Цель работы: Исследование основных характеристик амплитудной модуляции и ее помехоустойчивости.
Исходные данные: Источник низкочастотного сигнала (10 Гц), генератор несущей частоты (100 Гц), модулятор АМ, осциллограф, анализатор спектра.
Выполнение работы
Амплитудно - модулированный(АМ) сигнал имеет вид:
где = 1 В - амплитуда несущего колебания в отсутствие модуляции;
M - коэффициент амплитудной модуляции;
- тональный сигнал с частотой 10 Гц;
Гц - несущая частота.
Соберем модулятор однотональногоАМ-сигнала по формуле (1).В таком случае, для получения несущего колебания и модулирующего сигнала используем генераторы синусоидального сигнала (SinWave).Для осуществления операции умножения добавляем оператор Product,а сложения - оператор Sum.Чтобы наблюдать осциллограммы и спектральный состав АМ-сигнала, подключаем осциллограф (Scope) и анализатор спектра (SpectrumScope) так, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 -Модулятор АМ-сигнала
Предварительно для генератора модулирующего сигналаустанавливаем частотуf = 2*pi*10, а для генератора несущего колебания соответственно f = 2*pi*100.Амплитуда в обоих случаях равна 1 В. Шаг дискретизации (Sampletime) на всех приборах устанавливаем равным 0,0001.
После включения схемы получаем осциллограмму, показанную на рисунке 2 (здесь коэффициент модуляции М = 0,6).
Рисунок 2 - АМ-сигнал
Анализатор спектра (SpectrumScope)позволяет увидеть спектральный состав однотонального АМ-сигнала, содержащий несущую частоту и две боковые полосы: верхнюю и нижнюю (см.рис.3).
Рисунок 3 - Спектральный состав АМ-сигнала
Величина М характеризует глубину амплитудной модуляции. При малой глубине модуляции относительное изменение огибающей невелико. Заметим, что при M=0 сигнал на выходе представляет собой немодулированную гармонику с несущей частотой 100 Гц, т.е. амплитудная модуляция сигнала не осуществляется (рис.4).
Рисунок 4 - Сигнал с нулевым коэффициентом модуляции
На рисунке 5 изображена так называемая перемодуляция (M> 1). Здесь форма огибающей перестает повторять форму модулирующего сигнала.
Рисунок 5 - Перемодуляция
Меняя индекс модуляции М с шагом 0.2, замерим уровень боковых полос (гармоник) относительно уровня несущей частоты. Данные измерений представлены в таблице 1.
Т а б л и ц а 1 - Зависимость разницы уровней несущей частоты и боковых полос mот коэффициента амплитудной модуляцииM
|
M |
m, dB |
|
|
0,2 |
20 |
|
|
0,4 |
14,2 |
|
|
0,6 |
10,7 |
|
|
0,8 |
8,1 |
|
|
1 |
4,7 |
График полученной зависимости представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 - График зависимостиразницы уровней несущей частоты и боковых полосот коэффициента амплитудной модуляции
Коэффициент модуляции М можно определить также по осциллограмме с помощью формулы (2):
где и - максимальное и минимальное значения огибающей сигнала соответственно. амплитудный модуляция помехоустойчивость
Проверим соотношение (2) по осциллограмме, представленной на рисунке 2. Здесь индекс модуляции М = 0,6,= 1,6 В, = 0,4 В. Следовательно,
Расчет подтверждает справедливость формулы (2).