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: 

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:

 

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:

 

    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:

      

    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:

 

    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.