«Цепи и сигналы электросвязи» Лабораторная работа №12

Смоленский колледж телекоммуникаций (филиал)
федерального государственного образовательного бюджетного учреждения
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Ващенкова Т.В.
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Рабочая тетрадь
для выполнения лабораторных работ №1 - №14
Студента __________________________
(Ф.И.О.)
Группы __________________________
Преподаватель______________________
(Ф.И.О.)
Лабораторные работы
1
2
3
4
5
6
7
8
Лабораторные работы
9
10
11
12
Смоленск
2014
13
14
Рассмотрено
Утверждаю
на заседании предметной (цикловой)
Зам. директора по УР
Иванешко И.В.
комиссии общепрофессиональных и
многоканальных телекоммуникационных
« 10 »
01
2014г.
дисциплин
Председатель
Ващенкова Т.В.
Протокол №6 от «10» 01 2014г.
Составлена в соответствии с рабочей программой дисциплины ОПД.03 Теория
электросвязи для специальностей 210705, 210709, 210723 с целью повышения
качества обучения студентов.
Автор: Ващенкова Т.В. – преподаватель высшей квалификационной категории
СКТ (Ф) СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Мастер связи
2
Перечень лабораторных работ №1 - №14
1. Исследование спектров сигналов.
2. Исследование умножителя частоты.
3. Исследование преобразователя частоты.
4. Исследование работы автогенератора LC типа.
5. Исследование работы автогенератора RC типа
6. Исследование процесса амплитудной модуляции.
7. Детектирование АМ колебаний.
8. Исследование частотного модулятора.
9. Исследование детектора ЧМ сигналов.
10. Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов во времени.
11. Исследование спектров модулированных сигналов в цифровых системах
связи.
12. Исследование оптимальных когерентных демодуляторов.
13. Исследование помехоустойчивости системы связи при разных видах
модуляции.
14. Исследование режимов работы длинной линии.
3
Литература
Основные источники:
1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2. Биккенин, Р.Р. Теория электрической связи: учебное пособие / Р.Р. Биккенин,
М.Н. Чесноков. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 336с. – ISBN
978-5-7695-6510-6
3. Лебедько, Е.Г. Теоретические основы передачи информации: учебное
пособие/ Е.Г. Лебедько – Спб.: Лань, 2011. – 352с.: - ISBN 978-5-8114-1139-9
4. Смирнов, А.В. Теория электросвязи: учебное пособие / А.В. Смирнов - М.:
УМЦ СПО, 2012. – 180с.
5. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
Дополнительные источники:
1. Румянцев, К.Е. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для сред.проф.
образовании/К.Е. Румянцев, П.А. Землянухин, А.И. Окорочков; ред. К.Е.
Румянцев. - М.: ИЦ «Академия», 2005. – 383с. : рис. – ISBN 5-7695-1677-1
(ЭР mtuci.ru)
2. Чечета С.И. Введение в дискретную теорию информации и кодирования:
учебное пособие/ С.И. Чечета – МЦНМО, 2011. - ISBN 978-5-94057-701-0
(ЭР mtuci.ru)
Интернет ресурсы:
1. www.twirpx.com/file/113220 (конспект лекций по курсу ТЭС)
2. www.regionbook.ru (направляющие системы ЭС)
3. http://ibooks.ru
4. http://umo.mtuci.ru
4
Лабораторная работа №1
«Исследование спектров сигналов»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: Исследовать формы и спектры гармонических сигналов и
периодических
последовательностей
импульсов,
сформировать
навыки
спектрального анализа сигналов на ПК.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Какая диаграмма называется спектральной?
________________________________________________________________________
3.2. Дайте определение спектра амплитуд и спектра фаз.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.3. Дайте определение математической модели электрического сигнала.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное
оборудование:
универсальный
лабораторный
стенд,
ПЭВМ,
измерительные приборы (вольтметр, осциллограф).
5. Задание.
5.1. Наблюдать осциллограммы и измерить спектры простых гармонических
сигналов.
5.2. Исследовать форму и спектры сложных гармонических сигналов.
5.3. Исследовать связь формы и спектра периодических последовательностей
прямоугольных импульсов.
5.4.Зарисовать осциллограммы и спектры наблюдаемых сигналов.
5.5. Сделать краткие выводы о проделанной работе.
5
6. Исследование моногармонического сигнала.
6.1. Подключить осциллограф к гнезду “1 кГц” стенда. Ручку регулятора выхода
сигнала поставить в среднее положение. Зафиксировать в отчёте осциллограмму
сигнала и измерить его период по делениям на экране с учётом цены деления
(мкс/дел) переключателя развёртки. (рис.1).
6.2. Соединить гнездо “1кГц” со входом ПК, расположенным в нижней части
стенда, правее сменного блока. Зафиксируйте в отчёте спектр сигнала, указав там
условия эксперимента, амплитуды (в делениях) и точные значения частот
спектральных линий. (рис.2).
U(t)
Um
t
f
Рис.1.
Рис.2.
7. Сложные гармонические сигналы.
7.1. Подавая сигнал от гнезда S1 блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ на вход
осциллографа, зафиксировать форму S1(t) исследуемого сигнала и его период
(рис.3), а затем – на вход ПК, фиксируя амплитуды и частоты спектра сигнала
(рис.4)
7.2. Подавая сигнал от гнезда S2 блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ на вход
осциллографа, зафиксировать форму S2(t) исследуемого сигнала и его период
(рис.5), а затем – на вход ПК, фиксируя амплитуды и частоты спектра сигнала
(рис.6).
7.3. Подавая сигнал от гнезда S3 блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ на вход
осциллографа, зафиксировать форму S3(t) исследуемого сигнала и его период
(рис.7), а затем – на вход ПК, фиксируя амплитуды и частоты спектра сигнала
(рис.8).
6
S1
Um
t
f
Рис.3.
Рис.4.
S2
Um
t
f
Рис.5.
Рис.6.
S3
Um
t
f
Рис.7.
Рис.8.
7.4. Подать сигнал S2 на один из входов сумматора () стенда; на второй его вход –
сигнал от гнезда “1кГц”. Наблюдая осциллограмму сигнала на выходе сумматора,
плавно увеличивать уровень сигнала “1кГц”, добиваясь заметного изменения
формы суммарного сигнала. Для полученного суммарного сигнала зафиксироват ь
осциллограмму (с указанием периода рис.9) и его спектр (рис.10).
t
f
Рис.9.
Рис.10.
7
8.
8.1.
Исследование бигармонического сигнала.
Бигармонический сигнал состоит из двух гармонических сигналов, частоты
которых не обязательно находятся в кратных соотношениях. Такими сигналами в
данном случае будут: “1кГц” из блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ и 1.3 кГц от
встроенного ЗГ. Оба этих сигнала надо подать на входы сумматора, выставив
напряжение каждого из них по 0,5В. Подать суммарный сигнал сначала на
осциллограф, зафиксировать его форму с указанием периода суммарного сигнала
(рис.11), а затем на вход ПК, зафиксировав его спектр (рис.12).
t
f
Рис.11.
9.
Исследование
Рис.12.
периодической
последовательности
прямоугольных
импульсов.
9.1.
Периодическая последовательность прямоугольных импульсов формируется
в блоке КОДЕР-1. “Нули” и ”единицы” цифрового сигнала задаются пятью
тумблерами (b1b5) со светодиодной индикацией с надписью ПЕРЕДАНО.
Соединить выходные гнёзда КОДЕРА-1 со входом осциллографа и ПК.
9.2.
Набрать в КОДЕРЕ-1 комбинацию 10000 (длительность импульса Т=512 мкс,
а период – 17Т). Зафиксировать в отчёте форму (рис.13) и спектр сигнала (рис.14).
9.3.
Набрать в КОДЕРЕ-1 комбинацию 11000 (длительность импульса Т=1024
мкс, а период – 17Т). Зафиксировать в отчёте форму (рис.15) и спектр сигнала
(рис.16).
9.4.
Набрать в КОДЕРЕ-1 комбинацию 11110 (длительность импульса Т=2048
мкс, а период – 17Т). Зафиксировать в отчёте форму (рис.17) и спектр сигнала
(рис.18).
8
t
f
Рис.13.
Рис.14.
Um
U(t)
t
f
Рис.15.
Рис.16.
t
f
Рис.17.
Рис.18.
Выводы:
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
10.Контрольные вопросы:
10.1. От
каких
параметров
сигнала
зависит
спектр
периодической
последовательности прямоугольных импульсов?
10.2. Как связана длительность сигнала и ширина его спектра?
10.3. Имеется ли связь между периодом сложного сигнала и нижней частотой его
спектра?
10.4. Какие сигналы можно разложить в ряд Фурье?
10.5. Какой сигнал называется моногармоническим?
9
Лабораторная работа №2
«Исследование умножителя частоты»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: исследовать процесс умножения частоты и получить оптимальный
режим при использовании нелинейного элемента, закрепить знания, полученные на
теоретических занятиях.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к практическому занятию.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска:
3.1. Почему для осуществления умножения частоты необходимо использовать
нелинейный элемент?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Какие существуют методы умножения частоты?
________________________________________________________________________
3.3. В каких случаях используются умножители частоты?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.4. Из каких соображений выбирается оптимальный угол отсечки?
____________________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: универсальный лабораторный стенд, осциллограф,
вольтметр, ПЭВМ.
5. Задание.
5.1. Исследовать работу умножителя частоты при постоянной амплитуде входного
сигнала.
10
5.2. Рассчитать амплитудную характеристику умножителя частоты и построить
график
5.3. Зарисовать осциллограммы и спектры наблюдаемых сигналов.
5.4. Сделать краткие выводы о проделанной работе.
Рис.1. Схема исследуемой цепи.
6. Результаты исследований.
Таблица 1
n= 2; f0= ... кГц; fВХ=f0/n=... кГц; UВХ =1В
ЕСМ ,В
-1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 -3,5
UВЫХ ,В
Iсn мА
-4,0
-4,5
-5,0
Амплитудная характеристика умножителя Iсn=(ЕСМ) рассчитывается по
формуле:
Iсn= UВЫХ/RЭО,
где RЭО - эквивалентное сопротивление колебательного контура на частоте
резонанса (принять RЭО =1кОм).
11
I
Есм
Рис.2. Амплитудная характеристика умножителя.
7. Временные диаграммы и спектрограммы.
a. Для коэффициента умножения n= 2.
Um
U
t
iст
f
Рис.3. В точке КТ1
Im
t
f
Рис.4. В точке КТ2 нажата кнопка «R»
U
Um
t
f
Рис.5. В точке КТ2 кнопка «LC» нажата, шунт включен (Rш нажата)
12
U
Um
t
f
Рис.6. В точке КТ2 кнопка «LC» нажата, шунт выключен (Rш отжата)
7.2. Для коэффициента умножения n=3.
Um
U
t
f
Рис.7. В точке КТ1
iст
Im
t
f
Рис.8. В точке КТ2 нажата кнопка «R»
U
Um
t
f
Рис.9. КТ2 кнопка «LC» нажата, шунт выключен (Rш отжата)
13
8. Вывод:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
9. Контрольные вопросы.
9.1. Пояснить принцип работы умножителя по принципиальной схеме?
9.2. Перечислите способы умножения частоты?
9.3. С какой целью применяются умножители частоты?
9.4. Как выбрать оптимальный режим работы умножителя частоты?
9.5. Как получить осциллограмму тока, протекающего через колебательный
контур?
9.6. Какое влияние оказывает выбор напряжения смещения на работу умножителя
частоты?
9.7. Как определить коэффициент гармоник?
14
Лабораторная работа №3
«Исследование преобразователя частоты»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: исследовать процесс преобразования частоты при использовании
нелинейного элемента с квадратичным участком вольтамперной характеристики.
2.
Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к лабораторной работе.
3.
Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. С какой целью производится преобразование частоты сигналов?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Какой характеристикой должен обладать нелинейный элемент, чтобы его
можно было использовать в преобразователях частоты?
________________________________________________________________________
3.3. Какая частота называется промежуточной?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.4. Назначение гетеродина?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: универсальный лабораторный стенд, измерительные
приборы: осциллограф, вольтметр.
15
Рис.1. Схема исследуемой цепи.
5. Задание.
5.1. Изучить назначение измерительных гнезд макета.
5.2. Снять вольтамперную (сток-затворную) характеристику полевого транзистора
iС =f(ЕСМ) и выбрать положение рабочей точки на середине квадратичного участка.
5.3. Наблюдать преобразование частоты амплитудно-модулированного сигнала.
5.4.Зарисовать временные диаграммы входного сигнала и преобразованного
колебания.
5.5. Сделать выводы о проделанной работе.
6.
Результаты исследований.
Сток-затворная (вольтамперная) характеристика полевого транзистора iС
=f(ЕСМ). Необходимо нажать кнопку " iС " (в середине макета) и снять отсчет со
встроенного миллиамперметра.
При этом следует учесть, что полное отклонение стрелки этого прибора - 5,0 мА, и
не зависит от положения переключателя пределов измерений.
ЕСМ
iС
В
мА
0
-0,5
-1
-1,5
2,0
2,5
3,0
Таблица 1
3,5
4,0
16
i
Есм
Рис.2. Сток-затворная характеристика.
7.
Временные диаграммы (осциллограммы).
7.1. Для частоты fГ1=
U
U
U
t
t
КТ1
t
КТ2
Рис.3.
Без гетеродина
7.1. Для частоты fГ2=
U
U
U
t
t
КТ1
КТ2
Рис.4.
t
Без гетеродина
8.Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
17
9. Контрольные вопросы.
9.1. Каково назначение гетеродина в схеме преобразователя?
9.2. Назначение смесителя в схеме преобразователя?
9.3. Назначение фильтра в схеме преобразователя?
9.4. Пояснить принцип работы преобразователя по принципиальной схеме.
9.5. Назначение преобразователя частоты в супергетеродинном приемнике?
9.6. Чем отличаются формы и спектры сигналов на входе и выходе преобразователя
частоты?
18
Лабораторная работа №4
«Исследование работы автогенератора LC типа»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1.Цель работы: Исследование схемы транзисторного автогенератора гармонических
колебаний с трансформаторной обратной связью, экспериментальная проверка
основных положений теории самовозбуждения и стационарного режима.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к лабораторной работе.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. В чем заключаются условия баланса фаз и баланса амплитуд?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Перечислить причины нестабильности частоты автогенератора.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.3. Пояснить мягкий и жесткий режимы самовозбуждения автогенераторов.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное
оборудование:
универсальный
лабораторный
стенд,
ПЭВМ,
осциллограф С1-94.
19
+ EC
ОБРАТНАЯ
СВЯЗЬ
КТ
1
М
L1
+
1
L3
откл.
–
R1
KT2
3
KT3
UЗИ
R2
Диф
.
цеп
ь
KT4
АВТ.
СМЕЩЕНИЕ
М
mI
iC
C2
ЕС
2
C1
L2
0
РЕГ.
М
Рис.1. Схема исследования.
5. Задание.
5.1. Исследовать «мягкий» и «жесткий» режимы самовозбуждения генератора.
5.2. Получить амплитудные характеристики стационарного режима при разных
смещениях.
5.3. Получить колебательные характеристики резонансного усилителя без обратной
связи
5.4. Сделать краткие выводы о проделанной работе.
6. Результаты исследований.
6.1. Снятие ВАХ полевого транзистора.
ЕСМ=UЗ
B
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
Таблица 1.
-4 -4,5 -5
И
iС
мА
20
iC = 1(UЗИ)
Рис.2. Сток-затворная характеристика полевого транзистора.
6.2. Работа генератора в мягком режиме. Влияние взаимной индуктивности.
Таблица 2.
«Мягкий» режим;
М, мГн
UCT, В
UСТ, В
ЕСМ1 = … В;
МКР1 = … мГн
Построить зависимость UСТ = 2 (М) (рис.3)
М
М
Рис.3.
Рис.4.
6.3. Определение частоты генерации. fген= . . . кГц
6.4. Мягкий режим самовозбуждения при автоматическом смещении.
Таблица 4.
«Мягкий» режим;
М, мГн
UCT, В
ЕСМ1- авт.
МКР1 = … мГн
21
Построить зависимость UСТ = 3 (М) (рис.3)
6.4. Работа генератора в жестком режиме. Влияние взаимной индуктивности.
«Жесткий» режим;
ЕСМ2 = … В;
Таблица 5.
МКР1 = … мГн МКР2 = …
мГн
М, мГн
UCT, В
UСТ, В
Построить зависимость UСТ = 2 (М) (рис.4.)
