Работа № 1. Экспериментальное исследование спектров детерминированных периодических сигналов.

В.К. Хохлов

 

Радиотехнические цепи и сигналы часть 1

 

 

Электронное учебное издание

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

 

Москва

 

 

(С) 2015 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

 

УДК 621.396.1.

 

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Юрий Иванович Рассадкин,

 

Радиотехнические цепи и сигналы часть 1. Учебное издание. - М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2015. 27 с.

 

 

Издание содержит материалы для ознакомления студентов с физической сущностью основных радиотехнических процессов, иллюстрации смысла основных положений теории линейных и нелинейных систем, овладения практическими навыками, необходимыми для проведения экспериментальных исследований. Большое внимание при этом уделено частотному методу как одному из фундаментальных в радиотехнике. При выполнении лабораторных работ студенты проводят самостоятельные исследования, позволяющие более глубоко

изучить процессы, протекающие в радиотехнических системах, получить навыки

экспериментальной работы и знакомятся с методами обработки результатов.

Предлагаются вопросы для самопроверки.

Для студентов 3-го курса, обучающихся по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» по программе бакалавриата 22040062 «Автономные информационные и управляющие системы» и по своему содержанию соответствует курсу «Радиотехнические цепи и сигналы».

 

 

 

Содержание

Содержание. 3

Предисловие. 4

Введение. 4

Работа № 1. Экспериментальное исследование спектров детерминированных периодических сигналов. 5

Содержание работы.. 6

Необходимые инструменты и приборы. 6

Порядок выполнения работы. 6

Контрольные вопросы. 8

Работа №2. Экспериментальное исследование спектральных характеристик АМ - сигналов. 8

Содержание работы.. 9

Необходимые инструменты и приборы.. 9

Краткое описание макета. 9

Порядок выполнения работы.. 10

Контрольные вопросы. 10

Работа №3. Экспериментальное исследование спектров сигналов с угловой модуляцией. 11

Сигнал с тональной угловой модуляцией. 13

Порядок выполнения работы. 16

Контрольные вопросы.. 16

Работа №4. Исследование частотных характеристик линейной системы. 17

Содержание работы. 17

Порядок выполнения работы. 18

Контрольные вопросы.. 19

Работа №5. Преобразование гармонического сигнала нелинейными элементами. 19

Содержание работы.. 20

Методика измерений. 21

Порядок проведения работы.. 21

Контрольные вопросы.. 22

Работа № 6. Исследование свободных колебаний в замкнутом колебательном контуре. 22

Методика измерений. 23

Порядок выполнения работы. 24

Контрольные вопросы.. 25

Литература. 25

Приложение. 25

Меры предосторожности при использовании приборов: 25

Краткое описание генератора DG1000. 26

Краткое описание осциллографа RIGOL_DS1000CA-D-E.. 27

 

 

 

Предисловие

Целью лабораторных работ является ознакомить студентов с физическими основами радиотехники, проиллюстрировать смысл основных теоретических положений математического описания сигналов и линейных систем, способствовать овладению практическими навыками, необходимыми для проведения экспериментальных исследований и обработки результатов экспериментов. Основное внимание уделяется спектральным представлениям сигналов и частотному методу описания линейных систем.

Методические указания предназначены для подготовки студентов по направлению 220400 «Управление в технических системах» по программе бакалавриата 22040062 «Автономные информационные и управляющие системы» и по своему содержанию соответствует курсу «Радиотехнические цепи и сигналы».

 

Введение

Радиотехника относится к числу наиболее бурно развивающихся направлений современной техники. Радиотехнические методы широко проникают во все отрасли народного хозяйства, используются при научных исследованиях, служат основой для построения сложных систем управления. Характерной особенностью радиотехнических систем является то, что они служат для передачи той или иной информации; в этом заключается отличие радиотехники от электротехники, где объектом передачи является энергия. Однако в обоих случаях имеют место преобразования электрических сигналов, что обусловливает возможность создания единого математического аппарата исследования.

Традиционное содержание радиотехники в настоящее время в значительной мере расширилось в связи с тем, что решение многих инженерных задач уже невозможно без учета случайности реальных радиотехнических сигналов и процессов. Сформировались такие новые направления, как теория помехоустойчивости и теория оптимального радиоприема, в радиотехнике находят применение положения теории информации и методов технической кибернетики. Изучение новых направлений радиотехники невозможно без знания фундаментальных основ математического описания сигналов и преобразования сигналов системами.

Лабораторный практикум из 6 работ, описание которых приведено ниже. Предусматривается, что каждой работе предшествует ознакомление с ее теоретическими предпосылками; при этом студенты руководствуются курсом лекций, а также рекомендуемой литературой. Отчет о выполненной лабораторной работе обязательно сопровождается необходимыми теоретическими пояснениями.

 

 

 

Содержание работы

Изучение теоретических основ спектрального представления детерминированных процессов.

Ознакомление с аппаратурой для снятия спектральных характеристик сигналов.

Ознакомление с аппаратурой для получения исследуемых сигналов.

Ознакомление с порядком проведения работы.

Снятие спектров исследуемых сигналов.

Ответы на вопросы. Выводы по проделанной работе.

 

Порядок выполнения работы.

Перед началом работы ознакомиться с описанием приборов (краткое описание приборов представлено в конце методических указаний)

Подключить входные клеммы осциллографа к выходу генератора.

На вход осциллографа подаются:

а) синусоидальное колебание;

б) импульсы в виде полуволны косинусоиды.

в) трапецеидальные импульсы.

г) прямоугольные импульсы.

д) импульсы по форме, близкие к треугольным.

 

Включить приборы, настроить осциллограф и снять спектры сигналов.

 

1. Исследование синусоидального сигнала.

· На генераторе выбираем форму сигнала синусоидальнуюsine.

· Значение амплитуды сигнала U = 5В (на генераторе выставляется значение ampl 10 V).

· Частоту изменять от f = 1000 Гц до f = 5000 Гц. (Freq меняем от 1kHz до 5 kHz)

· Сигнал контролировать по осциллографу.

· С помощью кнопки math на осциллографе получить спектр сигнала.

· Зарисовать форму сигнала и спектр.

· Наблюдения записать.

2. Исследование импульсов в виде полуволны косинусоиды.

· С помощью arb-> load->builtin -> AbsSineHalf (ищем необходимое с помощью колесика) кнопкой select выбираем импульс в виде полуволны косинусоиды

· Значение амплитуды сигнала U = 5В (на генераторе выставляется значение ampl 10 V).

· Частоту изменять от f = 500 Гц до f = 2000 Гц. (Freq меняем от 500Hz до 2 kHz)

· Сигнал контролировать по осциллографу.

· С помощью кнопки math на осциллографе получить спектр сигнала.

· Зарисовать форму сигнала и спектр.

· Наблюдения записать.

 

3. Исследование трапецеидальных импульсов.

· С помощью arb-> load->builtin -> trapezia (ищем необходимое с помощью колесика) кнопкой select выбираем импульс трапецеидальной формы

· Значение амплитуды сигнала менять от U = 10В до U = 25 В (на генераторе выставляется значение ampl от 20 V до 50 V).

· Выставить частоту f = 500 Гц (значение Freq 500Hz)

· Сигнал контролировать по осциллографу.

· С помощью кнопки math на осциллографе получить спектр сигнала.

· Зарисовать форму сигнала и спектр.

· Наблюдения записать

4. Исследование прямоугольных импульсов.

· На генераторе выбираем форму сигнала square.

· Значение амплитуды установить U = 15В.

· Выставить частоту f = 500 Гц

· Длительность импульсов менять от τ = 0,5*10^-3 с до τ = 1,5*10^-3 с (нажать кнопку freq, при этом частота (freq) поменяется на period (изменяем период от 1 до 3 мс)

При длительности импульсов τ = 1,5*10^-3 (на генераторе значение периода 3мс) с изменять частоту повторения от f = 50 Гц до f =300 Гц

· Сигнал контролировать по осциллографу.

