Лабораторна робота
Модуляція і детектування
електромагнітних коливань.
Мета роботи: Поглибити уявлення про принципи радіозв'язку, провести експериментальні спостереження процесів модуляції і детектування.
Обладнання: Навчально-лабораторний стенд за темою роботи.
Хід роботи.
Робота виконується на стенді, що містить чотири блоки: блок живлення, генератор незатухаючих коливань високої частоти, модулятор і демодулятор (детектор) спостереження проводять за допомогою електронного осцилографа.
Частина 1. Модуляція.
Процес управління високочастотними коливаннями при передачі мови, музики чи телевізійних сигналів називається модуляцією. Змінний струм в антені передавача називається струмом несучої частоти, його залежність від часу виражається через рівняння
Інфрачервоний промінь може впливати на одну з цих величин, відповідно до цього розрізняють амплітудну (АМ), частотну (ЧМ) і фазову (ФМ) модуляцію.
Амплітудна модуляція. Вона найбільш часто застосовується при передачі сигналів звукової частоти. Амплітуда струму високої частоти J m 0 змінюється під впливом звукових коливань, як це показано на малюнку
Рис.1.
Як видно з малюнка 1, несуча частота залишається незмінною, а амплітуда змінюється в такт зі звуком. Для кількісної оцінки застосовують коефіцієнт модуляції, дорівнює відношенню приросту амплітуди Δ J m струму несучої частоти до амплітуди струму до модуляції:
Процес амплітудної модуляції не є простим додаванням двох коливань, він значно складніше. Склад модульованого коливання можна представити як суму кількох високочастотних коливань з різними частотами й амплітудами. У найпростішому випадку, коли низькочастотне модулюючий коливання має частоту F і синусоїдальну форму, модулювання (результуюче коливання) містить три складових: несучу частоту f; коливання (f + F) і коливання (f - F). Якщо звук містить безліч частот (музика, оркестр), то це призводить до розширення смуги частот. Так наприклад, при передачі звуку мови (Δ F ≈ 3000 Гц) смуга частот передавача досягає 6кГц, для високоякісної передачі музики (частота до 15кГц) спектр частот розширюється до 30кГц.
Схема амплітудної модуляції.
Амплітудна модуляція здійснюється в одному з каскадів передавача (рис. 2) Високу (несучу) частоту виробляє генератор незатухаючих коливань, зібраний на базі транзистора по триточковій схемою. Його коливальний контур складається з котушки індуктивності L р і конденсатора З р. Змінюючи індуктивність переміщенням сердечника в котушці, можна змінювати частоту генерації в межах 15 - 25кГц. Електроживлення схеми генератора здійснюється від джерела постійного струму 10 - 12В. У ланцюзі живлення генератора розташовується вторинна обмотка трансформатора Т р2, а на його первинну обмотку подається низькочастотне модулюючий напругу з трансформатора Т р1. Резистор R 3 виконує роль регулятора глибини модуляції, оскільки він визначає величину змінної напруги на первинній, а, отже, і на вторинній обмотці трансформатора Т р2. У свою чергу напруга вторинної обмотки (≈ 15 В) знімається з вторинної обмотки мережевого трансформатора Т р1. Це ж напруга випрямляється мостовий напівпровідникової схемою, його пульсації згладжуються фільтром на основі резистора і двох конденсаторів, і в якості харчування подається на генератор несучої частоти.
Завдання 1.1. Спостереження форми і частоти коливань.
Підключіть вхід осцилографа до клем генератора В і О при відсутності напруги на трансформаторі Т р2 (повзунок реостата R 3 в нижньому положенні) поспостерігайте форму і виміряйте частоту коливань у генераторі.
Перевірте чи відповідає вона формулою
Завдання 1.2. Спостереження модуляції коливань.
Подайте на вхід осцилографа напругу точок В і О, за допомогою реостата R 3 міняйте напруга модуляції. Для двох-трьох напруг замалюйте вид модульованих коливання і розрахуйте для кожного випадку коефіцієнт модуляції.
Частина 2. Детектування.
Детектор є одним з головних елементів будь-якого приймача ЕМХ. Його призначення - перетворити високо частотні коливання в коливання низької модулирующей частоти, тобто відокремити кінцеву інформацію від несучої частоти.
