ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ АМПЛИТУДЫ МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ТРЕХ ТИПОВ ЧД

Цель работы: экспериментальное исследование зависимости выходного напряжения от амплитуды модулирующего сигнала с определением коэффициента передачи для 3 типов ЧД.

Лабораторная работа включает 2 задания.

ВиртуальныйстендуправленияАПК

Четвертая лабораторная работа выполняется на том же стенде, что и третья лабораторная работа. Визуальный интерфейс, обеспечивающий подключение к стенду, изображен на рис. 33.

Для начала работы с АПК необходимо ввести в окне 1 (рис. 33) IP- адрес сервера АПК с удаленным доступом Сибирского федерального округа. Затем необходимо посредством активизации кнопки 2 подключиться к АПК.

Рис. 33. Общий вид интерфейса: 1 – окно ввода IP-адреса сервера АПК; 2 – кнопка подключения виртуального стенда АПК «Частотный детектор» в режиме удаленного

доступа; 3	– кнопка завершения работы с АПК
	Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам	-38-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

В случае успешного соединения с сервером АПК на экране появится рабочее поле виртуального стенда, общий вид которого приведен на рис. 34. При этом все необходимые измерительные приборы, входящих в состав виртуального стенда для данной лабораторной работы, активируются автоматически.

8

4

10

6

1

2

7

9

5

16

11

12 13 14 15 3

Рис. 34. Внешний вид рабочего поля виртуального стенда третьей лабораторной работы: 1 – кнопки выбора типа детекторов; 2– кнопки выбора величины шунтирующего резистора для изменения добротности; 3 – кнопка завершения работы со стендом; 4 – структурная схема исследуемого ЧД; 5 – вольтметр переменного напряжения, показывающий напряжение на выходе ЧД; 6 – то же, показывающий напряжение на выходе НЧгенератора; 7 – блок ГВЧ с регулятором установки частоты и электронным цифровым частотомером, показывающим значение частоты на выходе; 8 – блок генератора модулирующих или НЧ-сигналов с переключателем диапазонов и регуляторами установки частоты и амплитуды на выходе; 9– электронный осциллограф, графически отображающий форму напряжения на выходе ЧД; 10 – электронный цифровой частотомер, показывающий значение частоты на выходе НЧ-генератора; 11 – таблица записи результатов измерения; 12 – кнопка отправки команды на измерение параметров; 13 – кнопка записи последнего результат измерения в таблицу; 14 – кнопка очистки всей таблицы с результатами измерений; 15 – кнопка команды на создание отчета; 16– служебное поле, отражающее текущее состояние при удаленном доступе к лабораторному макету

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-39-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

Для выполнения лабораторной работы 4 вольтметр 5 переменного напряжения подключен к выходу исследуемого в данный момент детектора для

измерения UΩ, вольтметр 6 переменного напряжения с частотомером 10 подключен к выходу НЧ-генератора для измерения Uм и Fм, электронный цифровой частотомер 7 – к выходу ГВЧ для измерения fс, НЧ-генератор и ГВЧ соединены с входами внутреннего модулятора для формирования ЧМ-сигнала, а осциллограф 9 в графическом виде отображает сигнал UΩ на выходе исследуемого детектора.

Описаниепринциповработыскомплексомвиртуальных измерительныхприборов

Комплекс приборов, входящий в состав виртуального стенда для лабораторной работы 4, включает в себя:

•генератор высокой частоты (ГВЧ);

•генератор низкой частоты (ГНЧ, или НЧ-генератор);

•вольтметр переменного напряжения ГНЧ;

•вольтметр переменного напряжения для выходного сигнала;

•цифровой частотомер ГВЧ;

•частотомер ГНЧ

•осциллограф.

Общий вид совмещенной панели ВЧ-генератора и частотомера представлен на рис. 35, общий вид панели НЧ-генератора – на рис. 36.

Рис. 35. Совмещенная панель управления ГВЧ (содержит потенциометр, позволяющий изменять частоту генератора от 2 200 до 2 700 кГц) и электронного частотомера

Общий вид совмещенной панели вольтметра переменного напряжения и частотомера представлен на рис. 37. Вольтметр отображает действующее значение напряжения с выхода НЧ-генератора и имеет стрелочный и цифровой индикаторы. Частотомер измеряет частоту с выхода НЧ-генератора и отображает ее на цифровом индикаторе, кГц.

Вольтметр переменного напряжения с симметричной шкалой отображает действующее значение напряжения с выхода исследуемого в данный момент типа ЧД и имеет стрелочный и цифровой индикаторы (рис. 38).

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-40-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

2

1

3

Рис. 36. Панель НЧ-генератора: 1 – позиционный переключатель диапазонов задания частоты (позволяет задавать частоту в пределах от 30 Гц до 15 кГц); 2 – потенциометр и кнопки увеличения/уменьшения 32-позиционной плавной регулировки частоты в пределах выбранного диапазона; 3 – потенциометр регулировки амплитуды НЧ-генератора (дает возможность регулировать амплитудуот 0до 800 мВ)

Рис. 37. Совмещенная панель вольтметра переменного напряжения и частотомера для измерения напряжения и частоты на вы ходе НЧ-генератора

Рис. 38. Панель вольтметра переменного напряжения с симметричной шкалой

1	2

Рис. 39. Панель электронного осциллографа: 1– амплитуда сигнала, В; 2 – временная шкала, с

Электронный осциллограф представлен графически отображает форму напряжения с выхода исследуемого в данный момент типа ЧД(рис. 39).

Общий вид панели с записанными результатами измерений показан на рис. 40. В таблице содержатся результаты измерений переменного напря-

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-41-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

жения UΩ на выходе исследуемого типа ЧД в зависимости от частоты НЧ-генератора Fм и амплитуды НЧ-генератора Uм. При этом для каждого измерения в таблицу автоматически записывается номер блока, что соответствует типу исследуемого ЧД, состояние шунтирующих резисторов и частота ГВЧ fс. Сбоку панели имеется стандартная полоса прокрутки, позволяющая просмотреть все результаты измерения.

Рис. 40. Панель таблицы с результатами измерений

Рис. 41. Информационная панель

На информационной панели отображается текущее состояние при удаленном обращении по сети Интернет к лабораторному макету (рис. 41). На панели выводятся 3 последних действия с указанием времени начала или конца их выполнения. Сбоку панели имеется стандартная полоса прокрутки, позволяющая просмотреть все действия студента за все время выполнения данной лабораторной работы.

Задание1. Исследованиезависимостикоэффициентовпередачи детекторовотуровнямодулирующегосигнала

Цель: получить зависимость эффективного значения напряжения UΩ на выходе частотного детектора от эффективного значения напряжения Uм на модуляционном входе частотного модулятора (выходе ГНЧ).

Порядоквыполнения

1.При выключенном генераторе низкой частоты ГНЧ (регулятор амплитуды в крайнем левом положении) установить частоту генератора высо-

кой частоты ГВЧ, равную fср, измеренную в лабораторной работе 2 для данного типа детектора.

2.Включить генератор низкой частоты ГНЧ, установив значение амплитуды Uм не менее 100 мВ.

3.Установить значение ГНЧ Fм ≈ 1 кГц.

4.Провести измерения UΩ на выходе частотного детектора для трех типов детекторов, изменяя Uм в пределах 50–750 мВ (8–10 измерений).

Для детекторов типов 1 и 2 измерения выполнить при отключенных шунтирующих резисторах R1 и R2 (Q1 и Q2). Результаты измерений занести

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-42-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

в таблицу путем записи выбранных результатов в «Таблицу результатов» при нажатии на кнопку «Записать результат» (рис. 34, поз.13).

При этом необходимо учитывать, что в таблицу «Результаты измерений» (рис. 34, поз.11) значения записываются только при нажатии кнопки «Записать результат» (рис. 34, поз. 13), а при нажатии кнопки «Создать о т- чет» в создаваемом студентом в указанном им месте компьютера файле «ххххх.doc» сохраняются данные только из таблицы «Результаты измерений» (рис. 34, поз. 11).

При нажатии кнопки «Сброс результата» происходит очистка таблицы «Результаты измерений» и имеется возможность продолжить выполнение лабораторной работы, например, другим студентам без разрыва соединения с удаленным лабораторным макетом. После выполнения работы по нажатии кнопки «Создать отчет» необходимо указать другое имя файла (или другой путь к месту его расположения и также с обязательным расширением .doc) и получить другой отчет по данной лабораторной работе.

Задание2. Измерениеамплитудныххарактеристикизучаемых типовдетекторовспомощьюматематическогомоделирования

Цель: сравнить результаты компьютерного моделирования с результатами выполнения лабораторной работы с помощью АПК «Частотный детектор» в условиях полной идентичности исходных данных и объектов моделирования.

Порядоквыполнения

1.Составить эквивалентную схему замещения конкретной модели частотного детектора (на расстроенном контуре и амплитудном детекторе, на основе аналогового перемножителя, на детекторе отношений (дробный детектор)), пользуясь схемой электрической принципиальной аналоговой части лабораторного макета в терминах и обозначениях, принятых в пакете

OrCAD [6].

2.Задать исходные данные (амплитуда и частота входного сигнала и их возможные диапазоны изменений).

3.Задать требуемую выходную характеристику – зависимость амплитуды выходного сигнала от амплитуды входного сигнала ГНЧ.

4.Выполнить задания (запуск программы, получение, проверка и корректировка результатов, копирование результатов в отчет по лабораторной работе).

5.Проанализировать полученные результаты (сравнить с данными экспериментального исследования аналогичных частотных детекторов, сравнить полученные характеристики детекторов между собой с формулированием вывода о достоинствах и недостатках каждого и т.д.).

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-43-

ЛАБОР. РАБ. 4. ИССЛЕД. ЗАВИСИМ. ВЫХОД. НАПРЯЖ. ОТ АМПЛ. МОДУЛИРУЮЩЕГО СИГНАЛА

Содержаниеотчета

1.Наименование и цель работы.

2.Схемы исследуемых частотных детекторов.

3.Результаты измерений для трех типов частотных детекторов:

• таблицы с результатами измерений и графики зависимостей UΩ = f(Uм) для трех типов детекторов (задание 1);

• результаты расчета коэффициентов передачи детекторов по формуле

kΩ = U (∆2fUΩ/ f ) ,

c m c

где Uc = 0,5 В, fm – девиация частоты. Для определения девиации частоты fm использовать результаты из лабораторной работы 1. По средней частоте несущего колебания fср для каждого типа детектора определить по графику fñ = f (Uñì ) значение Uсм, соответствующее этой частоте. Для каждого зна-

чения UM рассчитать максимальную частоту fmax, соответствующую максимальному смещению Uñì + 2Uì , и вычислить ∆fm по формуле

∆fm = fmax − fñð;

Ω= f(Uм) для трех типов детекторов.

4.Анализ полученных результатов (сравнить коэффициенты передачи различных типов детекторов, сравнить результаты экспериментальных исследований и моделирования).

5.Выводы.

Контрольныевопросы

1.Какие функции выполняют частотные детекторы? По каким признакам классифицируются такие детекторы и каковы их основные параметры?

2.Каковы принципы работы и схемы частотных детекторов?

3.Как рассчитывают коэффициент передачи частотного детектора?

4.Что происходит при совместном действии сигнала и шума на частотный детектор? Как проявляются пороговые свойства частотного детектора?

5.Какие искажения могут претерпевать сигналы в частотных детекторах? Какие меры следует предпринимать для уменьшения искажений?

6.Какова методика измерения детекторной характеристики частотного детектора?

7.Какова методика измерения частотных характеристик частотных детекторов?

8.Каковы принципы моделирования частотных детекторов? В чем заключаются преимущества и недостатки моделирования?

 Устройства приема и обработки сигналов.Метод. указания к лабораторным работам

-44-