Лабораторная работа № 3 Исследование прохождения сигналов через линейные частотно- избирательные системы. Последовательный rlc – контур.

Цель работы: Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные стационарные цепи. Исследование отклика последовательного RLC – контура на периодический входной сигнал.

Задание № 1.

A) Аналитически определить частотный коэффициент передачи последовательного RLC – контура.

1. В исследуемом RLС контуре (R=1Ом, L=NмГн, С=10NнФ, где N – номер варианта) определить выражение частотного коэффициента передачи K(j).

2. Качественно исследовать зависимость K(j) от параметров контура R,L,C,Q.

3. Построить в масштабе АЧХ цепи.

Б) Привести ММ амплитудно-модулированного (АМ) сигнала (представить аналитическое, временное, спектральное описание). Амплитуда несущего колебания равна 1 В, частота несущего колебания равна резонансной частоте контура (с точностью до 1 кГц), частота модуляции определяется из условия передачи сигнала через контур без искажения.

В) Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).

На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала через контур без искажения, параметрах контура). Письменно сформулировать вывод.

Задание №2. Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по цепи.

1. Собрать в программном пакете Multisim схему исследования (см. Рис.3) с параметрами, полученными при расчете в задании 1. От генератора на контур подать АМ сигнал с параметрами из задания 1 (подключить к контуру АМ – генератор).

2. Исследовать мм входного сигнала.

2.1. В точке 3 цепи (на выходе АМ – генератора) получить спектр сигнала (разложение сигнала в ряд Фурье). Для этого в меню Analysis в поле Fourier Analysis выбрать в области Output node точку исследования 2, и обязательно в поле Fundamental Frequency установить частоту, равную частоте модуляции. Распечатать или зарисовать полученный спектр в масштабе.

2.2. На осциллографе получить осциллограмму входного сигнала, распечатать или зарисовать в масштабе.

3. Исследовать частотный коэффициент передачи последовательного контура.

3.1. Определите частотный коэффициент передачи, для этого необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (напряжений) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Analysis в области Output node выбрать точки 4, 2 (при определении частотных свойств системы к последовательному контуру подключить генератор гармонических колебаний). На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного напряжений и фазы от частоты) самостоятельно построить АЧХ и ФЧХ в масштабе.

3.2. Измените параметры контура, получите и зарисуйте АЧХ в масштабе.

4. Исследовать отклик (выходную реакцию) частотно-избирательной системы.

Подключить к контуру АМ – генератор.

В точке 2 схемы исследовать отклик системы. Получить (зарисовать в масштабе) осциллограмму и спектр выходного сигнала.

Проанализировать АЧХ и отклик системы, письменно указать требования к параметрам контура, позволяющие:

А) передавать сигнал без искажения,

Б) полностью отфильтровывать сигнал.

Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика). По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.

Рис. 3. Схема исследования отклика последовательного RLC – контура

Задание № 3. Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по частотно-избирательной системе.

1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.

2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте требования к передаче сигнала по цепи без искажений.

2. Приведите определение частотного коэффициента передачи радиотехнической системы, графическую зависимость коэффициента передачи от частоты.

3. Приведите понятия добротности, характеристического сопротивления колебательной системы, укажите влияние этих параметров на избирательные свойства системы.

4. Укажите условия резонанса в последовательном RLC – контуре, укажите свойства контура в резонансе.