· С помощью кнопки math на осциллографе получить спектр сигнала.

· Зарисовать форму сигнала и спектр.

· Наблюдения записать

 

5. Исследование импульсов по форме, близкие к треугольным.

· С помощью arb-> load->builtin -> ramp (ищем необходимое с помощью колесика) кнопкой select выбираем импульс треугольной формы

· Значение амплитуды установить U = 30В.

· Выставить частоту f = 50 Гц

· Длительность импульсов менять от τ = 0,5*10^-3с до τ = 3*10^-3 с (на генераторе значение периода менять от 1мс до 6мс)

· Сигнал контролировать по осциллографу.

· С помощью кнопки math на осциллографе получить спектр сигнала.

· Зарисовать форму сигнала и спектр.

· Наблюдения записать

Контрольные вопросы.

1. Как изменяется спектр прямоугольного импульса при изменении частоты повторения при постоянной длительности?

2. Чем отличаются спектры треугольного и прямоугольного импульсов при длительностях много меньших периода повторения τ << T?

3. Как изменяется спектр сигнала периодического и непериодического сигнала при изменении его длительности в n раз?

Содержание работы

Изучение теоретических основ спектрального представления амплитудно-модулированных сигналов и ознакомление с аппаратурой, необходимой для исследования спектральных характеристик сигналов.

 

Краткое описание макета

 

При выполнении работы производится определение амплитуд и частот спектральных составляющих АМ - сигнала и коэффициента модуляции.

Частоты гармонических составляющих определяются путем калибровки осциллографа RIGOL_DS1000CA-D-E. Амплитуды гармонических составляющих определяются по отношению к величине амплитуды основной гармоники по сетке на экране осциллографа. Коэффициент модуляции рассчитывается по формуле

,

где - амплитуды боковой составляющей АМ – сигнала на спектрограмме, мм;

- амплитуда основной составляющей (несущей) в спектре АМ – сигнала, мм.

 

Порядок выполнения работы

Для того, что бы осуществить угловую модуляцию сигнала (фазовую или частотную) необходимо включить генератор RIGOL DG1022A и провести его настройку, а именно:

1. Подключите генератор к осциллографу.
2. Проверьте настройки TRIGGER осциллографа. (Сигнал синхронизации – channel 1).
3. Настройте несущее колебание (Рекомендуемые параметры - частоту 4 кГц, амплитуду 3 вольта, форму синусоидальная).
4. Нажать клавишу MOD справа от экрана.
5. Выбрать требуемый тип модуляции.(AM – амплитудная, FM – частотная, PM – фазовая модуляция, FMm – частотная манипуляция).
6. Настроить модулирующий сигнал:
7. Type – выбор режима модуляции;
8. Scrlnt – источник модуляции (External- внешний, Internal- внутренний);
9. Depth –глубина модуляции (120..0 %);
10. AM/FM/PM freq – частота модулирующего сигнала;
11. Shape – форма модулирующего сигнала.
12. Внимание! Модуляции может подвергаться только первый канал генератора. Поэтому будьте внимательны при выборе канала. Так же используйте канал Х осциллографа.
13. Выбрать режим амплитудный режим модуляции (Type/АМ).
14. Настроить частоту модулирующего сигнала (АM freq = 100Hz).
15. Настроить глубину модуляции (Depth = 100%).
16. Выбрать форму модулирующего сигнала (Поочередно sin, triangle, square).
17. Зарисовать форму модулирующего сигнала.
18. С помощью осциллографа получить спектр сигнала при каждом типе модуляции (Нажать кнопку MATH).
19. Зарисовать спектр модулированного сигнала.

20. Проанализировать спектр сигнала на экране осциллографа (с помощью кнопки math). Исследовать влияние амплитуды несущей и сигнала модуляции на вид спектральных характеристик. Зарисовать в отчет полученные спектрограммы.

21.Определить коэффициенты модуляции сигнала и боковые частоты спектра.

22.Выбрать частоту модуляции в пределах 0,1-0,5 от несущей. Замерить по сетке осциллографа величину основной и двух боковых составляющих. По формуле определить коэффициент модуляции m.

