Цели работы
1.1 Получить временную диаграмму амплитудно-модулированного сигнала.
1.2 Измерить коэффициент амплитудной модуляции осциллографическим методом.
1.3 Исследовать спектральный состав амплитудно-модулированного сигнала.
2 Литература
2.1 Шинаков Ю. C., Колодяжный Ю. М. Теория передачи сигналов электросвязи.М.: Радиосвязь, 1989. С.36…43.
2.2 Панфилов И. П. Дырда В. Е. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1991. С.56…64.
2.3 Комаров С. К. Теория электрической связи. Конспект лекций. Часть 3. Мн.: ВКС, 2000. С.7…29.
3 Домашнеезадание
Изучить по [2.1] и [2.2] теоретические сведения о сигналах с амплитудной модуляцией, основные параметры и характеристики амплитудно-модулированных сигналов.
Изучить по [2.3] состав спектра амплитудно-модулированного сигнала.
Рассчитать и построить временную и спектральную диаграммы амплитудно-модулированного сигнала, если амплитуда несущего колебания Аm,B; частота несущего колебанияf0, МГц; а частота модулирующего синусоидального сигналаF, кГц равны номеру записи фамилии студента в учебном журнале. Амплитуда модулирующего сигналаАmи= 0,3 Аm. Составить математическую модель амплитудно-модулированного сигнала.
3.4 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
Примечание: Лабораторную работу можно выполнить дома, а результаты в электронном варианте переслать по адресу Prashkovich @ tut. by или представить преподавателю на гибком диске.
4 Вопросы для самопроверки
4.1 Что такое амплитудная модуляция?
4.2 Что такое несущее колебание?
4.3 Что такое модулирующий сигнал?
4.4 Как определить коэффициент амплитудной модуляции?
4.5 Какой физический смысл имеет коэффициент амплитудной модуляции?
4.6 Какой параметр несущего колебания изменяется при амплитудной модуляции (АМ)?
4.7 Как отличаются частоты несущего колебания и модулирующего сигнала при амплитудной модуляции?
4.8 Каким выражением определяется амплитуда бокового колебания при АМ?
4.9 Поясните спектр АМ сигнала при модуляции гармоническим синусоидальным (косинусоидальным) сигналом.
4.10 Приведите математическую модель АМ сигнала при модуляции гармоническим сигналом.
4.11 По какой формуле можно определить ширину спектра АМ сигнала?
4.12 По какой формуле можно определить коэффициент амплитудной модуляции по временной диаграмме АМ сигнала?
5 Аппаратное и програмное обеспечение
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа ElectronicsWorkbench5.12.
5.4 Принтер.
6 Порядок выполнения работы
6.1 Ответить на вопросы программированного допуска.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателяPOWERна системном блоке.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера и подключение его к локальной сети.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1– загрузка с локального диска. Наблюдать загрузку. Нажать клавиши клавиатурыCtrl+Alt+Deleteодновременно.
6.3.4 Войти в систему, набрав имя 204 ,а пароль не вводить. Нажать клавишу Enter.
6.3.5 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.6 Открыть программу ElectronicsWorkbench5.12, согласно каталогуD:\Work\EWB512\WEWB32.exe. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Получить временную диаграмму амплитудно-модулированного сигнала, для этого:
6.4.1 Поместить радиокомпоненты (рис. 4.1) на белый лист рабочего поля. Для их размещения нажимать левую клавишу манипулятора мышь на изображения радиокомпонентов панели инструментов. Перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать левую клавишу манипулятора мышь в нужном месте белого листа рабочего поля.
Рис. 4.1 Схема электрическая структурная наблюдения АМ сигнала
6.4.2 Соединить радиокомпоненты согласно схеме. Для их соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения.
