ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФПМТ

Кафедра РЭС

Отчёт по дисциплине

«Устройства генерирования, формирования и передачи сигналов
в защищённых системах радиосвязи»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОГЕНЕРАТОРА С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Выполнили: Гущина С.Ю.

Шушарина А.К.

Чупракова М.О.

Проверил: Ефимов С.В.

Киров 2010

Цель работы: изучить параметры ЧМ сигналов, способы реализации частотной модуляции, принципы построения автогенераторов, управляемых по частоте; экспериментально исследовать автогенератор, в котором возможно осуществление частотной модуляции.

Оборудование: автогенератор с варикапом в кабельном контуре, генератор радиочастоты, осциллограф, селективный вольтметр, генератор звуковой частоты, мультиметр.

Ход работы:

1. Снятие характеристики частотного детектора и определение ее квазилинейного участка.

Рис.1 – Исследуемый макет.

Изменяя частоту генератора в пределах 410 - 510 кГц, зафиксирована величина U₌ с помощью вольтметра.

Результаты измерений занесены в таблицу 1.

Таблица 1:

f_с , кГц

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

U₌, В

11.9

11.74

10.9

9.35

6.93

4.3

2.17

0.96

0.31

-0.13

-0.25

f_ср , кГц

460

По данным таблицы построим зависимость выходного напряжения от частоты U_вых=f (f_с).

Рис.2 - Зависимость выходного напряжения от частоты U_вых=f (f_с).

По линейному участку графика определили f_ср=460 кГц.

2. Регулировочная характеристика автогенератора.

Изменяя напряжение смещения на варикапе, фиксируем частоту генератора (таблица 2).

Таблица 2:

U_УПР, В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

f_ГЕН , кГц

410,1

413,1

415,2

421,9

423,7

431,5

436,7

441,6

446

449,8

452,5

f_ср , кГц

443

По данным таблицы построили регулировочную характеристику:

Рис.3 – Регулировочная характеристика f_ГЕН= f (U_УПР)

3. Зависимость напряжения на выходе ЧД от напряжения смещения на варикапе автогенератора.

Изменяя напряжение смещения на варикапе автогенератора от 0 до 10 вольт переменным резистором «СМЕЩЕНИЕ», фиксируем значения постоянного напряжения на выходе частотного детектора.

Таблица 3:

U_УПР, В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U_{ВЫХ ЧД} , В

12,87

12,81

12,78

12,43

12,23

11,52

10,72

9,88

8,93

8,16

6,85

Построим зависимость U_{ВЫХ ЧД} = f (U_УПР).

Рис. 4 - Зависимость U_{ВЫХ ЧД} = f (U_УПР)

4. Модулирование колебания автогенератора синусоидальным напряжением звуковой частоты.

Частота автогенератора = 450 кГц;

Напряжение смещения = 9,3 В;

Частота низкочастотного генератора = 3 кГц;

Уровень напряжения на выходе НЧ-генератора = 4 В.

Рис. 5 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний

При уменьшении амплитуды фаза колебаний изменяется:

Рис. 6 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний

Амплитуду напряжения звукового генератора поставили вновь 4 В. Изменяем частоту:

Рис. 7 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний при частоте звукового генератора 6 кГц

Рис. 8 – Изменения мгновенного значения фазы колебаний при частоте звукового генератора 11 кГц

Подключили вход осциллографа к гнезду КТ3:

Рис. 9 - Напряжение звуковой частоты на выходе частотного детектора

Амплитуда напряжения = 4 В.

Частота = 3 кГц.

При уменьшении амплитуды низкочастотного генератора уменьшается амплитуда на выходе частотного детектора и наоборот. Аналогично происходит и с частотой.

5. АЧХ автогенератора с частотной модуляцией.

Изменяя частоту генератора ЗЧ от 50 Гц до 10 кГц, напряжение на выходе генератора ЗЧ поддерживаем равным 4 В. С помощью осциллографа наблюдаем напряжение ЗЧ на выходе ЧД и заносим данные в таблицу 4.

Таблица 4:

f_ЗЧ , кГц

0,05

0,1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U_{ВЫХ ЧД} , В

5,4

5,4

5

4,8

4,2

3,5

3

2,7

1,8

1,5

1,2

1

По данным таблицы построим зависимость U_{ВЫХ ЧД} = f(f_ЗЧ). АЧХ частотного детектора в указанной области частот считаем линейной.

Рис. 10 - Зависимость U_{ВЫХ ЧД} = f(f_ЗЧ)

6. Определение спектрального состава частотно модулированных колебаний.

Произведем измерение частоты и напряжения спектральных составляющих колебаний на выходе ЧМ генератора при следующих значениях частоты и напряжения модулирующих гармонических колебаний:

1) F=1 кГц U=1 В - U=1.5 В F=462.2 кГц;

2) F=3 кГц U=1 В - U=1.5 В F=461 кГц;

3) F=1 кГц U=4 В - U=1.5 В F=459,8 кГц;

4) F=3 кГц U=4 В - U=1.5 В F=461 кГц;

Выводы:

В ходе лабораторной работы изучили параметры ЧМ сигналов, способы реализации частотной модуляции, принципы построения автогенераторов, управляемых по частоте; исследовали автогенератор, в котором возможно осуществление частотной модуляции.

Из проделанной лабораторной работы можно сделать следующие выводы:

1)    Автогенератор может работать только в определённом диапазоне частот, где выполняется баланс амплитуд и баланс фаз.

2)    При перестройке частоты автогенератора путём изменения смещения на варикапе, частота сигнала на выходе меняется не сразу, что связано с временем, требуемым для установления рабочего режима.

3)    В основе частотного детектора лежат колебательные контура и для корректного демодулирования сигнала необходимо, чтобы рабочая точка находилась на линейном участке характеристики.

4)    При росте частоты модулирующего колебания напряжения на выходе ЧД падает, что связано с большими потерями в схеме, а при росте амплитуды модулирующего колебания наблюдаются нелинейные искажения, что связано с выходом рабочей точки с линейного участка характеристики ЧД.