Исследование автогенератора с частной модуляцией

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:

	

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:

fс , 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

fср , кГц

460



По данным таблицы построим зависимость выходного напряжения от частоты Uвых=f (fс).





Рис.2 - Зависимость выходного напряжения от частоты Uвых=f (fс).



По линейному участку графика определили fср=460 кГц.







 Регулировочная характеристика автогенератора.



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



Таблица 2:

UУПР, В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

fГЕН , кГц

410,1

413,1

415,2

421,9

423,7

431,5

436,7

441,6

446

449,8

452,5

fср , кГц

443



По данным таблицы построили регулировочную характеристику:





Рис.3 – Регулировочная характеристика fГЕН= f (UУПР)

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:

UУПР, В

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

UВЫХ 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 UВЫХ ЧД = f (UУПР).





Рис. 4 - Зависимость UВЫХ ЧД = f (UУПР)







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.




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:

fЗЧ , кГц

0,05

0,1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

UВЫХ 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 UВЫХ ЧД = f(fЗЧ). АЧХ частотного детектора в указанной области частот считаем линейной. 





Рис. 10 - Зависимость UВЫХ ЧД = f(fЗЧ)







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.