Контрольные вопросы.

1. Каков по виду спектр АМ - колебания, как измерить коэффициент М АМ - колебания при модуляции гармоническим сигналом?

2. Как измерить коэффициент глубины модуляции АМ-колебания при модуляции спектром?

3. Каков спектр АМ-колебания при балансной модуляции?

 

 

Порядок выполнения работы.

 

Для того, что бы осуществить угловую модуляцию сигнала (фазовую или частотную) необходимо включить генератор RIGOL DG1022A и провести его настройку, а именно:

1. Подключите генератор к осциллографу.

2. Проверьте настройки TRIGGER осциллографа. (Сигнал синхронизации – channel 1).

3. Настройте несущее колебание(Рекомендуемые параметры - частоту 4 кГц, амплитуду 3 вольта, форму синусоидальная).

4. Нажать клавишу MOD справа от экрана.

5. Выбрать требуемый тип модуляции.(AM – амплитудная, FM – частотная, PM – фазовая модуляция, FMm – частотная манипуляция).

6. Настроить модулирующий сигнал:

Type – выбор режима модуляции;

Scrlnt – источник модуляции (External- внешний, Internal- внутренний);

Depth –глубина модуляции (120..0 %);

AM/FM/PM freq – частота модулирующего сигнала;

Shape – форма модулирующего сигнала.

Внимание! Модуляции может подвергаться только первый канал генератора. Поэтому будьте внимательны при выборе канала. Так же используйте канал Х осциллографа.

7. Выбрать режим частотный режим модуляции (Type/FM).

8. Настроить частоту модулирующего сигнала (FM freq = 100Hz).

9. Настроить глубину модуляции (Depth = 100%).

10. Выбрать форму модулирующего сигнала (Поочередно sin, triangle, square).

11. Зарисовать форму модулирующего сигнала.

12. С помощью осциллографа получить спектр сигнала при каждом типе модуляции (Нажать кнопку MATH).

13. Зарисовать спектр модулированного сигнала.

14. Проделать пункты (7-13) для фазовой модуляции (PM).

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Дать определение угловой модуляции. Записать выражение ФМ- и ЧМ-сигнала.

2. Что называют индексом угловой модуляции? Как он определяется при ФМ и ЧМ?

3. Как зависит индекс модуляции и девиация частоты от модулирующей частоты при ЧМ и ФМ?

4. Что такое мгновенная частота? Чему равна мгновенная частота при ЧМ- и ФМ-колебаниях?

5. Как влияет индекс модуляции m ЧМ- и ФМ-колебаний на спектр модулированного сигнала?

6. Как влияет индекс модуляции m ЧМ- и АМ-колебаниями при малом индексе модуляции ()?

7. Изобразить векторную диаграмму ЧМ-колебания.

8. Какой физический смысл имеют понятия «девиация частоты» и «индекс угловой модуляции» m?

9. Записать выражения для колебания с ФМ- и ЧМ-модуляциями.

10. Какими соотношениями связаны полная фаза и мгновенная частота колебания?

11. Чему равна средняя мощность колебания с угловой модуляцией?

12. Какие преимущества и недостатки имеют сигналы с угловой модуляцией?

Содержание работы.

Ознакомиться с теоретическими основами определения частотных характеристик линейной системы.

Ознакомиться с аппаратурой для снятия частотных характеристик и макетом лабораторной работы.

Снять частотные характеристики системы.

 

Необходимые инструменты и приборы.

Генератор сигналов DG1000

Макет лабораторной работы.

Фазометр типа Ф2-I.

Краткое описание макета.

Макет лабораторной работы содержит исследуемое устройство, измерительную схему и блок питания.

Устройство, характеристики которого определяются, представляют собой двухканальную систему, подключенную к источнику сигнала (звуковому генератору) и работающую на общую нагрузку. В каждом канале используется однокаскадный усилитель на электронной лампе. Нагрузкой лампы в одном канале является активное сопротивление, а нагрузкой лампы в другом канале – колебательный контур.

Параметры каналов сделаны переменными. Комбинация параметров каналов образует 5 различных схем, подлежащих исследованию.

Измерительное устройство (вольтметр) используется при снятии амплитудно-частотной характеристики и может определять величину входного и выходного напряжения системы.

 

Методика измерений.

Определение частотных характеристик исследуемой системы производятся экспериментально. Вольтметр макета позволяет замерять напряжение на входе и на выходе макета. Коэффициент усиления (его модуль) определяется соотношением

.

Фазочастотная характеристика может быть получена экспериментально и расчетным путем для минимально - фазовых систем (по известной амплитудно-частотной характеристике).

При экспериментальном определении фазочастотной характеристики производится измерение сдвига фаз между выходным и входным сигналом устройства. Используемый в работе фазометр типа Ф2-I позволяет измерить фазовый угол, не превышающий по модулю . Макет лабораторной работы представляет собой систему, где выходное напряжение сдвинуто относительно входного на угол .

 

Порядок выполнения работы.

I. Ознакомиться с методикой определения частотных характеристик линейных систем.

2. Ознакомиться с порядком настройки приборов.

3. Подключить выход генератора ко входу макета, а фазометр к выходу макета и выходу генератора согласно схеме на рисунке 7.

4. Включить макет и приборы в сеть и после прогрева настроить прибор Ф2-I.

5. По указанию преподавателя выбрать для исследования одну из схем, для чего поставить переключатель в соответствующее положение.

6. Установить выходное напряжение генератора 8В.

7. Снять частотные характеристики системы, для чего производить измерения входного и выходного напряжения, пользуясь вольтметром на макете, и фазу прибором Ф2-I. Измерения производить в диапазоне частот 0,5 + 20 кГц через 1кГц.

 

Примечания.

I. В диапазоне частот со значительным изменением выходного сигнала производить измерения с шагом 0,5 кГц, обязательно производя замер в точках, где выходное напряжение имеет экстремальные значения.

2. При величинах напряжений менее 0,5 В на одном из своих выходов фазометр дает неправильные показания. Поэтому измерение фазы в таких точках не производить.

Результаты измерения занести в таблицу 1.

 

Рисунок 7

 

Таблица 1.

		I		…
,В
,В
K

 

По полученным данным определить коэффициент усиления и построить частотные характеристики системы.

 

 

Контрольные вопросы

1. Каков стандартный испытательный сигнал при частотном методе исследования линейных систем?

2. Каковы стандартные характеристики линейных систем при частотном методе исследования?

3. Что такое линейные искажения сигналов в линейных системах?

4. Методы измерения АЧХ и ФЧХ?

 

Работа №5. Преобразование гармонического сигнала нелинейными элементами.

Цель работы заключается в том, чтобы исследовать преобразование гармонических сигналов нелинейным элементом, изменение формы сигнала и спектральных характеристик, а также изучить методику определения коэффициента нелинейных искажений.

Большинство радиотехнических преобразований осуществляется с помощью нелинейных элементов и устройств. Их характерной особенностью является способность трансформировать спектр входного сигнала, т.е. обогащать его, насыщая дополнительными гармоническими составляющими, которые отсутствуют на входе: постоянными составляющими, а также гармониками кратных и комбинационных частот. Используя фильтры, настроенные на те или иные частоты, выделяют интересующие в конкретном случае составляющие: кратных частот в умножителях, комбинационных при гетеродинном преобразовании и амплитудной модуляции. Трансформация является следствием того, что в случае нелинейных систем не справедлив закон суперпозиций.

В некоторых случаях нелинейные преобразования нежелательны и относятся к числу паразитных, вызывая искажения формы выходного сигнала по сравнению с входным. Такой случай может иметь место, например, в усилителях. Нелинейные искажения сигнала характеризуют количественно с помощью коэффициента нелинейных искажений, клирфактора:

 

Здесь - амплитуда основной гармоники выходного тока (ее частота совпадает с частотой входного сигнала); - амплитуды высших гармоник, частоты которых кратны основной. Эти искажения возникают при относительно большом уровне входного сигнала, когда рабочая точка входной характеристики смещается на нелинейный участок.