6.4.3 Нажать двойным щелчком манипулятора мышь на изображение источника АМ сигнала. Установить значения параметров амплитудно-модулированного генератора в раскрывшемся окне (табл. 4.1) согласно варианту. Номер варианта соответствует номеру записи студента в учебном журнале
Таблица 4.1- Варианты заданий
|
Номер варианта |
Аm, B
|
f, кГц
|
m |
F, Гц
|
|
1 |
1 |
0,5 |
0,1 |
50 |
|
2 |
2 |
1 |
0,15 |
100 |
|
3 |
3 |
1,5 |
0,2 |
150 |
|
4 |
4 |
2 |
0,25 |
200 |
|
5 |
5 |
2,5 |
0,3 |
250 |
|
6 |
6 |
3 |
0,35 |
300 |
|
7 |
7 |
3,5 |
0,4 |
350 |
|
8 |
8 |
4 |
0,45 |
400 |
|
9 |
9 |
4,5 |
0,5 |
450 |
|
10 |
10 |
5 |
0,55 |
500 |
|
11 |
11 |
5,5 |
0,6 |
550 |
|
12 |
12 |
6 |
0,65 |
600 |
|
13 |
13 |
6,5 |
0,7 |
650 |
|
14 |
14 |
7 |
0,75 |
700 |
|
15 |
15 |
7,5 |
0,8 |
750 |
|
16 |
16 |
8 |
0,85 |
800 |
|
17 |
17 |
8,5 |
0,9 |
850 |
|
18 |
18 |
9 |
0,95 |
900 |
|
19 |
19 |
9,5 |
1 |
950 |
|
20 |
20 |
10 |
0,95 |
1000 |
|
21 |
21 |
10,5 |
0,9 |
1050 |
|
22 |
22 |
11 |
0,85 |
1100 |
|
23 |
23 |
11,5 |
0,8 |
1150 |
|
24 |
24 |
12 |
0,75 |
1200 |
|
25 |
25 |
12,5 |
0,7 |
1250 |
|
26 |
26 |
13 |
0,65 |
1300 |
|
27 |
27 |
13,5 |
0,6 |
1350 |
|
28 |
28 |
14 |
0,55 |
1400 |
|
29 |
29 |
14,5 |
0,5 |
1450 |
|
30 |
30 |
15 |
0,45 |
1500 |
6.4.4 Включить режим анализа схемы, щёлкнув манипулятором мышь на изображение переключателя Ι, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.4.5 Щелкнуть два раза на изображении осциллографа, наблюдать временную диаграмму амплитудно-модулированного сигнала.
6.4.6 Щелкнуть на изображение надписи Eхpandосциллографа. Наблюдать временную диаграмму на расширенном экране.
6.4.7 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «Время на деление» (Timebase) – время, соответствующее наблюдению одного-двух периодов огибающей модулированного сигнала, и переключателем «Вольт на деление» (V/div) необходимый масштаб по осиY.
6.4.8 Измерить время начала периода огибающей модулированного сигнала. Для измерения установить курсор манипулятора мышь на красном треугольнике 1и, нажав клавишу манипулятора, переместить красную визирную линию на начало периода.
6.4.9 Переместить синюю визирную линию 2на конец периода огибающей модулированного сигнала согласно методике п.6.4.8.
6.4.10 Отсчитать значения T1,T2и записать значение периода модулирующего сигналаТ=Т2-Т1из измерительных окон осциллографа в отчет. Рассчитать частоту и сравнить ее с ранее установленной. Рассчитать погрешность осциллографических измерений.
6.4.11 Проделать п.6.4.9…6.4.10, измеряя период несущей модулированного сигнала. Данные записать в отчет. Зарисовать временную диаграмму АМ сигнала в отчет.
6.5 Измерить коэффициент амплитудной модуляции осциллографическим методом, для этого:
6.5.1 Измерить размах Аmaxсм. рис. 4.2 амплитудно-модулированного сигна-
ла. Для измерения необходимо переместить красную визирную линию 1на самое минимальное мгновенное значение модулированного сигнала согласно методике п. 6.4.8, а, затем переместить синюю визирную линию2на самое максимальное мгновенное значение модулированного сигнала. Записать значение размаха сигналаАmax=VA2-VA1в отчет.