6.5. Жесткий режим самовозбуждения при автоматическом смещении.
Таблица 6.
«Жесткий» режим;
ЕСМ1 – авт.
МКР1 = … мГн МКР2 = …
мГн
М, мГн
UCT, В
Построить зависимость UСТ = 3 (М) (рис.4.)
7. Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8. Контрольные вопросы.
8.1. Какие колебания дают начало процессу самовозбуждения?
8.2.Какова роль усилительного элемента в схеме автогенератора?
8.3.Какова роль нелинейного элемента, роль обратной связи?
8.4.От чего зависит частота генерации?
8.5.От чего зависит форма колебаний?
8.6.Особенности «мягкого» и «жесткого» режима.
8.7.Принцип действия автоматического смещения.
22
Лабораторная работа №5
«Исследование работы автогенератора RC типа»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
1. Цель
работы:
исследование
работы
Оценка ________
схемы
автогенератора
типа
RC,
экспериментальная проверка основных положений теории RC генераторов.
2. Литература:
2.1.
Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к лабораторной работе.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Какие условия необходимы для самовозбуждения генератора и как они
выполняются в RC генераторах?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Приведите схему фазосдвигающей цепи и поясните принцип ее работы.
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Рис.1а. Фазосдвигающая цепь.
Рис.1б. Векторная диаграмма.
3.3. Привести схему и описать принцип работы двухкаскадного RC генератора
(с мостом Вина).
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
23
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Рис.2.
3.4. Какие достоинства и недостатки RC генератора?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
4. Основное
оборудование:
универсальный
лабораторный
стенд,
ПЭВМ,
осциллограф, вольтметр.
ЧАСТОТА
УСИЛЕНИЕ
+
+
KT5
KT6
+EC
C3
R6
R5
R3
С6
C5
KT7
KT8
R4
KT9
R7
C4
R8
C7
R10
R9
Диф
.
цеп
ь
KT1
0
C8
Рис.3. Схема исследования.
24
5. Задание.
5.1. Возбудите генератор, подобрав усиление К-цепи и проверьте выполнение
условия баланса амплитуд.
5.2. В стационарном режиме определите зависимость формы и спектра
генерируемых колебаний от усиления К-цепи.
5.3. В стационарном режиме определите влияние -цепи на частоту генерации.
5.4. Получите релаксационные колебания, изучите влияние усиления К-цепи на
частоту колебаний.
6.
Результаты исследований.
6.1. Режим самовозбуждения. Соединить перемычками гнезда КТ5–КТ6 и КТ7–
КТ8. Подключите вольтметр и осциллограф к выходу генератора (гнездо
КТ9). Ручка УСИЛЕНИЕ устанавливается в крайнее левое положение
(К=КМИН). Ручка ЧАСТОТА – в произвольном, но неизменном положении.
Тумблеры ПРЕРЫВАТЕЛЬ и АРУ – выключены.
6.2. Возбуждение генератора осуществляется путем плавного увеличения
усиления К-цепи (ручкой УСИЛЕНИЕ) до появления на экране осциллографа
минимальных устойчивых колебаний. Измеряется и вносится в таблицу 1
выходное напряжение генератора UГ.
6.3. Не меняя положений ручек ЧАСТОТА и УСИЛЕНИЕ, заменить осциллограф
на анализатор спектра (на ПК), измерить и внести в таблицу 1 частоту fГ.
6.4. Определить коэффициент передачи цепи обратной связи β = UВЫХ β /UВХ β.
Для этого на вход ФБЦ (гнездо КТ5) подать входное напряжение (от
диапазонного генератора блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ) UВХ β=1В с
частотой f = fГ. Подключив вольтметр к выходу β-цепи (гнездо КТ7),
измерить UВЫХ β. Результаты измерений, а также значение β внести в таблицу
1.
Таблица 1.
UГ =
UВХ
В
К
В;
К-цепь
UВЫХ К
В
fГ =
кГц
-цепь
К
-
UВХ 
В
UВЫХ 
В

-
f0
кГц
·К
25
6.5. Для определения коэффициента усиления К-цепи подать на вход усилителя
(гнездо КТ8) напряжение от диапазонного генератора с частотой f = fГ такой
величины UВХ К, чтобы на его выходе получилось UВЫХ К=UГ. В таблицу 1
внести UВХ К, UВЫХ К и К=UВЫХ К /UВХ К. Рассчитать и внести в ту же таблицу
значение петлевого усиления β·К.
6.6. Стационарный режим. Восстановить схему генератора, поставив перемычки
между гнездами КТ5–КТ6 и КТ7–КТ8. Отключить все приборы от входа
усилителя. К выходу генератора (КТ9) подключить осциллограф и
анализатор спектра (ПК).
6.7.
Плавно
увеличивая
УСИЛЕНИЕ
К-цепи,
наблюдают
за
формой
генерируемых колебаний. При появлении первых признаков нелинейных
искажений (по осциллографу) или по появлению гармоник (на анализаторе
спектра)
несколько
уменьшить
усиление,
добиваясь
практически
синусоидальной формы выходного сигнала. Подключив вольтметр к выходу
генератора, измерить максимальную величину гармонического сигнала UГ
МАХ.
Зарисовать осциллограмму и спектр этого сигнала на одной горизонтали.
6.8. Увеличить усиление К-цепи, добиваясь появления явно выраженных
нелинейных искажений выходного сигнала. Зарисовать осциллограмму и
спектр для этого случая с сохранением масштаба предыдущих рисунков.
6.9.
Включить тумблер АРУ, наблюдая за изменением осциллограммы и
спектра. Обратить внимание на инертность АРУ. Зарисовать осциллограмму
и
спектр под
коэффициент
соответствующими рисунками. Попробуйте изменить
усиления
К-цепи
ручным
регулятором,
наблюдая
за
осциллограммой и спектром. Зафиксируйте наблюдения в отчете.
26
Um
u
f
t
Um
u
f
t
u
Um
f
t
Рис.4.
6.10.
Зависимость
частоты
генерируемых
колебаний
от
параметров
фазобалансной цепи. Наблюдают по анализатору и осциллографу, фиксируя
частоты выходного сигнала для двух крайних и одного среднего положения
ручки ЧАСТОТА. Система АРУ – включена. Результаты занести в таблицу 2.
Таблица 2
ПОЛОЖЕНИЕ РЕГУЛЯТОРА ЧАСТОТЫ
минимальное
fГ =
кГц
среднее
fГ =
кГц
максимальное
fГ =
кГц
6.11. Влияние усиления на частоту генерируемых колебаний. Отключив АРУ,
проверить по анализатору спектра, влияет ли изменение усиления на частоту
генерации. Вывод по эксперименту отразить в отчете.
6.12. Релаксационные колебания наблюдают и зарисовывают после соединения
перемычкой гнезд КТ6–КТ8, исключив из схемы фазобалансную цепь. В
отчете отразить осциллограмму и спектр этого колебания.
27
Um
u
t
f
Рис.5.
7. Выводы:
7.1. Выполнение условий самовозбуждения:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
7.2. Влияние усиления на частоту генерируемых колебаний:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8. Контрольные вопросы.
8.1. Какие колебания дают начало процессу самовозбуждения?
8.2. Какова роль усилительного элемента в схеме автогенератора?
8.3. Какова роль нелинейного элемента, роль обратной связи?
8.4. От чего зависит частота генерации?
8.5. От чего зависит форма колебаний?
8.6. Особенности «мягкого» и «жесткого» режима.
8.7. Принцип действия автоматического смещения.
28
Лабораторная работа №6
«Исследование процесса амплитудной модуляции»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: исследование процесса амплитудной модуляции, получение
статической модуляционной характеристики и выбор оптимального режима
работы модулятора.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к лабораторной работе.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Что такое амплитудная модуляция? Запишите математическую модель АМ
сигнала.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Каким коэффициентом характеризуется АМ и как его определить?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.3. Дать определение балансной модуляции. Записать математическую модель
модулированного сигнала при балансной модуляции.
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
4. Основное
оборудование:
универсальный
лабораторный
стенд,
ПЭВМ,
универсальный
стенд
сменным
блоком
осциллограф, вольтметр.
В
работе
НЕЛИНЕЙНЫЕ
используется
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СИГНАЛОВ.
со
Принципиальная
схема
исследуемой цепи приведена на рис.1. С помощью переключателя "RLC"
29
выбирается колебательный контур, а для снижения его добротности сопротивление
RШ должно быть включено.
