Амплитудная модуляция

1. Электрическая схема простейшего амплитудного модулятора, выполненного на аналоговом перемножителе, приведена на рис. 1. Аналоговый перемножитель относится к параметрическим цепям, так как

коэффициент передачи по одному из двух его входов зависит от напряжения на другом входе. На вход X перемножителя А1 (рис. 1) поступает модулирующее (гармоническое) низкочастотное напряжение . Кроме переменного низкочастотного напряжения, на этот вход дополнительно подается постоянное напряжение U₀.

На второй вход Y перемножителя поступает высокочастотное напряжение несущей . Напряжение на выходе аналогового перемножителя имеет вид , где k — коэффициент перемножителя. Раскрывая квадратные скобки, получим . Первое слагаемое представляет выходное несущее колебание с амплитудой kU₀U_H. Второе слагаемое, включающее произведение двух гармонических сигналов, дает на выходе две комбинационные гармоники. В этом отношении параметрические цепи аналогичны нелинейным цепям. Комбинационные гармоники образуют боковые составляющие в спектре амплитудно-модулированного сигнала (АМ-сигнала). Напряжение на выходе перемножителя перепишем в виде, , где коэффициент амплитудной модуляции . АМ-сигнал можно наблюдать на выходе устройства с помощью осциллографа. На практике на выходе перемножителя добавляется полосовой фильтр, пропускающий АМ-сигнал и устраняющий прямое прохождение низкочастотного модулирующего сигнала и других помех на выход устройства.

Собрать схему, показанную на рис. 1. Установить следующие параметры схемы. Для группы 1: коэффициент k =0,05, частота несущей 10N кГц, частота модуляции 0.1N кГц. Для группы 2: коэффициент k = 0,2, частота несущей N/2 МГц, частота модуляции 5N кГц. Устанавливая на входах перемножителя постоянное напряжение U_o=0,5...1В, напряжение несущей U_H=0.1...1В и увеличивая напряжение модулирующего сигнала S_m получить на выходе модулятора АМ-сигнал с коэффициентом модуляции m=1. Зарисовать (распечатать) осциллограмму этого сигнала. Рассчитать коэффициент AM поформуле и сравнить с заданным значением.

3.Исследовать зависимость коэффициента AM от амплитуды несущей, постоянного напряжения U₀, амплитуды модулирующего сигнала S_m и частоты модулирующего сигнала. По каждой из исследуемых зависимостей сделать вывод.

Увеличивая уровень модулирующего сигнала, получить "перемодуляцию". При каком соотношении напряжений U₀ и S_m возникает перемодуляция?

4*. Устанавливая U₀= 0, получить АМ-сигнал с подавленной несущей (балансный модулятор). В спектре выходного сигнала присутствуют только две боковые составляющие, сумма которых образует так называемые "биения". Зарисовать (распечатать) форму выходного сигнала.

5*. Рассчитать параметры простейшего полосового фильтра — последовательного колебательного контура, настроенного на частоту одной из боковых составляющих в АМ-сигнале. Полоса пропускания контура не должна превышать частоты модуляции. Включить полосовой фильтр на выходе перемножителя. Устанавливая режим балансной модуляции, на выходе фильтра получить сигнал с одной боковой полосой (ОБП-сигнал). Зарисовать (распечатать) форму выходного сигнала.

6*. Исследовать работу амплитудного модулятора, подавая на него сложные модулирующие сигналы от функционального генератора.

7*. Собрать схему детектора АМ-сигналов на аналоговом перемножителе. К входу X подключить АМ-генератор с центральной частотой, равной частоте несущей. Частоту модуляции выбрать в 100 раз меньше частоты несущей. Коэффициент AM установить равным 0,5...1. Источник постоянного напряжения или исключить, или его напряжение установить равным нулю. Начальную фазу несущей (вход Y) установить равной нулю. Амплитуды напряжений источников установить равными 1...2 В. На выходе детектора включить простейший ФНЧ, в виде RC-цепочки. Граничную частоту ФНЧ можно выбрать равной частоте модуляции. При этом несущая будет задерживаться фильтром и на выход будет проходить только низкочастотный информационный сигнал, соответствующий изменениям амплитуды мо­дулированного сигнала. Исследовать работу АМ-детектора.