоты (ГНЧ) - на гнезда Г2. Напряжения на выходах ГНЧ и ГВЧ измеряются по вольтметру, подключаемому к макету. При этом надо учитывать, что вольтметр В3-38 показывает действующее значение напряжения U _д для сигнала синусоидальной формы, т. е. чтобы установить заданное амплитудное значение сигнала U _max на выходе ГВЧ или ГНЧ, надо рассчитать соответствующее ему действующее значение напряжения и установить его по вольтметру (для сигнала синусоидальной формы U _max=1,4 U _д).

 

4. Методика выполнения работы

 

Работа выполняется в следующей последовательности:

1. Подключить ГВЧ к гнездам Г1, ГНЧ - к гнездам Г2, электронный вольтметр - к гнездам Г4, осциллограф - к гнездам Г5. Включить питание приборов и макета.

2. Исследовать зависимость режима работы усилителя от выбора рабочей точки. Для этого:

а) настроить генератор на частоту f _c, равную резонансной частоте контура f _р: по вольтметру блока питания установить U _б0=0,8 В; на выходе ГВЧ получить сигнал с амплитудой 0,1 В, напряжение контролировать по вольтметру, подключаемому к гнездам Г1 (положение Г1 переключателя "Вольтметр" на функциональном блоке); на макете тумблер Т1 поставить в положение 1; изменяя частоту сигнала ГВЧ, добиться максимальных показаний вольтметра, подключенного к контуру (положение А переключателя "Вольтметр" на функциональном блоке);

б) получить на выходе ГВЧ немодулированный сигнал с U _maxw=0,1 В, f _c= f _р; на выходе ГНЧ - сигнал с U _maxW=10 мВ, F =1 кГц. Установить на макете U _б0@0,55 - 0,65 В, соответствующее нелинейному участку характеристики транзистора (см. рис. 9.4). Зарисовать осциллограммы напряжений на гнездах Г1, Г2 и на нагрузке нелинейного усилителя, когда нагрузкой являются: контур и резистор (переключатель "Осциллограф" ставится в положения Г1, Г2 и А);

в) повторить п. "б", установив на макете напряжение U _б0@0,8 - 1,0 В, соответствующее линейному участку характеристики транзистора (см. рис. 9.4).

3. Снять статическую модуляционную характеристику U _кmax= f (U _б0) при действии на входе усилителя высокочастотного сигнала с f _c= f _р и амплитудами: а) U _бmax= U _maxw=0,7 В; б) U _бmax= U _maxw=0,4 В. На выходе ГНЧ установить U _maxW=0. Напряжение на выходе ГВЧ измерять при переключателе "Вольтметр" в положении Г1, на выходе ГНЧ - в положении Г2, а напряжение на контуре U _кmax - в положении А. Тумблер Т1 на макете должен находиться в положении 1. Напряжение смещения U _б0 изменять через 0,1 В.

4. Снять динамическую модуляционную характеристику m %= f (U _W) при следующих значениях: а) U _бmax= U _maxw=0,7 В; б) U _бmax= U _maxw=0,4 В. Для этого:

а) на выходе ГВЧ получить сигнал с f _c= f _р и U _бmax=0,7 В (0,4 В);

б) на макете установить U _б0, соответствующее середине нарастающего линейного участка статической модуляционной характеристики, снятой при выполнении п.3; на выходе ГНЧ получить сигнал с F =1 кГц, амплитуду сигнала U _maxW изменять от нуля до значения, при котором на выходе модулятора будет получен сигнал с коэффициентом модуляции, близким к 100 %;

в) измерить напряжения на выходах ГВЧ и ГНЧ при положениях переключателя "Вольтметр" соответственно Г1 и Г2;

г) рассчитать коэффициент модуляции сигнала на выходе модулятора m% по формуле

 

                                         ,                                   (10.1)

 

где А и Б - соответственно наибольший и наименьший по вертикали размеры изображения АМ сигнала на экране осциллографа (переключатель "Осциллограф" в положении А).

 

 5. Содержание отчета

 

1. Принципиальная схема исследуемого модулятора.

2. Результаты экспериментальных исследований (осциллограммы, таблицы).

3. Графики статических и динамических модуляционных характеристик.

4. Выводы и оценки результатов экспериментов.

 

Литература: [1], с. 283 – 286; [2], с. 296-300