В качестве источника несущего колебания используется встроенный генератор
звуковой частоты, подключаемый к входу 1. Источник низкочастотного
модулирующего колебания с частотой 1кГц должен быть подключен к входу 2
сумматора.
В качестве измерительных приборов используются вольтметр, осциллограф и
ПК в режиме анализатора спектра. Наблюдение процессов на затворе и стоке
полевого транзистора осуществляется на гнездах 4 и 5 соответственно.
Рис.1. Схема исследования.
5. Задание.
5.1. Снять статическую модуляционную характеристику устройства.
5.2. Определить величины напряжений, необходимых для получения колебаний с
наибольшей глубиной модуляции.
5.3. Исследовать форму и спектр колебаний в оптимальном режиме, а также при
различных отклонениях от этого режима.
6.
Результаты исследований.
6.1. Статическая модуляционная характеристика снимается на резонансной частоте
контура при U=0 и двух значениях высокочастотного напряжения: U=0,5В;
U=1,0В. Данные эксперимента в обоих случаях вносятся в таблицы 1 и 2.
Первая гармоника тока стока рассчитывается по формуле:
30
IС1= UВЫХ / RЭО,
где RЭО=1кОм - сопротивление контура на резонансной частоте.
По таблицам на одном графике строятся обе зависимости IС1=1(ЕСМ) при
U=0,5В и IС1=2(ЕСМ) при U=1,0В.
Таблица 1.
U w  0.5B
f0=… кГц
ЕСМ, В
UВЫХ, В
IС1, мА
0
U=0
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
Таблица 2.
U w  1B
f0=… кГц
ЕСМ, В
UВЫХ, В
IС1, мА
0
U=0
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
I c1
Рис.2. Статические модуляционные характеристики.
6.2. Оптимальный режим модулятора находится в два этапа. На первом этапе
выбирается
статическая
модуляционная
характеристике
с
наиболее
протяженным линейным участком, на втором – определяется положение
рабочей точки на этой характеристики. По этой же характеристике
определяется
максимальная
амплитуда
низкочастотного
модулирующего
напряжения UmМАХ так, чтобы модуляция осуществлялась без заметных
искажений.
Соединить гнездо "1кГц" блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ с входом
сумматора и ручкой регулятора выхода установить найденное значение UmМАХ,
31
помня, что вольтметры переменного напряжения показывают действующее
значение UМАХ= UmМАХ /2.
Установить смещение ЕСМОПТ, соответствующее середине линейного участка
кривой IC=(ЕСМ). Установить на входе 1 сумматора выбранное значение U
(0,5В или 1В). Найденные величины заносятся в таблицу 3.
f0, кГц
ЕСМ ОПТ, В
U, В
UМАХ,В
Таблица 3.
RШ
вкл
6.3. Временные диаграммы и спектры на входах и выходе модулятора снимаются
для оптимального режима в следующем порядке (масштаб по оси времени
сохраняется неизменным):
Рис.3. Входной сигнал НЧ
(Вх.2. сумматора).
Рис.4. Входной сигнал несущей частоты (Вх.1 сумматора).
32
Рис.5. Сигнал на выходе сумматора КТ1 (4).
Рис.6. Сигнал на выходе модулятора КТ2 (5).
6.4. Временные и спектральные диаграммы вне оптимального режима (по заданию
преподавателя).
Эксперимент проводится, когда включено "LC" и " RШ ", но при напряжениях,
отличных от найденных:
ЕСМ = ЕСМ ОПТ +1В
ЕСМ = ЕСМ ОПТ -1В
ЕСМ = ЕСМ ОПТ, но U 2 UМАХ
Рис.7. Неоптимальный режим КТ2 (5).
6.5.
Модуляция
сложным
сигналом
производится
при
действии
двух
низкочастотных сигналов (1кГц и 2кГц), подаваемых из блока "ИСТОЧНИКИ" на
33
входы 2 и 3 сумматора макета. Для сохранения оптимального режима модулятора
каждый из подаваемых сигналов должен соответствовать половине UМАХ.
Зарисовать осциллограммы и спектры на входе модулятора (гнездо 4), а также на
выходе (гнездо 5).
Рис.8. Временная диаграмма и спектр на входе сумматора КТ1 (4).
Рис.9. Временная диаграмма и спектр на выходе сумматора КТ2 (5).
7. Выводы:
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
8. Контрольные вопросы.
8.1. Что такое амплитудная модуляция? Запишите аналитическое выражение АМ
сигнала.
8.2. Какая форма ВАХ нелинейного элемента является наилучшей для получения
АМ сигналов?
8.3. Что такое глубина модуляции?
8.4. Как связаны между собой ширина спектра модулирующего и ширина спектра
модулированного сигнала при АМ?
8.5. Как распределяется мощность между составляющими АМ сигнала?
8.6. Что такое статическая модуляционная характеристика?
34
Лабораторная работа №7
«Детектирование АМ колебаний»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1.Цель работы: исследование работы и характеристик диодного детектора.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.3. Приложение к лабораторной работе.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Что такое детектирование?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Почему для построения схем детекторов используются нелинейные элементы?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.3. Поясните назначение емкости фильтра, и из каких соображений выбирается ее
величина?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное
оборудование:
универсальный
лабораторный
стенд,
ПЭВМ,
универсальный
стенд
сменным
блоком
осциллограф, вольтметр.
В
работе
используется
со
НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ. Схема исследуемой цепи
приведена на рис. 1. Переключатель "СН" дает возможность изменять в широких
пределах постоянную времени RC - цепи (нагрузка детектора). Изображенный на
схеме микроамперметр находится в правой части приборной панели наверху
стенда.
В качестве источника АМ сигнала с относительно низкой частотой
несущего колебания (fН1=13...15кГц) используется модулятор, изученный в
35
предыдущей лабораторной работе (№6) и настроенный в соответствии с
экспериментальными данными оптимального режима. Выход амплитудного
модулятора (гнездо КТ3) является входом детектора.
КТ2
КТ3
КТ4
Рис. 1. Схема амплитудного детектора.
В качестве источника АМ сигнала с повышенной частотой несущего
колебания используется генератор, расположенный на блоке ИСТОЧНИКИ
CИГНАЛОВ (fН2=110кГц). При использовании этого генератора он так же
присоединяется к входу детектора (гнездо КТ3), но при этом нагрузкой в
модуляторе следует выбрать "R". (Кнопка включения резистора "R" одновременно
отключает емкость контура (на схеме макета это не показано) для того, чтобы
исключить шунтирующее действие расстроенного низкочастотного контура
(15кГц) на генератор высокочастотного сигнала (110кГц).
Измерительные приборы подключаются к входу детектора или к выходу (гнездо
КТ4).
5. Задание.
5.1. Исследовать работу схемы диодного детектора АМ колебаний.
5.2. Наблюдать временные диаграммы и спектры в процессе детектирования
колебаний с разными постоянными времени нагрузки детектора.
5.3. Сделать краткие выводы о проделанной работе.
6.
Результаты исследований.
6.1. Установить оптимальный режим по данным предыдущей лабораторной работы
(№6).
36
Таблица 1.
f0, кГц
ЕСМ ОПТ, В
U, В
UМАХ,В
1
RШ
вкл
6.2. Временные и спектральные диаграммы.
КТ3 (вход детектора)
Рис.2.
а). КТ4 Сн=0нФ
б). КТ4 Сн=3нФ
в). КТ4 Сн=15нФ
37
г). КТ4 Сн=30нФ
д). КТ4 Сн=300нФ
Рис.3.
6.3. Временные диаграммы при действии АМ колебаний с повышенной частотой
несущего колебания (110кГц). Для этого к гнездам КТ3 присоединяется
внутренний источник АМ колебаний; амплитуда несущей выбирается равной 1В
при m=0,6...0,8. Переключатель "СН" установить вначале в положение "0".
Переключатель R или LC (нагрузка полевого транзистора) установить в положение
"R".
Рис. 4. КТ3
Рис.6. КТ4 Сн=3нФ
Рис.5. КТ4 Сн=0 нФ
Рис.7. КТ4 Сн=15нФ
38
6.4.Исследование детектирования АМ сигналов с глубиной модуляции m>1.
Сохраняя схему измерений п. 6.3., увеличить до максимума глубину модуляции
(ручку «m» – в крайнее правое положение).
КТ 3
КТ 4
Рис.8.
7. Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8. Контрольные вопросы:
8.1. Описать процесс детектирования схемой диодного детектора.
8.2. Нужен ли источник питания для диодного и транзисторного детекторов?
8.3. В чем преимущество транзисторного детектора?
8.4. Сколько боковых полос получается на выходе детектора?
8.5. Сколько боковых полос на входе детектора?
8.6. Из каких условий выбирается постоянная времени нагрузки при
детектировании АМ сигналов?
39
Лабораторная работа №8
«Исследование частотного модулятора»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: исследование принципа действия частотного модулятора,
получение характеристик частотного модулятора при воздействии на его вход
моногармонического сигнала, исследование формы и спектра сигналов с частотной
модуляцией.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Дайте определение частотной модуляции и приведите математическую модель
ЧМ сигнала.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Приведите формулу для расчета ширина спектра ЧМ сигнала.
________________________________________________________________________
3.3. Какое отношение имеют функции Бесселя к частотной модуляции?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
5. Задание.
5.1.
Снять
статическую
модуляционную
характеристику
и
определить
оптимальный режим работы модулятора.
5.2.Определить влияние амплитуды модулирующего сигнала на форму и ширину
спектра ЧМ сигнала (при постоянной частоте модуляции).
40
5.3.Определить влияние частоты модуляции на форму и ширину спектра ЧМ
сигнала (при постоянной амплитуде модулирующего сигнала).
3
ФБЦ С3
VD1
С6
С1
1
С8
f01
2
VT1
R1
L1 L2
A1
VT3 С7
R2
R3
С4
VT2
R4
R7
С9
f02
С2
R5
R6
L3 L4 VD2
С5
мкА
EС
EСМ
МОДУЛЯТОР
ДЕТЕКТОР
Рис.1. Принципиальная схема исследования.
6. Результаты расчета.
6.1. Статическая модуляционная характеристика (СМХ): f=φ(ЕСМ) снимается при
отсутствии
модулирующего
сигнала.
Последовательно
устанавливая
движковым потенциометром ЕСМ значения из таблицы 1, определить значения
частоты модулятора f, подключив выход модулятора (гнездо 2) ко входу ПК,
работающего в режиме анализа спектра.
Таблица 1
Есм,В
f, кГц
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
-4
-4,5
-5
-5,5
-6
-6,5
По данным таблицы строится график СМХ, на котором следует отметить:
-
положение рабочей точки (на середине линейного участка); отсюда находят
ЕСМ ОПТ и несущую частоту f0 (по вертикальной оси);
-
угол наклона линейного участка СМХ; (тангенс этого угла соответствует
коэффициенту КЧМ модулятора);
-
границы линейного участка (fMIN, fMAX).
41
Полученные данные сведём в таблицу 2.
f
Рис.2.
Таблица 2.
ЕСМ ОПТ ,В
f0 , кГц
fmin, кГц
f MAX ,кГц
KЧМ
6.2. Влияние амплитуды модулирующего сигнала на спектр ЧМ (при F МОД=const).
По ряду заданных значений МЧМ (таблицы 3) рассчитать амплитуды
модулирующих сигналов, а затем и действующие значения UC.
Таблица 3.
МЧМ
fMAX
UMC
UC
2f *
0
0,1
0,5
1,0
2,4
3,8
Индекс частотной модуляции
f MAX
МЧМ =
FМОД
(1)
Отсюда находят fMAX.
Определение ЧМ-сигнала
f (t) = КЧМ UC(t)
При амплитудном значении гармонического сигнала Umc
fMAX = КЧМ Umc
(2)
42
Отсюда Umc=  fMAX / КЧМ .
Четвёртая
строка
таблицы
заполняется
исходя
из
необходимости
пользоваться вольтметром переменного напряжения, имеющим градуировку
в действующих значениях
UC = Umc 0,707.
6.3. Подключить внутренний звуковой генератор к входу модулятора (гнездо 1).
Туда же подключить и вольтметр переменного напряжения стенда. Установить
частоту генератора FМОД = 500 Гц. Последовательно устанавливая значения UC из
таблицы 3 регулятором выхода генератора, получить на
ПК,
подключённом к
выходу модулятора (гнездо 2) спектры ЧМ-сигналов. На каждой спектрограмме
обязательно указывать:
 условия проведения эксперимента;
 частоты отдельных составляющих спектра;
 практическую ширину спектра 2f *.
(при определении 2f * учитывать только ту часть спектра, в которой амплитуды
более 10% от максимальных амплитуд).
Полученные значения 2f * внести в таблицу 3.
Спектральные диаграммы.
43
Рис.3.
6.4. Влияние частоты модуляции на спектр ЧМ-сигнала. (UC=const) Сохраняя
схему соединений, установить значения UC из таблицы 3 для МЧМ = 2,4 и не
менять его в дальнейшем. Последовательно устанавливая частоты модуляции
(табл. 4), получить спектрограммы соответствующих ЧМ-сигналов. В таблицу
внести значения 2f *.
Таблица 4.
UC = …… B; f0 = …… кГц
FМОД
Гц
50
100
250
500
1000
Гц
2f *
МЧМ
Заполнить последнюю строку таблицы 4, используя определение МЧМ и
необходимые данные из таблицы 3.
Спектрограммы по таблице 4.
44
Рис.5.
6.5. Форма колебаний на входе и выходе частотного модулятора.
Соединить один из входов двулучевого осциллографа с входом модулятора (для
этого надо отключить вольтметр, сохраняя соединение с генератором). На другой
вход осциллографа подать выходной сигнал модулятора. Установить частоту
модуляции FМОД = 500 Гц, а уровень сигнала увеличивать до тех пор, пока на
осциллографе выходного сигнала не появится паразитная амплитудная модуляция.
Несколько уменьшить входной сигнал так, чтобы огибающая ЧМ-сигнала стала
ровной.
45
Рис.6
7. Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8.Контрольные вопросы:
8.1. Поясните принцип действия частотного модулятора. Какие способы получения
ЧМ колебаний Вам известны?
8.2. В чем смысл статической модуляционной характеристики?
8.3. Что такое угловая модуляция?
8.4. Как рассчитать спектр ЧМ колебаний?
8.5. Какое отношение имеют функции Бесселя к частотной модуляции?
8.6. Сколько спектральных линий надо учесть в практической ширине спектра ЧМ
при МЧМ=4?
46
Лабораторная работа №9
«Исследование детектора ЧМ сигналов»
Дата выполнения: «___» _____20__г.
Оценка ________
1. Цель работы: экспериментальное исследование работы частотного детектора,
выбор оптимального режима детектирования.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. В чем заключается сущность частотного детектирования?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Укажите назначение расстроенного колебательного контура.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
5. Задание.
5.1.Снять характеристику детектирования и выбрать оптимальный режим работы
частотного детектора.
5.2. Наблюдать сигналы на входе модулятора и выходе детектора в оптимальном
режиме и при отклонениях от него.
47
3
ФБЦ С3
VD1
С6
С1
1
С8
f01
2
VT1
R1
L1 L2
A1
VT3 С7
R2
С2
R3
С4
L3 L4
R4
R7
С9
f02
VT2
R5
R6
VD2
С5
мкА
EС
EСМ
МОДУЛЯТОР
ДЕТЕКТОР
Рис. 1. Принципиальная схема исследования.
6. Результаты расчета.
6.1. Снятие статической модуляционной характеристики и характеристики
детектирования. Производится при отсутствии модулирующего сигнала (МЧМ=0)
путём
изменения
частоты
входного
сигнала
с
измерением
постоянной
составляющей тока детектора. При этом вход модулятора отключен (гнездо 1
свободно), а управление частотой осуществляется изменением смещения (ЕСМ) в
модуляторе. Изменение частоты на выходе модулятора (гнездо 2) производится с
помощью ПК в режиме «Спектроанализатор», а ток I0 – микроамперметром,
расположенным около регулятора ЕСМ.
Таблица 1.
Есм,В
0 -0,5
-1
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
-4
-4,5
-5
-5,5 -6
-6,5
f, кГц
Iо, мкА
0
По результатам таблицы 1 строится статическая модуляционная характеристика
СМХ
f = φ1(ЕСМ) и характеристика детектирования ХД I0 = φ2(f).
48
Рис. 2.
