Краткое описание исследуемых цепей и сигналов

В данной работе используется универсальный лабораторный стенд со сменным блоком ЧАСТОТНЫЙ МОДЕМ (рисунок 9.1). В качестве источника ЧМ-сигнала в данной работе используется частотный модулятор, рассмотренный в работе №17. Выход частотного модулятора (гнездо 2 на рисунке 8.1) является входом частотного детектора, а гнездо 3 – его выходом.

Схема частотного детектора состоит из усилителя на полевом транзисторе VT3, в нагрузку которого включены два резонансных контура, настроенных на разные частоты (f₀₁ и f₀₂). Эти частоты расположены симметрично относительно несущей частоты ЧМ-сигнала. Ток ЧМ-сигнала с постоянной амплитудой, протекая через два расстроенных контура, вызывает на них падения напряжения, пропорциональные их сопротивлениям.

Чем ближе мгновенная частота ЧМ-сигнала к резонансной частоте контура, тем больше амплитуда напряжения на контуре и наоборот. Таким образом, линейная цепь (рассмотренный колебательный контур) преобразует ЧМ-сигнал в сигнал, в котором и амплитуда, и частота меняются одновременно. Осциллограмма такого сигнала внешне очень похожа на АМ-сигнал, но частота заполнения его меняется так же, как у входного ЧМ-сигнала. Нагрузкой каждого контура является свой детектор огибающей (АМ-детектор).

Выходные напряжения АМ-детекторов (на резисторах R5 и R6) зависят от расстройки контуров относительно мгновенной частоты ЧМ-сигнала. Для идеальной работы ЧМ-детектора модуль полного сопротивления расстроенного контура должен меняться прямо пропорционально девиации частоты ЧМ-сигнала. Однако на частотной характеристике контура имеется небольшой почти линейный участок в районе точки перегиба. Для увеличения ширины линейного участка характеристики детектирования применяют не один, а два симметрично настроенных контура. Встречное включение диода (VD2) во втором детекторе огибающей позволяет в значительной степени компенсировать нелинейность склона АЧХ-контура, а также компенсировать постоянную составляющую выходного сигнала.

Выходное напряжение ЧМ-детектора (гнездо 3) равно разности напряжений на выходах АМ-детекторов: U_ВЫХ = U_R5 – U_R6.

В качестве измерительных приборов в работе используются приборы постоянного тока: вольтметр напряжения смещения и микроамперметр постоянной составляющей тока детектора, встроенный вольтметр В7–38, двулучевой осциллограф.

Порядок выполнения работы

9.1 Снятие характеристики детектирования I₀ = φ₂(f) производится при отсутствии модулирующего сигнала (М_ЧМ=0) путём изменения частоты входного сигнала с измерением постоянной составляющей тока детектора. При этом вход модулятора отключен (гнездо 1 свободно), а управление частотой осуществляется изменением смещения (Е_СМ) в модуляторе. Изменение частоты на выходе модулятора (гнездо 2) производится с помощью ПК в режиме «Спектроанализатор», а ток I₀ – микроамперметром, расположенным около регулятора Е_СМ.

Процесс измерения характеристики детектирования существенно упрощается, если на этом же стенде уже выполнена работа №8. В этом случае необходимость в измерении частот отпадает, и первые две строчки из таблицы 9.1 переносятся в таблицу 9.1.

9.2 Изменяя напряжение смещения (Е_СМ) в соответствии с таблицей 9.1 измерить с помощью ПК (в режиме «Спектроанализатор») частоты модулятора и, одновременно с этим, ток детектора I₀.

Таблица 9.1 - Снятие статической модуляционной

характеристики f = φ₁(Е_СМ) и характеристики детектирования I₀ = φ₂(f)

ЕСМ	B		0	-0,5	-1	-1,5	…………	-6,5
F	Кгц
I0	мкА

При заполнении таблицы 9.1 кроме указанных значений Е_СМ следует добавить те значения Е_СМ и f, при которых I₀ принимает нулевое и экстремальные значения.

9.3 По результатам таблицы 9.1 строится статическая модуляционная характеристика (СМХ) и характеристика детектирования (ХД). Из графика ХД определить оптимальное значение несущей частоты f₀, соответствующее нулевому току детектора и максимальную девиацию частоты Δf_MAX, соответствующую границе линейного участка ХД, считая от частоты f₀. Из СМХ определяют напряжение смещения Е_{СМ ОПТ}, при котором несущая частота равна f₀ и максимальную амплитуду сигнала U_MC, при которой девиация частоты составит Δf_MAX. Полученные значения параметров внести в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 - Оптимальный режим частотного детектора

ЕСМ ОПТ, В	f0 , Кгц	fMAX , Кгц	UMC MAX ,B	UC MAX ,B

9.4 Соединить выход генератора ГЧ–111 с гнездом 1 (вход модулятора).

Туда же подключить вольтметр В7–38. Установить на генераторе гармонический сигнал с частотой F_МОД=200 Гц и действующим значением U_C (по вольтметру). Установить Е_СМ = Е_{СМ ОПТ}.

9.5 Заменить вольтметр на входе 1 на один из входов двулучевого осциллографа, а второй его вход соединить с выходом детектора (гнездо 3).

9.6 Получив неподвижные осциллограммы, зафиксировать их в отчёте. Обратить внимание на «зубцы» выходной осциллограммы, связанные с работой амплитудных детекторов.

9.7 Работа детектора в неоптимальном режиме возникают при выходе сигнала за пределы линейного участка ХД.

9.8 Изменить напряжение смещения на +0,5В от оптимального. По графику СМХ или таблице 18.1 определить новое значение несущей частоты и внести его в отчёт.

Повторить п.9.5.

9.9 Повторить п.2.1, но при Е_{СМ ОПТ} = – 0,5В.

9.10 Восстановить прежнее значение Е_{СМ ОПТ}. Увеличить модулирующий сигнал U_C в 1,5 раза. (Для этого на время измерения заменить вход осциллографа, подключенный к гнезду 1 на вольтметр). Повторить п.9.5.