Для здійснення процесу детектування застосовують діоди - пристрої, що володіють односторонньою провідністю. Це можуть бути вакуумні лампові, але частіше - напівпровідникові діоди.
Схема детекторної щаблі з напівпровідниковим діодом виділена на малюнку 2. Працює вона наступним чином. Модульовані коливання високої частоти поступають в ланцюг, що містить діод D 1, завдяки чому струм в ній існує лише протягом одного напівперіоду напруги. Струм має імпульсну форму і містить в собі постійну складову J пост, змінну складову високої частоти J вис і змінну складову низькою (звуковий) частоти J низ.
Навантаженням щаблі є опір R (0,1 - 0,5 МОм). Паралельно цьому опору включений конденсатор З 1, що має місткість 100 - 200пф. Для струмів високої частоти він має малий опір
Завдання 2.1. Спостереження послідовності перетворення напруги.
- У відсутності діода D;
- За наявності діода D у відсутності С 1;
- При наявності D і С 1, без С 2 і з ним.
Модуляція і детектування
електромагнітних коливань.
Мета роботи: Поглибити уявлення про принципи радіозв'язку, провести експериментальні спостереження процесів модуляції і детектування.
Обладнання: Навчально-лабораторний стенд за темою роботи.
Хід роботи.
Робота виконується на стенді, що містить чотири блоки: блок живлення, генератор незатухаючих коливань високої частоти, модулятор і демодулятор (детектор) спостереження проводять за допомогою електронного осцилографа.
Частина 1. Модуляція.
Процес управління високочастотними коливаннями при передачі мови, музики чи телевізійних сигналів називається модуляцією. Змінний струм в антені передавача називається струмом несучої частоти, його залежність від часу виражається через рівняння
Інфрачервоний промінь може впливати на одну з цих величин, відповідно до цього розрізняють амплітудну (АМ), частотну (ЧМ) і фазову (ФМ) модуляцію.
Амплітудна модуляція. Вона найбільш часто застосовується при передачі сигналів звукової частоти. Амплітуда струму високої частоти J m 0 змінюється під впливом звукових коливань, як це показано на малюнку
Як видно з малюнка 1, несуча частота залишається незмінною, а амплітуда змінюється в такт зі звуком. Для кількісної оцінки застосовують коефіцієнт модуляції, дорівнює відношенню приросту амплітуди Δ J m струму несучої частоти до амплітуди струму до модуляції:
Процес амплітудної модуляції не є простим додаванням двох коливань, він значно складніше. Склад модульованого коливання можна представити як суму кількох високочастотних коливань з різними частотами й амплітудами. У найпростішому випадку, коли низькочастотне модулюючий коливання має частоту F і синусоїдальну форму, модулювання (результуюче коливання) містить три складових: несучу частоту f; коливання (f + F) і коливання (f - F). Якщо звук містить безліч частот (музика, оркестр), то це призводить до розширення смуги частот. Так наприклад, при передачі звуку мови (Δ F ≈ 3000 Гц) смуга частот передавача досягає 6кГц, для високоякісної передачі музики (частота до 15кГц) спектр частот розширюється до 30кГц.
Схема амплітудної модуляції.
Амплітудна модуляція здійснюється в одному з каскадів передавача (рис. 2) Високу (несучу) частоту виробляє генератор незатухаючих коливань, зібраний на базі транзистора по триточковій схемою. Його коливальний контур складається з котушки індуктивності L р і конденсатора З р. Змінюючи індуктивність переміщенням сердечника в котушці, можна змінювати частоту генерації в межах 15 - 25кГц. Електроживлення схеми генератора здійснюється від джерела постійного струму 10 - 12В. У ланцюзі живлення генератора розташовується вторинна обмотка трансформатора Т р2, а на його первинну обмотку подається низькочастотне модулюючий напругу з трансформатора Т р1. Резистор R 3 виконує роль регулятора глибини модуляції, оскільки він визначає величину змінної напруги на первинній, а, отже, і на вторинній обмотці трансформатора Т р2. У свою чергу напруга вторинної обмотки (≈ 15 В) знімається з вторинної обмотки мережевого трансформатора Т р1. Це ж напруга випрямляється мостовий напівпровідникової схемою, його пульсації згладжуються фільтром на основі резистора і двох конденсаторів, і в якості харчування подається на генератор несучої частоти.