Из графика ХД определить оптимальное значение несущей частоты f0,
соответствующее нулевому току детектора и максимальную девиацию частоты 
fMAX, соответствующую границе линейного участка ХД, считая от частоты f0. Из
СМХ определяют напряжение смещения ЕСМ
ОПТ,
при котором несущая частота
равна f0 и максимальную амплитуду сигнала UMC, при которой девиация частоты
составит fMAX. Полученные значения параметров внести в таблицу 2.
6.2. Оптимальный режим частотного детектора.
Таблица 2.
ЕСМ ОПТ, В
f0, кГц
fMAX, кГц
UMC MAX, B
UC MAX, B
Uc max= UMC MAX *0.707
7. Временные диаграммы.
7.1. Временные диаграммы на входе модулятора и выходе детектора при
оптимальном режиме.
Соединить выход звукового генератора с гнездом 1 (вход модулятора).
Туда же подключить вольтметр переменного напряжения. Установить на
генераторе гармонический сигнал с частотой FМОД=200 Гц и действующим
значением UC (по вольтметру). Установить ЕСМ = ЕСМ ОПТ. (из табл. 2).
Заменить вольтметр на входе 1 на один из входов двухлучевого
осциллографа, а второй его вход соединить с выходом детектора (гнездо 3).
49
Получив неподвижные осциллограммы, зафиксировать их в отчёте.
Обратить внимание на «зубцы» выходной осциллограммы, связанные с работой
амплитудных детекторов.
Рис. 3.
7.2. Работа детектора в неоптимальном режиме (по заданию преподавателя).
Рис. 4.
8.Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
9. Контрольные вопросы.
9.1. Что такое Мчм и Кчм?
9.2. Какие функции выполняет частотный детектор?
9.3. Поясните принцип работы ЧД по схеме исследования.
9.4. Какое отношение имеет функция Бесселя к спектру ЧМ сигнала?
9.5. Что такое оптимальный режим частотного детектора?
50
Лабораторная работа № 10
«Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов во времени»
Дата выполнения: «___» _____20
1.
г.
Оценка ________
Цель работы: исследовать физические процессы, происходящие при
дискретизации непрерывных сигналов, убедиться экспериментально в выполнении
теоремы В.А. Котельникова.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Как формулируется теорема В.А. Котельникова?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Отчего зависит временной интервал дискретизации?
________________________________________________________________________
3.3. Как выбирается частота дискретизации?
________________________________________________________________________
3.5. В чем причина погрешностей, возникающих при восстановлении непрерывного
сигнала?
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
5. Задание:
5.1. Произвести дискретизацию одного из сложных сигналов (s1, s2 или s3).
5.2. Исследовать спектры исходного и дискретизированного сигналов.
5.3. Исследовать частотные характеристики фильтров – восстановителей.
5.4. Исследовать процесс восстановления дискретизированных сигналов.
51
5.3. Зарисовать осциллограммы наблюдаемых процессов.
5.4. Сделать выводы о проделанной работе и о выполнении теоремы В.А.
Котельникова.
Рис. 1. Структурная схема рабочего места.
6. Дискретизация одного из сложных сигналов.
Выбрать один из трех сигналов (например, s3) в блоке ИСТОЧНИКИ
СИГНАЛОВ и подать его на вход "А" ПК, работающего в режиме
спектроанализатора. (Входы ПК находятся в нижней части стенда справа). С
помощью спектроанализатора (ПК) получить спектр сигнала и определить его
верхнюю частоту (FВ).
Fв =______ кГц. Рассчитать требуемую частоту дискретизации fд и установить ее
на макете кнопкой " fд ".
Fд = ______ кГц.
7. Временные и спектральные диаграммы.
Соединить входы двухлучевого осциллографа со входом и выходом
дискретизатора. Вход спектроанализатора подключить к выходу дискретизатора.
Зафиксировать в отчете временные диаграммы в следующем порядке (с
сохранением масштаба по оси времени)
 исследуемый сигнал s(t);
 напряжение дискретизации (гнездо нижнего входа перемножителя);
 выходной дискретизированный сигнал s(kt).
С экрана монитора ПК зарисовать спектры перечисленных выше сигналов.
52
Рис. 2. Исследуемый сигнал S3(t).
Рис. 3. Напряжение
дискретизации
Рис. 4. Выходной дискретизированный сигнал
8. Снятие АЧХ фильтра.
Проводится путем подачи на его вход гармонического сигнала с
напряжением 1В и с частотой 1кГц от встроенного генератора в блоке
ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ. К выходу фильтра подключить встроенный цифровой
вольтметр переменного напряжения. Плавно увеличивая частоту генератора, снять
частотную характеристику UВЫХ=(f) (таблица 1) с шагом 1-2кГц так, чтобы
зафиксировать частоту среза FС, на которой UВЫХ окажется в2 раз меньше, чем на
частоте 1кГц, а также частоты, на которых UВЫХ уменьшится до 0,1 и 0,05 от
UВЫХ(1кГц). Построить на одном графике АЧХ трех фильтров (рис.5) и отметить на
них уточненные значения частот среза FС. Выбрать лучший фильтр восстановитель для исследуемого сигнала.
Таблица 1.
f, кГц
1
2
3
4
5
6
7
U1, B
U2, B
U3, B
9. Восстановление дискретизированного сигнала.
53
Соединить выход дискретизатора со входом выбранного ФНЧ. Подключив
один из входов осциллографа ко входу дискретизатора, а второй - к выходу ФНЧ,
зафиксировать в отчете осциллограммы восстановленного сигнала.
Затем заменить выбранный ФНЧ на другой, а затем и на третий фильтр,
фиксируя в отчете осциллограммы восстановленных сигналов с указанием FС ФНЧ
(рис.6).
АЧХ трех фильтров:
Восстановление дискретизированного сигнала:
ФНЧ 1
ФНЧ 2
ФНЧ 3
Рис. 6. Осциллограммы восстановленного
сигнала.
Рис. 5.
10.
Соедините
вход
дискретизатора
с
источником
периодической
последовательности прямоугольных импульсов, в качестве которого используется
КОДЕР-1. Установите тумблерами КОДЕРА-1 любую комбинацию из одной
единицы и четырех нулей. При этом на выходе КОДЕРА-1 формируются
прямоугольные
импульсы
длительностью
512мкс
с
периодом
8704
мкс.
Зафиксируйте осциллограммы входного, дискретизированного и восстановленного
сигналов.
54
Рис. 8. Входной сигнал
ФНЧ 1
Рис. 9. Дискретизированный сигнал.
ФНЧ 2
ФНЧ 3
Рис.10. Восстановленный сигнал.
11 .Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
12. Контрольные вопросы.
12.1. Что такое дискретизация?
12.2. Пояснить сущность теоремы Котельникова В.А.
12.3. Почему частота дискретизации выбрана 8 кГц?
12.4. Можно ли произвольно увеличивать или уменьшать ∆t между отсчетами? К
чему это может привести?
12.5. Пояснить причину возникновения шума квантования?
12.6. Каким образом на приеме из дискретного сигнала получается аналоговый?
55
Лабораторная работа № 11
«Исследование спектров модулированных сигналов в цифровых системах
связи»
Дата выполнения: «___» _____20
г. Оценка ________
1. Цель работы: исследовать спектры модулированных сигналов в цифровых
системах связи для разных видов модуляции при периодических модулирующих
сигналах.
2. Литература:
2.1. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Дайте определение частотной, амплитудной и фазовой манипуляции.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Укажите законы формирования сигналов с относительной фазовой модуляцией
ОФМ.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование: учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
5. Задание:
5.1. Изучите спектры амплитуд низкочастотных цифровых сигналов.
5.2. Исследуйте форму и спектр модулированных сигналов при АМ, ЧМ, ФМ и
ОФМ.
56
Рис. 1. Функциональная схема сменного блока "модулятор - демодулятор".
6. Соединить выход КОДЕРА-1 и вход МОДУЛЯТОРА. Один из входов
двухлучевого осциллографа соединить с входом, а другой - с выходом
МОДУЛЯТОРА. Набрать тумблерами КОДЕРА-1 любую комбинацию из единицы
и четырех нулей. Длительность любого символа (Т=512мкс) и период повторения
комбинаций (Т0=17Т) остаются постоянными. Переключатель вида модуляции
установить в положение АМ. Для наблюдения спектра исследуемый сигнал должен
подаваться на гнездо "А" входа ПК, расположенное в правой части стенда.
Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе МОДУЛЯТОРА и рядом спектры этих же сигналов.
