Лабораторная работа № 2. Амплитудная модуляция

Цель работы.

Цель моделирования заключается в исследовании характеристик и принципа действия амплитудной модуляции.

Теоретические сведения.

Передача информации с помощью амплитудной модуляции является методом, при котором сигнал совмещается (модулируется) с высокочастотным сигналом и посылается в передающую среду, а в приемнике идет обратный процесс -демодуляция. Аудио сигналы необходимо модулировать по двум причинам.

Диапазон частот, воспринимаемый человеком - от 20 Гц до 20 000 Гц. Поэтому для передачи сигнала на этих частотах потребуется более большая антенна, чем при передаче на высоких частотах. Такое ограничение накладывается из-за требования к длине антенны, длина антенны должна равняться половине длины волны. Так как длина волны равна Л = —, то для передачи сигнала с частотой fс

2 кГц потребуется очень длинная антенна. Если этот же сигнал смешать с высокочастотным 1050 кГц сигналом, длина антенны необходимой для приема значительно уменьшится.

Вторая причина, по которой необходимо использование несущей частоты является требование к разделению сигналов приемником. При настройке радиоприемника на определенную станцию, роль разделителя сигналов играет несущая частота. Жесткие требования к приему/передаче сигналов регламентируют использование высокочастотных несущих с маленькой шириной и именно благодаря этому предотвращается наложение информационных сигналов (для амплитудно модулированных сигналов, частота несущего сигнала - 10 кГц). При условии, что информационный сигнал - неискаженная синусоида, в процессе модуляции получим несущую частоту с нижней боковой полосой fc - fm, fc, и верхней боковой полосой fc + При этом на амплитудный спектр несущей будет представлен 3 линиями. С ограничением на ширину полосы сигнала, каждая боковая полоса уменьшится до 5 кГц. Это означает, что на практике ширина полосы аудио сигнала ограничена 5 кГц [8].

В среде Multisim амплитудный модулятор позволяет получить модулированный сигнал из низкочастотного информационного сигнала и высокочастотной несущей fc. Наблюдение модулированного сигнала проведем во временной и частотной областях.

Используемые приборы.

  • 1. Амплитудный модулятор (AM Modulator).
  • 2. Осциллограф (Oscilloscope).
  • 3. Анализатор спектра (Spectrum Analyzer).

Рабочие формулы.

Нижняя боковая полоса:

flower =fc-fm. (10-1) (67)

Верхняя боковая полоса:

fupper = fc + fm. 10-2 (68)

Порядок выполнения работы.

  • 1. Соберите схему, изображенную на рисунке 85.
  • 2. Кликните на пиктограмме амплитудного модулятора. Установите значение несущей амплитуды (Carrier Amplitude) 10 В, значение несущей частоты (Carrier Frequency) 100 кГц, частоту модуляции (Modulating Frequency) 800 Гц коэффициент модуляции (Modulation Index) 0,6.
  • 3. Кликните на пиктограмме осциллографа Установите масштаб по оси времени 1 мс/дел., а канала A (Channel А) 10 В/дел. Выберите автоматический пуск и связь по постоянному току.
  • 4. Кликните на пиктограмме спектрального анализатора. Установите параметры масштаба: диапазон частот (Span) 10 кГц, центральная частота 100 кГц и амплитуду (Amplitude) = LIN.
  • 5. Запустите процесс моделирования, по полученным данным нарисуйте график кривой. Измерьте частоты несущей и модулированного сигнала, сравните полученные результаты с частотами амплитудного модулятора.
  • 6. Кликните на пиктограмме спектрального анализатора. В открывшемся окне-экране, используя вертикальный маркер исследуйте амплитудный спектр, измерьте частоту частоты нижней и верхней боковой полосы, а также частоту несущей. Сравните с теоретическими значениями, запишите полученные результаты [8].

XSC2

Схема амплитудного модулятора

Рисунок 85 - Схема амплитудного модулятора

Предполагаемый результат показан на рисунке 86.

Frequency (Hz)

Рисунок 86 - Амплитудный спектр амплитудно-модулированного сигнала

Таблица 22 - Результаты выполнения работы

Измеренные значения

Аналитические значения

Нижняя частота боковой полосы

Верхняя частота боковой полосы

Дополнительное задание.

Кликните на пиктограмме амплитудного модулятора. Установите значение несущей частоты 200 кГц, частоту модуляции 500 Гц, коэффициент модуляции 1.

Запустите процесс моделирования и исследуйте полученные результаты во временной и частотной областях. Измените коэффициент модуляции 1,2 и проанализируйте полученные результаты.

Содержание отчёта.

  • 1. Цель работы.
  • 2. Теоретическая справка.
  • 3. Этапы проведения работы.
  • 4. Экранная форма схемы амплитудного модулятора.
  • 5. Результаты работы.
  • 6. Выводы.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >