Материал: Радиотехнические цепи и сигналы для дистанционного обучения. Останков А.В

Определить по новому графику крутизну характеристики S′д и занести её значение в отчёт. Рассчитать теоретическое значение крутизны Sд по формуле Sд = UФМ Kд (положить Kд ≈ 1). Сравнить расчётное значение крутизны Sд с экспериментальным значением S′д. Сделать вывод. Указать максимальное значение индекса модуляции mкр, для которого в исследуемом случае еще возможен режим неискаженного детектирования.

Возвратиться к исходному действующему значению напряжения источника входных колебаний. Затем уменьшить в 10-15 раз действующее значение напряжения опорного колебания. Указать в отчёте новое значение соотношения UФМ/UОГ. Снять детекторную характеристику и изобразить её график. Оценить её параметры (S′д, mкр), сравнить с предыдущими.

Сделать вывод о том, какое соотношение UФМ/UОГ предпочтительно на практике для детектирования колебаний с минимальными искажениями, максимальным значением фазового рассогласования (индекса модуляции).

Исследовать режим линейного детектирования.

Произвести переключение источников так, чтобы на вход детектора подавалось напряжение с ФМ. Установить тип информационных колебаний — последовательность треугольных импульсов (параметр «Duty cycle» взять равным 50 %). Установить амплитуды несущего UФМ и опорного UОГ колебания такими, чтобы обеспечить режим детектирования с минимальными искажениями

— UФМ/UОГ << 1. Произвести моделирование. Снять и зарисовать осциллограмму выходного напряжения детектора в установившемся режиме, проанализировать форму полученного сигнала, определить его частоту. Сделать вывод о величине искажений информационного сигнала.

Увеличить индекс модуляции детектируемого колебания сначала до значения mкр, а затем 1.5 mкр. Снять в обоих случаях осциллограммы выходного напряжения детектора и зарисовать в отчёт. Проанализировать их форму.

Сделать вывод о желательном практическом соотношении между раствором детекторной характеристики фазового детектора и индексом модуляции детектируемого колебания.

Исследовать работоспособность детектора при его схемных изменениях.

Вернуть исходное значение индекса модуляции детектируемого ФМколебания с треугольным законом изменения набега фазы.

Нарушить симметрию схемы детектора: увеличить сопротивление R2 в 10 раз, одновременно уменьшив в 10 раз ёмкость конденсатора C2. Снять и зарисовать осциллограмму выходного напряжения детектора, проанализировать форму сигнала. Вернуть исходные значения элементам R2, C2. Увеличить сопротивление R1 в 50 раз, а ёмкость C1 в 50 раз уменьшить. Снять и зарисовать ос-

150

циллограмму напряжения на выходе детектора. Проанализировать осциллограмму. Сделать вывод о влиянии асимметрии схемы на искажения информационного сигнала.

Вернуть исходные параметры элементов схемы.

Поменять местами точки подключения сигналов к схеме детектора: источник детектируемого колебания подключить к первичной обмотке трансформатора Т2, опорное напряжение подать на вход Т1. Снять и зарисовать осциллограмму выходного напряжения детектора, проанализировать его форму. Изменить амплитуду колебаний одного из источников, так чтобы обеспечить UФМ /UОГ 1. Вновь снять и зарисовать выходную осциллограмму. Сделать окончательные выводы.

Вернуть исходную конфигурацию схемы фазового детектора и исходные параметры (амплитуды) сигнального и опорного источников.

Включить последовательно с источником входного детектируемого колебания источник немодулированного гармонического напряжения, имитирующего сильную помеху. Установить амплитуду такого напряжения, соизмеримой с полезным сигналом, а частоту, отличающуюся на 30-50 % от частоты f0. Снять и зарисовать осциллограмму выходного напряжения детектора, проанализировать его форму. Приближать частоту колебаний помехи к несущей частоте полезного сигнала. Фиксировать результаты. Сделать выводы о влиянии помехи со стороны входа на качество детектирования полезного сигнала.

Контрольные вопросы к защите работы

1.Какие функции выполняет частотный детектор? По каким признакам классифицируются частотные детекторы? Каковы основные параметры частотного детектора?

2.Как работает частотный детектор на расстроенных контурах? Каков принцип положен в основу его работы? С какой целью используется балансная схема? Можно ли реализовать детектор на одном расстроенном контуре?

3.Что такое детекторная характеристика частотного детектора? Поясните принцип формирования детекторной характеристики частотного детектора на расстроенных контурах. Чем определяется протяжённость рабочего участка детекторной характеристики? Что такое апертура, крутизна детектора?

