фааыаф. Лабораторные работы. Лабораторная работа 1 Знакомство с системой схемотехнического моделирования MicroCap 9
 Скачать 1.79 Mb.
|
Лабораторная работа № 4Исследование сигнала с частотной модуляциейI. Цель работыС помощью программы Micro-Cap построить осциллограммы ЧМ-сигнала с различными индексами частотной модуляции. II. Предварительный расчет1. Построить по ниже приведенной формуле зависимости однотонального ЧМ-сигнала от времени (t [0, 40] мкс) при разных индексах модуляции (m=0, m=0.1, m=10) 2. Привести формулу и по ней построить спектры однотонального ЧМ-сигнала при разных индексах модуляции (m=0, m=0.1, m=10) III Порядок выполнения работыНа рис. 1 показана упрощенная схема радиопередающего устройства с ЧМ-модуляцией. Звуковое сообщение, несущее некоторую информацию, преобразуется микрофоном в электрический низкочастотный сигнал (модулирующее сообщение), которое поступает в частотный модулятор. С другой стороны в модулятор поступает высокочастотный сигнал (несущее колебание) . На выходе частотного модулятора образуется ЧМ-сигнал с постоянной амплитудой и с изменяющейся мгновенной частотой (рис. 1). Упрощенно можно считать, что частотный модулятор это генератор, частота колебаний которого управляется напряжением (ГУН) , поступающим на его вход (рис. 2).  В случае однотонального ЧМ- сигнала мгновенную частоту можно записать в виде (t)= 0 + cos(t + 0 ) где (t) – мгновенная частота ЧМ-сигнала 0 – несущая частота ЧМ-сигнала - девиация частоты ЧМ-сигнала 0 – начальная фаза - частота модулирующего низкочастотного сигнала Будем использовать следующую форму записи ЧМ-сигнала:  U0 – амплитуда ЧМ-сигнала 0 – фазовый угол В программе Micro-Cap принята следующая формула ЧМ-сигнала F=V0+VA*sin(2*PI*F0*TIME+MI*sin(2*PI*FM*TIME)) где F – мгновенное значение ЧМ-сигнала V0 = 0 В – постоянная составляющая VA – 1 В – амплитуда ЧМ-сигнала F0 – 250 кГц – несущая частота PI – 3,141592653589795 MI – 10 –индекс модуляции FM – 20 кГц – частота модуляции TIME – время IV Моделирование схемы1. Сборка схемы.Введите источник ЧМ-напряжения (Component\Analog Primitives\Waveform Sourses\Voltage Source) В окне Voltage Source выберите закладку ЧМ-сигнала SFFM (Signal Frequency FM). Нажмите кнопку Modulate2. Введите следующие данные источника: DC=0, V0=0, MI=10, ACmagnitude=0, VA=1, FM=20k, ACPhase=0 и F0=250k. Закройте окно, сохранив изменения. Введите в схему землю (снизу от источника V1) 2. Построение ЧМ-сигнала и его спектра при различный коэффициентах модуляции.2.1 Построение ЧМ-сигнала при m=10 Получите зависимость ЧМ-сигнала от времени (Analysis\Transient...) Задайте параметры построения графика: Time Range – 50u – интервал времени (50мкс) Maximum Time Step – 0.001u максимальный временной шаг X Range и Y Range – Auto – автоматическое масштабирование P – 1 номер окна, в котором будет построен график X Expression – t - аргумент функции Y Expression – V(V1) – параметр построения Запустите построение. Полученный график занесите в отчет. Сделайте вывод о форме полученного сигнала. 2.3 Построение ЧМ-сигнала при m=0 Введите коэффициент модуляции MI=0. Повторите построение графика. График занесите в отчет. 2.4 Построение спектра ЧМ-сигнала при m=0 Постройте линейчатый спектр полученного ЧМ-сигнала при MI=0. Откройте окно Transient Analysis Limits нажмите кнопку Add. Добавится строка для второго графика. Введите частотный диапазон: X Expression – f – аргумент функции (частота) Y Expression – HARM(V(V1)) построение спектра X Range – 300k, 200k, 10k – интервал частот от 200 кГц до 300 кГц с шагом 10 кГц Y Range – 1, 0, 0.04 Запустите построение и вы увидите график зависимости ЧМ-сигнала от времени и его спектр при отсутствии модуляции (m=0). Полученные графики занесите в отчет. 2.5 Построение спектра ЧМ-сигнала при большом индексе модуляции Измените коэффициент модуляции MI=10. Введите частотный диапазон: X Expression – f – аргумент функции (частота) Y Expression – HARM(V(V1)) построение спектра X Range – 400k, 400k, 10k – интервал частот от 200 кГц до 300 кГц с шагом 10 кГц Y Range – 1, 0, 0.04 Постройте ЧМ-сигнал и его спектр. Графики занесите в отчет. Сделайте выводы об изменении формы графиков. 2.6 Построение спектра ЧМ-сигнала при малом индексе модуляции Введите частотный диапазон: Time Range = 100u X Expression – f – аргумент функции (частота) Y Expression – HARM(V(V1)) построение спектра X Range – 300k, 200k, 10k – интервал частот от 200 кГц до 300 кГц с шагом 10 кГц Y Range – 1, 0, 0.04 Постройте графики ЧМ-сигнала с индексом MI=0.1 и его спектр. Результаты занесите в отчет. |