close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

k-32 TES Otchyot nomer 6

код для вставкиСкачать
ФГБОУ ВПО "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЙМАТЕМАТИКИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Отчёт по дисциплине
"Теория электрической связи"
Практическая работа №6
РАСЧЁТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
(ДЕТЕКТОРЫ ЧМ - и ФМ - СИГНАЛОВ)
Вариант 12
Выполнил: ___________________/ студент группы ТК -32 Царев А.Д./
Проверил: ____________________/ ктн, доцент Корепанов А.Г./
Киров 2012
Цели работы: Изучить работу ЧМ - детектора. Исходными данными для каждого варианта являются сопротивление нагрузки, несущая и модулирующая частоты. Схему детектора, амплитуду входного сигнала и другие недостающие данные выбрать самостоятельно. Используя любую известную Вам систему схемотехнического моделирования, для заданных fм, fн, Rн рассчитать все элементы выбранной схемы, выбрать стандартные типы и номиналы (для катушек индуктивности - только номиналы), внести их в отчет;
собрать схему ЧМ - детектора и добиться ее работоспособности, изменяя номиналы рассчитанных элементов (ЧМ - сигнал можно задать функциональным источником);
привести временную диаграмму работы схемы;
определить параметры частотного детектора: выходное напряжение, коэффициент передачи (по входному сигналу и по модулирующей частоте), коэффициент гармоник;
кратко описать (в двух - трех фразах) принцип работы схемы, внести эти данные в отчет;
построить спектральную диаграмму (спектр) входного ЧМ - сигнала, подтвердить правильность построения спектра;
определить, позволяет схема ЧМ - детектора принимать цифровые ЧМ - сигналы и сигналы негармонической формы и в случае положительного ответа приведите временную диаграмму работы схемы с этими сигналами, оцените качество детектирования. Если схема не позволяет работать с сигналами других форм, назовите схемы, способные работать с этими сигналами;
сформулируйте рекомендации по улучшению качества детектирования ЧМ - сигнала для Вашей схемы;
сделайте выводы по ЧМ - детектору. Изучить работу ФМ - детектора. Исходными данными для каждого варианта являются сопротивление нагрузки, несущая и модулирующая частоты. Схему детектора, амплитуду входного сигнала и другие недостающие данные выбрать самостоятельно. Повторите все пункты задания, выполненные для ЧМ - демектора, для ФМ - детектора. Дополнительно сравните спектры АМ, ЧМ и ФМ - сигналов, сделайте выводы по их ширине, форме, требованиях к каналу связи, помехоустойчивости.
Используемые программные и аппаратные средства: персональный компьютер (процессор Pentium и выше, ОЗУ 16 МВ или выше, HDD не менее 1 GB) с операционной системой Windows 95 или выше. ППП MicroCAP v. 7.0. 1. Изучение работы ЧМ-детектора
1.1 Исходные данные
Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Исходные данные
ВариантФазовый и частотный детекторыf мод, Гцfн, кГцRн, Ом875000225075001.2 Расчет параметров схемы ЧМ-детектора:
Расчёт колебательного контура :
Резонансной для данного контура будет частота несущей f_Н=2250 КГц:
f_нес=1/(2π√LC);
LC=5∙〖10〗^(-15).
Пусть L=0, 1 мГн, тогда С=50 пФ (ряд Е24 - 2,4 пФ).
Расчёт ФНЧ :
Фильтр настроен на частоту модулирующего сигнала f_МОД=75 кГц:
f_МОД=1/(2π√LC);
LC=4,5∙〖10〗^(-12).
Пусть L=1 мГн, тогда С=4,5 нФ (ряд Е24 - 1,1 нФ).
Расчет ФВЧ:
С_Р≥1/(2π∙f_МОД∙R_Н );
Отсюда СР≥28,3 нФ (ряд Е24 - 27 нФ).
Расчёт параметров диода:
Оптимальный коэффициент модуляции 0,6, тогда, задавшись R_3=800 кОм, получим:
I_прmax=U_вхmax/R_3 =(U_вх (1+K_м))/R_3 =(10∙(1+0,6))/820=19,5 мА
U_обрmax=U_вх (1+K_м )=16 В
1.2 Исследование схемы ЧМ-детектора:
На рисунке 1 представлена схема ЧМ-детектора:
Рисунок 1 - Схема ЧМ-детектора
На рисунках 2 - 5 соответственно представлены осциллограммы исходного ЧМ-сигнала, сигнала после колебательного контура, сигнала после ограничителя и выходного сигнала:
Рисунок 2 - Исходный ЧМ-сигнал
Рисунок 3 -Cигнал после колебательного контура
Рисунок 4 - Сигнал после ограничителя
Рисунок 5 - Выходной сигнал после ЧМ-детектора
Параметры выходного сигнала:
Амплитуда сигнала: U_вых=2 В
Частота сигнала: f=72664 кГц (погрешность 3%)
Коэффициент передачи: K_U=2/20=0,1.
На рисунке 6 представлен спектр выходного сигнала:
Рисунок 6 - Спектр выходного сигнала
Расчёт коэффициента гармоник:
K_г=√(U_2^2+U_3^2+U_4^2+...)/U_1 =√(8,7∙〖10〗^(-3)+7∙〖10〗^(-3)+6,5∙〖10〗^(-3) )/(995∙〖10〗^(-3) )=2,23%
На рисунке 7 представлен спектр входного сигнала.
