3 Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на блоке «Теорема отсчётов», функциональная схема которого приведена на рис 1.

Рисунок 1 - Функциональная схема блока "Теорема отсчётов"

Генератор импульсов формирует периодическую последовательность положительных видеоимпульсов и радиоимпульсов со скважностью, равной двум, которую можно наблюдать на гнезде «Непр. сигнал». Длительность импульсов задаётся положением переключателя «Т_имп» и может быть равной 0.2 мс, 0.4 мс и 0.8 мс. Частота несущего колебания равна 10 кГц, переключателем «∆φ» можно менять начальную фазу несущей в пределах от 0° до 90°.

Сформированный сигнал поступает на устройство дискретизации. Частота дискретизации задается переключателем «f_д» и может принимать значения 10, 20, 40 и 80 кГц. Последовательность отсчетов может наблюдаться на гнезде «Дискр. сигнал».

Дискретный сигнал через переключатель «Режим» поступает на вход одного из фильтров ФНЧ₁ или ФНЧ₂ с целью восстановления непрерывного сигнала. Оба фильтра имеют частоту среза около 15 кГц, но отличаются скоростью уменьшения коэффициента передачи в области полосы затухания. Кроме того, переключателем «Режим» можно подать на входы фильтров последовательность коротких положительных импульсов с целью наблюдения импульсной реакции каждого из них, а также, подавая на вход фильтра гармонический сигнал внешнего генератора через вход «от ГСС», можно снять его амплитудно-частотную характеристику.

4 Домашняя подготовка к лабораторной работе

1. Изучить соответствующий содержанию работы раздел курса «Теория электрической связи» по учебникам, конспекту лекций и разделу 2 настоящих «Указаний».

2. Изобразить график последовательности положительных прямоугольных импульсов длительностью 0.2 мс со скважностью 2 и соответствующие ей дискретные сигналы при частоте дискретизации 10, 20, 40, и 80 кГц (в одинаковых масштабах времени).

3. Изобразить график последовательности радиоимпульсов длительностью 0.8 мс со скважностью 2 при частоте несущего колебания 10 кГц, а также соответствующей последовательности дискретных импульсных сигналов с указанными в п. 4.2 частотами дискретизации.

4. Рассчитать минимальные значения частот дискретизации указанных п.п. 4.2 и 4.3 сигналов, полагая значения верхней частоты спектра F_в равными частотам, соответствующим положению первого и второго «нулей» спектральной плотности амплитуд видеоимпульсов и первого и второго нулей после значения несущей для радиоимпульсов. Оценить погрешность дискретизации.

5 Экспериментальная часть

1. Снять АЧХ фильтров ФНЧ₁ и ФНЧ₂. Для этого подать на Гнездо «От ГСС» гармонический сигнал амплитудой 1В с частотой, меняющейся в пределах от 1 до 25 кГц. Амплитуду выходного сигнала измерять с помощью осциллографа. Построить графики АЧХ для каждого из фильтров, определить их частоты среза и оценить степень близости их АЧХ к АЧХ идеального ФНЧ.

2. Исследовать импульсные реакции ФНЧ₁ и ФНЧ₂, подав на входы ФНЧ последовательность коротких импульсов (положение переключателя «Режим ⎍»). Наблюдать выходные процессы на экране осциллографа, установив ему внешнюю синхронизацию. Зафиксировать графики импульсных реакций с экрана осциллографа в протоколе исследований, построить их в одинаковом масштабе, измерить задержку каждого из сигналов относительно момента подачи импульсов, оценить форму каждого из сигналов с точки зрении ее близости к форме импульсной реакции идеального ФНЧ.

3. Исследовать процесс дискретизации и восстановления видеоимпульсов длительностью 0.2 мс на частотах 10, 20, 40 и 80 кГц. Зафиксировать графики исходных, дискретизированных и восстановленных сигналов.

4. Исследовать процесс дискретизации и восстановления радиоимпульсов длительностью 0.8 мс с несущей частотой, равной 10 кГц. Для этого:

1. Сформировать на выходе генератора импульс длительностью 0.8 мс, установить переключатель «∆φ» в положение «0⁰», снять с экрана осциллографа осциллограмму сигнала на гнезде «Непр. сигнал» в масштабе 0.1 мс/дел. Изменяя положение переключателя «∆φ» проследить изменение начальной фазы радиоимпульсов, убедиться в независимости его амплитуды от сдвига фазы.

2. Исследовать процесс дискретизации и восстановления сформированного в п. 5.4.1 непрерывного сигнала при частоте дискретизации 20 кГц, в том числе снять зависимость амплитуды и фазы восстановленного сигнала от сдвига фазы несущего колебания. Наблюдать изменение формы дискретизированного сигнала от сдвига фазы несущей. Объяснить полученные зависимости.

3. Провести исследования п. 5.4.2 при частоте дискретизации 40 кГц. Объяснить, полученные результаты, сформулировать рекомендации по выбору частоты дискретизации.