Порядок выполнения работы
Лабораторная работа может быть выполнена в дисплейном классе с использованием специализированного пакета программ для моделирования электронных схем, например, Micro-Cap V.
3.1. Описание схемы частотного модулятора цифровых сообщений
Процесс получения частотно – модулированного колебания осуществляется с помощью модулятора, который является или нелинейной системой, или линейной системой с переменными параметрами.
Модуляция в выбранной схеме (см. рис. 5) осуществляется с помощью двух электронных ключей, в качестве которых используются операционные усилители (ОУ1 и ОУ2). На один вход первого ОУ подается сигнал несущих колебаний с частотой f1, а на другой – цифровой с частотой Ω. На один вход второго ОУ подается сигнал несущих колебаний с частотой f2, а на другой – тот же цифровой сигнал с частотой Ω. Ключи открываются попеременно, что достигается с помощью третьего операционного усилителя (ОУ3), поворачивающего фазу модулирующего сигнала на 1800.
Рис.5. Частотный модулятор цифровых сообщений
где G1 – генератор несущих колебаний с частотой 200 кГц, 1 В; G2 – генератор несущих колебаний с частотой 400 кГц, 1 В; G3 - генератор импульсного сигнала с частотой 20 кГц; G4 – источник постоянного напряжения 50 В; ОУ1, ОУ2 (LF400C), ОУ3 (LF355); С1 = 1 мкФ, R1=R3 =R4 =R5 = 1кОм, R2 =700, R6 = 2 кОм.
3.2. Выполнение лабораторной работы
3.2.1. Собрать схему частотного модулятора (см. рис. 5).
3.2.2. Выставить частоту генератора G1 - 200 кГц, 1 В; генератора G2 - 400 кГц, 1 В; G3 - 20 кГц (уровень 1 – 5 В); выставить напряжение питания на - 20 В.
3.2.3. Плавно изменять амплитуду сигнала на генераторе G1 от 1 до 5 В с шагом 0.5 В. Зарисовать полученные осциллограммы. Объяснить полученные изменения.
3.2.4. Зафиксировать частоту генератора G2 равной 400 кГц. Плавно изменять частоту генератора G1 в пределах от 50 кГц до 600 кГц через 50 кГц, зарисовать полученные осциллограммы и установить влияние частоты генератора G1 на итоговые осциллограммы.
3.2.5. Зафиксировать частоту генератора G1 равной 200 кГц. Плавно изменять частоту генератора G2 в пределах от 200 кГц до 800 кГц через 100 кГц, зарисовать полученные графики и установить влияние частоты генератора G2 на итоговые осциллограммы. С помощью анализатора спектра установить для каждого случая ширину спектра сигнала, рассчитать индекс угловой модуляции и построить график зависимости m = f (f2).
3.2.6. Зафиксировать частоту генератора G1 равной 200 кГц, частоту генератора G2 равной 400 кГц. Плавно изменять период сигнала с генератора G3 в пределах от 50 мкс до 20 мкс через 10 мкс, зарисовать полученные графики и установить влияние частоты генератора G2 на итоговые осциллограммы.
3.2.7. С помощью анализатора спектра (TRANSIENT ANALYSIS – функция FFT) установить для каждого случая из п. 3.2.6. ширину спектра сигнала и построить график зависимости Δωд = f (Ω), где Δωд – девиация частоты, Ω – частота модулирующего сигнала. В режиме AC ANALYSIS для каждого случая из п. 3.2.6. определить сдвиг фаз между несущим и модулированным сигналом, построить график зависимости Δφд = f (Ω), где Δφд – девиация фазы.