Рис.2. На входе модулятора
Рис. 3. На выходе модулятора при АМ
57
Рис. 4. На выходе модулятора при ЧМ
Рис. 5. На выходе модулятора при ФМ
Рис. 6. На выходе модулятора при ОФМ
7. Набрать в КОДЕРЕ-1 комбинацию 00110 и зарисовать осциллограммы сигналов
на входе и выходе МОДУЛЯТОРА и рядом - спектры этих же сигналов при АМ,
ЧМ, ФМ, ОФМ.
Рис. 7. На входе модулятора
58
Рис. 8. На выходе модулятора при АМ
Рис. 9. На выходе модулятора при ЧМ
Рис. 10. На выходе модулятора при ФМ
Рис. 11. На выходе модулятора при ОФМ
8. Набрать в КОДЕРЕ-1 комбинацию 01010 и зарисовать осциллограммы сигналов
на входе и выходе МОДУЛЯТОРА и рядом - спектры этих же сигналов при АМ,
ЧМ, ФМ, ОФМ.
59
Рис.12. На входе модулятора
Рис. 13. На выходе модулятора при АМ
Рис. 14. На выходе модулятора при ЧМ
Рис. 15. На выходе модулятора при ФМ
Рис. 16. На выходе модулятора при ОФМ
60
9. В качестве источника цифрового сигнала использовать АЦП, вход которого
соединить с источником низкочастотного аналогового сигнала s 4, а выход – с
входом МОДУЛЯТОРА (рис. 17). Установить переключатели разрядности АЦП в
положение 3 (т. е. каждый отсчёт сигнала кодируется в АЦП тремя двоичными
символами).
Рис. 17. Функциональная схема измерений.
Зарисовать в одном масштабе времени (длительность развёртки осциллографа
около 120 мс,) следующие осциллограммы:
 аналоговый сигнал s4 (рис.18);
 дискретизированный сигнал s4(kt) (с нижнего гнезда АЦП) (рис.19);
 цифровой сигнал с выхода АЦП ( ИКМ – сигнал рис.20);
 модулированный сигнал (вид модуляции – АМ, рис.21).
Рис. 18
Рис. 20
Рис. 19
Рис. 21
61
10.Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
11. Контрольные вопросы.
11.1. Как рассчитать спектр периодического сигнала?
11.2. В чем отличие спектров модулирующих и модулированных сигналов (на
примере одного из видов модуляции)?
11.3. В чем отличие ФМ и ОФМ сигналов?
11.4. Что такое импульсно – кодовая модуляция (ИКМ)?
11.5. Какую функцию выполняет аналого-цифровой преобразователь?
11.6. Является ли ИКМ- сигнал в полном смысле модулированным сигналом?
11.7. Изобразите модулированный сигнал (с одним из видов модуляции) при
подаче на вход модулятора цифрового сигнала 01101.
62
Лабораторная работа № 12
«Исследование оптимальных когерентных демодуляторов»
Дата выполнения: «___» _____20
г. Оценка ________
1. Цель работы: исследовать принцип действия демодуляторов АМ, ЧМ, и ФМ
сигналов, экспериментально убедиться в работе демодуляторов в условиях помех.
2. Литература:
2.1. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Назначение демодулятора в цифровой системе связи.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2.Приведите функциональную схему демодулятора для ЧМ, поясните назначение
элементов.
I
Рис.1.
4. Основное оборудование:
учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
5. Задание:
5.1. Наблюдайте осциллограммы сигналов в различных точках схемы демодулятора
при отсутствии шума в канале.
63
5.2. Наблюдайте появление ошибок в работе демодулятора при наличии шума в
канале. Оцените вероятность ошибки для АМ и ЧМ при фиксированном значении
отношения сигнал/шум.
5.3. Измерьте вероятность ошибки в приеме символа при фиксированном
отношении сигнал/шум для разных видов модуляции.
Рис.2. Функциональная схема сменного блока "модулятор - демодулятор".
6. Работа демодулятора в условиях отсутствия помех. Соберите схему измерений
согласно рис.3.
Кодер 1
Модулятор
Канал
Демодулятор
Демодулятор
Осциллограф
n(t)
ГШ
Контроль
ошибок
в символе
Вход ПК
А
Б
Рис.3. Функциональная схема измерений.
- Тумблерами КОДЕРА - 1 наберите двоичную комбинацию из 5 элементов (01010).
- Ручку регулятора “ПОРОГ АМ” установить в крайнее левое положение.
- При этом регулятор выключен и порог устанавливается автоматически при смене
вида модуляции. Тумблер фазировки опорного колебания ДЕМОДУЛЯТОРА
установить в положение "00".
- Соединить выход генератора шума (ГШ) в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ со
входом n(t) КАНАЛА связи.
64
- Потенциометр выхода генератора шума - в крайнем левом положении
(напряжение шума отсутствует).
-
Кнопкой
переключения
видов
модуляции
установить
вариант
“0”,
соответствующий сигналу на входе МОДУЛЯТОРА.
- Сняв осциллограмму этого сигнала и, не меняя режим развёртки осциллографа,
выбрать один из видов модуляции (АМ). Зарисовать осциллограммы в
контрольных точках демодулятора: на всех полученных осциллограммах отметить
положение оси времени (т.е. положение нулевого уровня сигнала). Для этого
можно зафиксировать положение линии развёртки при замыкании входных
зажимов осциллографа.
Рис. 4. На входе модулятора
Рис. 6. На выходе перемножителя &0
Рис. 8. На выходе интегратора ∫0
Рис. 5. На входе демодулятора
Рис. 7. На выходе перемножителя &1
Рис. 9. На выходе интегратора ∫1
65
Рис. 10. На выходе демодулятора при АМ
7. Работа демодулятора в условиях отсутствия помех при ЧМ. Зарисовать
осциллограммы в контрольных точках.
Рис. 11. На входе модулятора
Рис. 12. На входе демодулятора
Рис. 13. На выходе перемножителя &0 Рис. 14. На выходе перемножителя &1
Рис. 15. На выходе интегратора ∫0
Рис. 16. На выходе интегратора ∫1
Рис. 17. На выходе демодулятора при ЧМ
66
8. Работа демодулятора в условиях отсутствия помех при ФМ. Зарисовать
осциллограммы в контрольных точках.
Рис. 18. На входе модулятора
Рис. 20. На выходе перемножителя &0
Рис. 22. На выходе интегратора ∫0
Рис. 19. На входе демодулятора
Рис. 21. На выходе перемножителя &1
Рис. 23. На выходе интегратора ∫1
Рис.24. На выходе демодулятора при ФМ
9. Работа демодулятора в условиях помех. Переключателем ВИД МОДУЛЯЦИИ
установить ФМ. Подключить один из входов двухлучевого осциллографа ко входу
модулятора, а второй - к выходу демодулятора.
Плавно увеличивая уровень шума (потенциометром ГШ) добиться появления
редких «сбоев» на выходной осциллограмме или на входном табло ПРИНЯТО.
Переключателем «Вид модуляции» устанавливать последовательно АМ, ЧМ,
и ФМ, наблюдая по вспышкам светодиода "ОШИБКА" или по осциллограмме
67
выходного сигнала демодулятора
наблюдений внести в отчет.
частоту
появления
ошибок.
Результаты
на входе модулятора
на выходе демодулятора при АМ
на выходе демодулятора при ЧМ
на выходе демодулятора при ФМ
Не изменяя уровень шума в канале, измерить вероятность ошибки демодулятора
в приёме символа за конечное время анализа (т.е. оценку вероятности ошибки). Для
этого привести ПК в режим измерения вероятности ошибки. Начиная с ФМ, (а
затем – ЧМ и АМ) определить число ошибок и оценку вероятности ошибки.
Полученные данные внести в таблицу 1.
Таблица 1.
Вид модуляции
Время анализа – 2 с
ФМ
ЧМ
АМ
Кол-во ошибок в символе
Кол-во ошибок в букве
Кол-во символов
Кол-во букв
Оценка вероятности ошибки в символе
Оценка вероятности ошибки в букве
68
10.Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
11. Контрольные вопросы.
11.1. Как Можно ли в оптимальном демодуляторе применять согласованные
фильтры?
11.2. Каков алгоритм принятия решения в РУ?
11.3. Объясните назначение каждого блока демодулятора.
11.4. Поясните алгоритм оптимального демодулятора и его функциональную
схему для АМ.