4.Изобразите характеристики частотных детекторов, отличающихся полосой пропускания контуров. Что происходит с крутизной и протяжённостью рабочего участка характеристики с увеличением (уменьшением) полосы пропускания контуров при неизменной их взаимной расстройке?

151

5.Изобразите характеристики частотных детекторов, отличающихся величиной взаимной расстройки контуров. Что происходит с крутизной и протяжённостью рабочего участка характеристики с увеличением (уменьшением) взаимной расстройки контуров при неизменной полосе их пропускания?

6.Поясните, из каких соображений получена формула, определяющая оптимальное значение взаимной расстройки контуров частотного детектора на расстроенных контурах.

7.Какие искажения могут претерпевать сигналы в частотном детекторе? Какие меры следует предпринимать для уменьшения искажений?

8.Изложите методику измерения детекторной характеристики частотного детектора. Чем определяется коффициент передачи частотного детектора, в каких единицах он измеряется?

9.Какие функции выполняет фазовый детектор? По каким признакам классифицируются фазовые детекторы? Каковы основные параметры фазового детектора?

10.Объясните принцип работы векторомерного балансного фазового де-

тектора.

11.Приведите график детекторной характеристики фазового детектора и поясните принцип её формирования.

12.Изложите методику измерения детекторной характеристики фазового детектора. Чем определяется коффициент передачи фазового детектора, в каких единицах он измеряется?

13.Зависит ли форма детекторной характеристики фазового детектора от соотношения амплитуд детектируемого и опорного колебания? При каком соотношении характеристика наиболее линейна?

14.При каких значениях индекса модуляции детектируемого колебания векторомерный фазовый детектор работает в режиме с допустимыми искажениями? Можно ли расширить рабочий участок его детекторной характеристики?

15.Каковы достоинства и недостатки векторомерного балансного фазового детектора?

152

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ВОССТАНОВЛЕНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ ПО ДИСКРЕТНЫМ ОТСЧЁТАМ

12.1. Цель работы

Цель работы — показать, что отличие частотной характеристики реального фильтра от характеристики идеального значительно сказывается на качестве восстановления непрерывного сигнала, а увеличение числа отсчётов в сигнале за счёт увеличения частоты дискретизации не приводит к заметному улучшению формы восстанавливаемого сигнала по сравнению со случаем, когда бо́льшее число отсчётов достигается путём увеличения длительности сигнала.

12.2. Краткие теоретические сведения

Дискретизация — это основанное на теореме Котельникова представление непрерывного сигнала (например, рис. 77, а) дискретной последовательностью отсчётов (рис. 77, б), по которым с заданной точностью можно восстановить исходное колебание (рис. 77, в). Применительно к сигналам, спектр которых примыкает к нулевой частоте (видеосигналам), теорему Котельникова можно сформулировать следующим образом.

Видеосигнал s(t) с конечной энергией, спектр которого ограничен частотой FM, полностью и однозначно определяется последовательностью своих мгновенных значений, взятых с частотой дискретизации

то есть совокупностью дискретных отсчётов, считываемых через интервал времени (интервал дискретизации)

153

Доказывается, что такой сигнал s(t) может быть представлен обобщённым рядом Фурье (в базисе Котельникова):

где s(k T) — коэффициенты, совпадающие с отсчётами мгновенных значений сигнала s(t), взятых в моменты времени k T;

sinc(x)=sinx/x.

Для восстановления видеосигнала s(t) по его дискретным отсчётам достаточно дискретизированный сигнал sT(t), объединяющий воедино последовательность отсчетов s(k T), подать на фильтр нижних частот с прямоугольной ампли- тудно-частотной характеристикой, обладающей частотой среза FM, и линейной фазочастотной характеристикой. Действительно, реакцию линейной электрической цепи на воздействие идеального дискретизированного сигнала sT(t) (с бесконечно малой длительностью отсчётных импульсов)

(δ(t) — дельта-функция) можно определить как совокупность взвешенных с коэффициентами s(k T) T импульсных характеристик цепи:

Импульсная характеристика идеального фильтра нижних частот, как известно, определяется выражением —

gИФНЧ (t) =2 K0 FС sinc[2πFС (t−tЗ )]

(89)

(FC — частота среза АЧХ, tЗ — время задержки отклика).

Тогда реакция такого фильтра на воздействие дискретизированного сигнала будет определяться выражением

154