Р
ис.
4.2 Временная диаграмма АМ сигнала
6.5.2 Проделать п. 6.5.1 для размаха Аminмодулированного сигнала. Данные записать в отчет. Рассчитать коэффициент АМ, сравнить его значениеcранее установленным в пункте 6.4.3. Расcчитать погрешность.
6.6 Исследовать спектральный состав амплитудно-модулированного сигнала, для этого:
6.6.1 Нажать левой клавишей манипулятора мышь на изображение меню Circuit, а затем на указатель функции «параметры схемы»SchematicOptions.
6.6.2 Установить параметр электрической схемы, показывающий номер электрического соединения (контрольной точки) Shownodes. Для этого нажать левой клавишей манипулятора мышь на пустом квадратике напротив надписиShownodes. Определить номер выходной контрольной точки для исследования спектра.
6.6.3 Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0, а затемIпереключателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов. Подождать несколько секунд. Отключить формирование сигнала, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение0в правом верхнем углу окна.
6.6.4 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Analysisвверху окна, а затем анализ спектраFourierв раскрывшейся таблице.
6.6.5 Задать параметры анализа спектра: Outputnode– номер выходной контрольной точки, в которой исследуется спектр;Fundamentalfrequency– частота модулирующего сигнала;Numberharmonics– количество гармоник – 40;Verticalscale– масштаб по вертикали, линейный –linearи добавить функцию -Displayphase.
6.6.6 Нажать функцию Simulateи подождать появления спектральных диаграмм, фаз и амплитуд. Установить развёрнутый вид появившегося маленького окна,
нажав левой клавишей манипулятора мышь функцию (развернуть) в правом верхнем углу окна.
6.6.7 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию ToggleCursorsв правом верхнем углу окна. Измерить амплитуды спектральных составляющих с помощью визирных линий и таблицы. Визирную линию перемещать за чёрный треугольник вверху её на спектральную составляющую. Записывать значениех1 – частоты,у1– амплитуды спектральной составляющей из таблицыMagnitude,Vв отчёт.
6.6.8 Зарисовать спектральные диаграммы (фаз и амплитуд) в отчет, указав значения всех спектральных составляющих. Сделать выводы.
6.6.9 Проделать пункты 6.4 … 6.6. для коэффициентов амплитудной модуляции
m= 0,7 иm= 1.
Исследовать процесс формирования амплитудно-модулированного сигнала, для этого:
6.7.1 Удалить все радиокомпоненты предыдущих исследований. Для удаления нажать манипулятором мышь на функцию File, а затем (выделить все) –Selectallи (удалить) –Delete.
6.7.2 Собрать схему электрическую функциональную формирования АМ сигнала (рис. 4.3), используя методику п. 6.4.1. и 6.4.2.
6.7.3 Получить осциллограммы в контрольных точках 1, 2, 3, 4, 5, когда переключатель Sзамкнут и разомкнут (рис. 4.3), используя методику п. 6.4., зарисовать временные диаграммы в масштабе двух периодов информационного сигнала в отчет. Рассчитать параметры сигналов.
6.7.4 Получить спектральные диаграммы в контрольных точках 1, 2, 3, 4, 5, когда переключатель Sзамкнут и разомкнут (рис. 4.3), используя методику п. 6.6, зарисовать спектральные диаграммы в отчет. Рассчитать параметры гармоник.
Рис. 4.3 Схема электрическая формирования АМ сигнала.
Отпечатать временные и спектральные диаграммы исследуемых сигналов (по заданию преподавателя) на локальном или сетевом принтере, для этого:
Подготовить принтер к работе.
Просмотреть файл диаграммы, выбрав удобный для наблюдения масштаб.
Нажать изображение принтера левой клавишей манипулятора мышь в верхней части рабочего окна программы. Получить отпечатанную копию.
Показать результаты выполнения работы преподавателю.
Сделать выводы.
Выключить оборудование.
Составить отчет по работе.