11.5. Поясните алгоритм оптимального демодулятора и его функциональную
схему для ЧМ.
11.6. Поясните алгоритм оптимального демодулятора и его функциональную
схему для ФМ.
11.7. В чем основное отличие демодулятора цифровой системы связи от
демодулятора аналоговой системы?
69
Лабораторная работа № 13
«Исследование помехоустойчивости системы связи при разных видах
модуляции»
Дата выполнения: «___» _____20
г. Оценка ________
1. Цель работы: измерение оценок вероятности ошибки в приёме символа при
разных видах модуляции и разных отношениях сигнал/шум.
2. Литература:
2.1. Акулиничев, Ю.П. Теория электрической связи: учебное пособие/Ю.П.
Акулиничев. - СПб.: Лань, 2010. - 240 с.: ил. – ISBN 978-5-8114-0969-3
2.2. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Что такое потенциальная помехоустойчивость?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.2. Назначение демодулятора в цифровой системе связи?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. Основное оборудование:
учебно-лабораторный стенд, осциллограф, ПЭВМ,
вольтметр.
Рис. 1. Функциональная схема сменного блока "модулятор - демодулятор".
70
5. Задание:
5.1. Снимите и постройте кривые помехоустойчивости для разных видов модуляции.
6. Выполнение работы. Соберите схему измерений согласно рис. 2.
Кодер 1
Модулятор
Канал
Демодулятор
Демодулятор
Осциллограф
n(t)
ГШ
Контроль
ошибок
в символе
Вход ПК
А
Б
Рис. 2. Функциональная схема измерений.
- Тумблерами КОДЕРА - 1 наберите двоичную комбинацию из 5 элементов.
- Ручку регулятора “ПОРОГ АМ” установить в крайнее левое положение.
- При этом регулятор выключен и порог устанавливается автоматически при смене
вида модуляции. Тумблер фазировки опорного колебания ДЕМОДУЛЯТОРА
установить в положение "00".
- Соединить выход генератора шума (ГШ) в блоке ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ со
входом n(t) КАНАЛА связи.
- Потенциометр выхода генератора шума - в крайнем левом положении
(напряжение шума отсутствует).
- Установить вид модуляции ФМ. Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и
выходе демодулятора.
Рис. 3. На входе демодулятора
71
Рис.4. На выходе демодулятора
Установку требуемых значений отношения сигнал/шум а/ производить по
экрану осциллографа, подключенного к входу ДЕМОДУЛЯТОРА. Для этого
следует:
- Отключив ГШ от входа канала, ручками усиления вертикального отклонения
осциллографа установить размах модулированного сигнала на экране 2 клетки (т.е.
амплитуда а=1 клетке). В ходе дальнейшей работы положение этих ручек
осциллографа не менять!
- Восстановить шумовое напряжение на входе n(t);
- Отключить сигнал от входа КАНАЛА, убрав перемычку между МОДУЛЯТОРОМ
и КАНАЛОМ;
- Ручкой регулятора уровня ГШ установить на экране осциллографа ширину
шумовой «дорожки» равную 6 клеток. Согласно правилу «трёх сигма» для
гауссовского процесса ширина этой дорожки примерно равна 6, то есть 6=6
клеток, или =1 клетке;
- Восстановить сигнал на входе КАНАЛА. Так как а=1 клетке, как было выставлено
ранее, то соотношение в смеси сигнал/шум составит а/=1.
- Подготовить ПК к работе в режиме подсчета ошибки. Установив на ПК время
анализа в пределах 1030 с (и не меняя его в дальнейшем), произвести измерение
оценки вероятности ошибки – Рош. Полученное значение внести в таблицу 1. Не
меняя а/, повторить измерения для других видов модуляции.
- Установить новое соотношение а/, надо установить меньшую ширину шумовой
«дорожки». Например, для а/=2, эту ширину следует установить в 2 раза меньше,
т.е. 6=3 клетки, следовательно =0,5 клетки. После восстановления сигнала на
входе КАНАЛА соотношение сигнал/шум на входе ДЕМОДУЛЯТОРА окажется
а/=1/0,5=2 (т.к. а=1 клетке), если не менялась настройка осциллографа.
72
t=10-15с а/
АМ
ЧМ
Рош
ФМ
ОФМ
1
2
3
Таблица 1.
6
- По результатам таблицы 1. построить семейство кривых Рош=( а/) для
разных видов модуляции.
Рис.3.
7.Выводы:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8.
Контрольные вопросы.
8.1. Каково назначение демодулятора в цифровой системе связи? В чем его
основное отличие от демодулятора аналоговой системы?
8.2.Что такое "правило максимума правдоподобия"?
8.3.Каков алгоритм принятия решения в РУ?
8.4.Что такое "потенциальная помехоустойчивость"?
8.5.Объясните разницу в помехоустойчивости систем связи с разными видами
модуляции.
8.6. При каком соотношении а/ система связи работает устойчиво? От каких
функциональных узлов системы это зависит?
73
Лабораторная работа № 14
«Исследование режимов работы длинной линии »
Дата выполнения: «___» _____20
г. Оценка ________
1. Цель работы: исследовать работу электрически длинной линии в режимах
бегущих, стоячих и смешанных волн, уяснить распределение напряжения вдоль
длинной линии, закрепить знания, полученные на теоретических занятиях,
отработать навыки самостоятельной работы с приборами.
2. Литература:
2.1. Ушаков, П.А. Цепи и сигналы электросвязи: учебник / П.А.Ушаков - М.:
Издательский центр «Академия», 2010.- 352 с. – ISBN 978-5-7695-5669-2
2.2. Приложение к лабораторной работе.
3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска.
3.1. Приведите схемы замещения электрически длинных линий.
Рис. 1.
3.2. Дайте определение цепи с распределенными параметрами. В чем отличие этих
цепей от цепей с рассредоточенными параметрами?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.3.
Перечислите особенности режима стоячих волн.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.4.
Укажите сходство и различия режимов холостого хода и короткого
замыкания.
74
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3.5.Рассчитать частоту генератора по формуле:
f 
1
n LC
, f
где n=16 – число звеньев, С=0.01 мкФ, L=50 мГн.
3.6.Определите длину линии l, которой эквивалентна искусственная линия по
формуле
l  э 
где
c
 cn LC ,
f
l
 э - длина волны генератора, равная длине искусственной линии;
с=3*108 м/с – скорость света.
3.7. Рассчитать волновое сопротивление линии по формуле:
Zв 
L
C
4.Основное оборудование.
4.1. ПЭВМ
5.Задание.
5.1.Ознакомиться с инструкцией по выполнению виртуальной
лабораторной
работы.
5.2. Снять зависимость распределения напряжения вдоль линии в режиме
холостого хода, короткого замыкания, бегущих и смешанных волн.
Данные
занести в таблицу 1.
5.3. Рассчитайте
КБВ, КСВ и коэффициент отражения, используя данные
измерений для всех режимов, данные занесите в таблицу 2.
5.4.По результатам измерений построить графики распределения напряжений
вдоль линии.
5.5.Сделать краткие выводы о проделанной работе.
75
6. Результаты измерений.
Таблица 1.
№ отвода
0
Расстояние
от конца
0
1
/16
2
2/16
3
3/16
4
4/16
5
5/16
6
6/16
7
7/16
8
8/16
9
9/16
10
10/16
11
11/16
12
12/16
13
13/16
14
14/16
15
15/16
16
16/16
Zн=
Uхх, В
Zн=0
Uкз, В
Zн=Zв
U, В
Zн=0.5Zв
U, В
Zн=2Zв
U, В
Таблица 2.
Zн=
Zн=0
Zн=Zв
Zн=0.5Zв
Zн=2Zв
Umin
Umax
КБВ
КСВ
76
7. Графики распределения напряжения вдоль линии.
Рис. 2.
8.Выводы.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
9. Контрольные вопросы.
9.1. Какая линия называется электрически длинной?
9.2. Какие волны называются стоячими? В какой линии, и при каких режимах они
получаются?
9.3. Какие параметры линии считаются первичными?
9.4. Перечислите вторичные параметры линии связи?
9.5. Дать определение пучностям и узлам напряжения и тока в различных сечениях
линии.
9.6. Что называется фазовой скоростью?
9.7. Какая линия называется линией с согласованной нагрузкой?
9.8. Какие волны образуются в линии в режиме согласованной нагрузки?
9.9. Что называется коэффициентом отражения?
77