Рисунок 7 - Спектр входного сигнала
Принцип работы схемы: т.к сопротивление колебательного контура на разных частотах различно, контур преобразует ЧМ-сигнал в сигнал, подобный АМ-сигналу, изменяя амплитуду сигнала, в зависимости от изменения частоты. Далее АМ-детектор восстанавливает модулирующий сигнал.
Выводы по частотному детектору:
Построен источник ЧМ-сигнала и детектор такого сигнала, рассчитаны элементы схемы, построены осциллограммы сигнала в важных узлах схемы. Параметры входного сигнала: частота несущей - 2250кГц, частота огибающей - 75кГц, амплитуда - 10В. Коэффициент модуляции β=∆f/f_МОД =13.
Построен спектр ЧМ-сигнала, он состоит из бесконечного числа боковых составляющих, удалённых от составляющей несущей частоты на частоты, кратные частоте модулирующей.
Изучен принцип работы детектора частотно-модулированных колебаний: ЧМ-сигнал поступает на колебательный контур, сопротивление которого зависит от частоты колебания (чем она больше, тем сопротивление больше, соответственно амплитуда сигнала после контура меньше), тем самым получаем АМ-сигнал, который далее поступает на АМ-детектор, который выделяет модулирующий сигнал.
Параметры выходного сигнала: частота - 72664 Гц, амплитуда - 2 В
Коэффициент гармоник - 2.23%.
Ширина спектра - 2 МГц.
2. Исследование ФМ-детектора
2.1 Исходные данные
Исходные данные представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Исходные данные
ВариантФазовый и частотный детекторыf мод, Гцfн, кГцRн, Ом875000225075002.2 Расчет параметров схемы ФМ-детектора:
Расчёт ФНЧ :
Фильтр настроен на частоту модулирующего сигнала f_МОД=75 кГц:
f_МОД=1/(2π√LC);
LC=4,5∙〖10〗^(-12).
Пусть L=1 мГн, тогда С=4,5 нФ (ряд Е24 - 1,1 нФ).
Расчет ФВЧ:
С_Р≥1/(2π∙f_МОД∙R_Н );
Отсюда СР≥28,3 нФ (ряд Е24 - 27 нФ).
Расчёт параметров диода:
Оптимальный коэффициент модуляции 0,6, тогда, задавшись R_3=800 кОм, получим:
I_прmax=U_вхmax/R_3 =(U_вх (1+K_м))/R_3 =(10∙(1+0,6))/820=19,5 мА
U_обрmax=U_вх (1+K_м )=16 В
2.3 Исследование схемы ФМ-детектора:
На рисунке 8 представлена схема ФМ-детектора:
Рисунок 8 - Схема ФМ-детектора
На рисунках 9 - 12 соответственно представлены осциллограммы исходного ФМ-сигнала, АМ-сигнала перед диодным ограничителем, сигнала после ограничителя и выходного сигнала:
Рисунок 9 - Исходный ФМ-сигнал
Рисунок 10 - Сигнал перед ограничителем
Рисунок 11 - Сигнал после ограничителя
Рисунок 12 - Сигнал на выходе детектора
Как видим, сигнал очень восстановился.
Амплитуда сигнала: U_вых=4.4 В, частота f=76 кГц.
Коэффициент передачи: K_U=4.4/20=0,22=22%
На рисунке 13 представлен спектр этого сигнала и ниже рассчитан коэффициент гармоник:
Рисунок 13 - Спектр сигнала на выходе детектора
Расчёт коэффициента гармоник:
K_г=√(U_2^2+U_3^2+U_4^2+...)/U_1 =√(13+0.64+0.22)/11,7=30%
На рисунке 14 представлен спектр входного ФМ-сигнала:
Рисунок 14 - Спектр входного ФМ-сигнала
Видим, что спектр состоит из главной гармоники на частоте несущей и боковых гармоник, отстоящих от главной и друг друга на частоту модулирующего сигнала.
Принцип работы схемы: Исходный ФМ-сигнал и опорный сигнал максимально совпадают по фазе только 1 раз за период, поэтому при сложении этих двух сигналов мы получаем АМ-сигнал с пучностями при максимальном совпадении фаз и узлами при максимальном несовпадении. Полученный АМ-сигнал АМ-детектором детектируется и выделяется огибающая. Выводы по фазовому детектору:
Построен источник ФМ-сигнала и детектор такого сигнала, рассчитаны элементы схемы, построены осциллограммы сигнала в важных узлах схемы. Параметры входного сигнала: частота несущей - 2250кГц, частота огибающей - 75 кГц, амплитуда - 10В.
Изучен принцип работы детектора фазово-модулированных колебаний: ФМ-сигнал складывается с опорным сигналом, равным несущему, но отличающемуся от него по фазе, это отличие зависит от периода, поэтому в результате перемножение получаем АМ-сигнал, который далее поступает на АМ-детектор, который выделяет модулирующий сигнал.
Построен спектр ФМ-сигнала, он состоит из главной гармоники на частоте несущей и боковых гармоник, отстоящих от главной и друг друга на частоту модулирующего сигнала. Параметры выходного сигнала: частота - 76кГц, амплитуда - 4.4 В
Коэффициент гармоник - 30%. Коэффициент модуляции β=∆f/f_МОД =2.66
Ширина спектра - 0.5 МГц
В частотном детекторе при увеличении частоты сигнала, ширина спектра слабо увеличивается, а в фазовом наоборот сильно, из этого следует, что помехоустойчивость ФМ детектора больше.
Документ
Категория
Разное
Просмотров
58
Размер файла
310 Кб
Теги
otchyot, tes, nomer
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа