Работа №2. Экспериментальное исследование спектральных характеристик АМ - сигналов.

 

Модуляция – одно из важнейших преобразований в радиотехнике – сводится к тому, что некоторые параметры носителя информации меняются в соответствии с законом передаваемого сообщения. В качестве носителя используют или высокочастотные гармонические колебания, или периодическую последовательность импульсов, в соответствии с этим различают непрерывную и импульсную модуляцию.

При непрерывной модуляции варьируют один из трех параметров гармонического колебания:

,

 

т.е. модулированное колебание имеет вид:

 

.

 

В последнем случае (угловая модуляция) основными являются соотношения, связывающие мгновенные значения фазового угла и угловой частоты

 

, .

свидетельствующие о неразделимости частотной и фазовой модуляции. При амплитудной модуляции (АМ) имеем

 

где приращение амплитуды пропорционально закону модулирующего сигнала, т.е. В частности если (тональная модуляция), то и , где - коэффициент глубины модуляции. В этом случае ( принято равным нулю)

т.е. модулированный сигнал содержит три гармонические составляющие: несущей частоты и две боковые с частотами . Следует иметь в виду, что такой сигнал, обладая дискретным спектром, в то же время в общем случае не является периодическим. Если

то ,

где - парциальные коэффициенты глубины модуляции.

Видно, что при этом около составляющей несущей частоты формируются две симметричные боковые полосы с частотами и . Отсюда ясен спектральный смысл модуляции, заключающийся в том, что спектр модулирующего сигнала смещается в область высоких частот (на величину ). Это и дает возможность передать его на значительное расстояние. Условие неискаженной передачи сообщения, т.е. отсутствия перемодуляции, имеет вид .

Содержание работы

Изучение теоретических основ спектрального представления амплитудно-модулированных сигналов и ознакомление с аппаратурой, необходимой для исследования спектральных характеристик сигналов.

 

Необходимые инструменты и приборы

Генератор сигналов DG1000.

Осциллограф RIGOL_DS1000CA-D-E

 

Краткое описание макета

 

При выполнении работы производится определение амплитуд и частот спектральных составляющих АМ - сигнала и коэффициента модуляции.

Частоты гармонических составляющих определяются путем калибровки осциллографа RIGOL_DS1000CA-D-E. Амплитуды гармонических составляющих определяются по отношению к величине амплитуды основной гармоники по сетке на экране осциллографа. Коэффициент модуляции рассчитывается по формуле

,

где - амплитуды боковой составляющей АМ – сигнала на спектрограмме, мм;

- амплитуда основной составляющей (несущей) в спектре АМ – сигнала, мм.

 

Порядок выполнения работы

Для того, что бы осуществить угловую модуляцию сигнала (фазовую или частотную) необходимо включить генератор RIGOL DG1022A и провести его настройку, а именно:

1. Подключите генератор к осциллографу.
2. Проверьте настройки TRIGGER осциллографа. (Сигнал синхронизации – channel 1).
3. Настройте несущее колебание (Рекомендуемые параметры - частоту 4 кГц, амплитуду 3 вольта, форму синусоидальная).
4. Нажать клавишу MOD справа от экрана.
5. Выбрать требуемый тип модуляции.(AM – амплитудная, FM – частотная, PM – фазовая модуляция, FMm – частотная манипуляция).
6. Настроить модулирующий сигнал:
7. Type – выбор режима модуляции;
8. Scrlnt – источник модуляции (External- внешний, Internal- внутренний);
9. Depth –глубина модуляции (120..0 %);
10. AM/FM/PM freq – частота модулирующего сигнала;
11. Shape – форма модулирующего сигнала.
12. Внимание! Модуляции может подвергаться только первый канал генератора. Поэтому будьте внимательны при выборе канала. Так же используйте канал Х осциллографа.
13. Выбрать режим амплитудный режим модуляции (Type/АМ).
14. Настроить частоту модулирующего сигнала (АM freq = 100Hz).
15. Настроить глубину модуляции (Depth = 100%).
16. Выбрать форму модулирующего сигнала (Поочередно sin, triangle, square).
17. Зарисовать форму модулирующего сигнала.
18. С помощью осциллографа получить спектр сигнала при каждом типе модуляции (Нажать кнопку MATH).
19. Зарисовать спектр модулированного сигнала.

20. Проанализировать спектр сигнала на экране осциллографа (с помощью кнопки math). Исследовать влияние амплитуды несущей и сигнала модуляции на вид спектральных характеристик. Зарисовать в отчет полученные спектрограммы.

21.Определить коэффициенты модуляции сигнала и боковые частоты спектра.

22.Выбрать частоту модуляции в пределах 0,1-0,5 от несущей. Замерить по сетке осциллографа величину основной и двух боковых составляющих. По формуле определить коэффициент модуляции m.

Контрольные вопросы.

1. Каков по виду спектр АМ - колебания, как измерить коэффициент М АМ - колебания при модуляции гармоническим сигналом?

2. Как измерить коэффициент глубины модуляции АМ-колебания при модуляции спектром?

3. Каков спектр АМ-колебания при балансной модуляции?