Завдання 1.1. Спостереження форми і частоти коливань.
Підключіть вхід осцилографа до клем генератора В і О при відсутності напруги на трансформаторі Т р2 (повзунок реостата R 3 в нижньому положенні) поспостерігайте форму і виміряйте частоту коливань у генераторі.
Перевірте чи відповідає вона формулою
Завдання 1.2. Спостереження модуляції коливань.
Подайте на вхід осцилографа напругу точок В і О, за допомогою реостата R 3 міняйте напруга модуляції. Для двох-трьох напруг замалюйте вид модульованих коливання і розрахуйте для кожного випадку коефіцієнт модуляції.
Частина 2. Детектування.
Детектор є одним з головних елементів будь-якого приймача ЕМХ. Його призначення - перетворити високо частотні коливання в коливання низької модулирующей частоти, тобто відокремити кінцеву інформацію від несучої частоти.
Для здійснення процесу детектування застосовують діоди - пристрої, що володіють односторонньою провідністю. Це можуть бути вакуумні лампові, але частіше - напівпровідникові діоди.
Схема детекторної щаблі з напівпровідниковим діодом виділена на малюнку 2. Працює вона наступним чином. Модульовані коливання високої частоти поступають в ланцюг, що містить діод D 1, завдяки чому струм в ній існує лише протягом одного напівперіоду напруги. Струм має імпульсну форму і містить в собі постійну складову J пост, змінну складову високої частоти J вис і змінну складову низькою (звуковий) частоти J низ.
Навантаженням щаблі є опір R (0,1 - 0,5 МОм). Паралельно цьому опору включений конденсатор З 1, що має місткість 100 - 200пф. Для струмів високої частоти він має малий опір
Завдання 2.1. Спостереження послідовності перетворення напруги.
- У відсутності діода D;
- За наявності діода D у відсутності С 1;
- При наявності D і С 1, без С 2 і з ним.
Звіт
__________________________________________
про виконання лабораторної роботи № 3
Модуляція і детектування електромагнітних коливань.
Завдання 1.1. Форма і частота коливань у генераторі високої частоти.
З к = ... ... ... ... мкФ; Т теор. = 
L к = ... ... ... ... мгн; Т набл. = ... ... ... ... ... ... ... .... Мс;
Т теор. = (≠) Т набл .. Причина? ... ... ... ... ... ... ... ...
Завдання 1.2. Спостереження модуляції коливань
Напруга на генераторі В.Ч. Модулирующие коливання, клеми
Клеми О і В. Т р2 відключений С і D, Т р2 включений
Промодульованих коливання. Межі глибини модуляції
Клеми О і В. Т р2 включений (управління за допомогою R 3)
Завдання 2.1. Спостереження демодуляції коливань
Вхідна напруга Детектування, клеми А і О,
Клеми О і В. ключ До розімкнений
Напруга на виході при Напруга на виході після
включеному З 1. конденсатора С 2.
__________________________________________
про виконання лабораторної роботи № 3
Модуляція і детектування електромагнітних коливань.
Завдання 1.1. Форма і частота коливань у генераторі високої частоти.
справ | |||||||||||||
L к = ... ... ... ... мгн; Т набл. = ... ... ... ... ... ... ... .... Мс;
Т теор. = (≠) Т набл .. Причина? ... ... ... ... ... ... ... ...
Завдання 1.2. Спостереження модуляції коливань
Напруга на генераторі В.Ч. Модулирующие коливання, клеми
Клеми О і В. Т р2 відключений С і D, Т р2 включений
Промодульованих коливання. Межі глибини модуляції
Клеми О і В. Т р2 включений (управління за допомогою R 3)
Завдання 2.1. Спостереження демодуляції коливань
Вхідна напруга Детектування, клеми А і О,
Клеми О і В. ключ До розімкнений
Напруга на виході при Напруга на виході після
включеному З 1. конденсатора С 2.