Содержание работы

Изучение теоретических основ преобразования сигналов нелинейными элементами.

Ознакомление с аппаратурой и макетом лабораторной работы.

Ознакомление с порядком проведения работы.

Снятие спектрограммы исследуемых сигналов.

Определение коэффициента нелинейных искажений по спектрограммам.

Необходимые инструменты и приборы

Макет лабораторной работы.

Генератор сигналов DG1000.

Осциллограф RIGOL_DS1000CA-D-E

 

 

Краткое описание макета

Макет лабораторной работы состоит из однокаскадного усилителя напряжения на лампе 6Ж5Б, блока питания и измерительного устройства (рис.7). Нагрузкой выходного каскада является активное сопротивление, величину которого можно менять. Смещение на входной каскад подается от отдельного источника смещения. Величину смещения можно изменять, смещая тем самым рабочую точку.

Измерительное устройство представляет собой стрелочный прибор, который может измерять напряжение смещения и ток в выходной цепи.

На вход лампы от генератора звуковой частоты подается синусоидальный сигнал.

Сопротивления анодной нагрузки имеют величину:

R1=150 кОм, R2=75 кОм, R3=18 кОм.

 

Методика измерений

При определении коэффициента нелинейных искажений необходимо иметь величины гармонических составляющих сигнала. Их можно найти из спектрограммы сигнала, замерив по сетке на экране осциллографа (спектр сигнала можно наблюдать, нажав кнопку math)

Зная величины гармонических составляющих, рассчитывают коэффициент нелинейных искажений

.

 

 

Порядок проведения работы

1. Ознакомиться с правилами эксплуатации приборов.

2. Подключить звуковой генератор к входу макета. К выходу макета подсоединить осциллограф.

3. Включить приборы и макет в сеть.

4. Исследовать влияние положения рабочей точки входного каскада на форму выходного сигнала и его спектральные характеристики.

Для этого включить сопротивление нагрузки R1. Установить выходной сигнал генератора равным 30 мВ (в настройках генератора задать 60мВ) с частотой 2.5-3.5 кГц. Изменяя величину напряжения смещения, выбрать наиболее линейный участок на входной характеристике. Определить его можно по форме выходного сигнала на экране осциллографа (отсутствие искажений) и по отсутствию высших гармоник на спектрограмме сигнала.

Далее увеличить напряжение входного сигнала до 300 мВ (в настройках генератора задается 600 мВ). Изменяя напряжение смещения от 0 до 5 В, проследить влияние положения рабочей точки на искажение сигнала и его спектральные характеристики. Установить связь между видом выходного сигнала (характером искажений), числом, номером и относительной величиной его гармонических составляющих.

Увеличив выходной сигнал до 1.5 В (на генераторе 3 В), выбрать смещение таким, чтобы происходило двухстороннее ограничение сигнала и просмотреть спектрограмму.

Выводы и спектрограмму с изображениями исследованных сигналов занести в отчет.

6. Определить коэффициент нелинейных искажений каскада. Включить одно из сопротивлений R1, R2 или R3 (по указанию преподавателя). Выходное напряжение генератора установить равным 0.4 В (в настройках генератора ставится 0.8В) Напряжение смещения выбрать таким, чтобы выходной сигнал был слегка искажен. Записать величину .

По сетке на экране осциллографа замерить величины гармонических составляющих сигнала, установив ручками величину сигнала первой гармоники около 80 мм. Записать результаты измерений в таблицу 2. Рассчитать коэффициент нелинейных искажений каскада.

Таблица 2

 

Режим Ra= кОм, = В; =0.4 В.	Коэффициент нелинейных искажений
№ гармоники
Величина составляющей, мм

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое нелинейные искажения в безынерционных системах преобразования сигналов?

2. Что такое коэффициент нелинейных искажений?

3. Как можно измерить коэффициент нелинейных искажений?

4. Как можно уменьшить коэффициент нелинейных искажений?

 

Методика измерений.

 

При экспериментальном определении параметров колебательного контура по кривой изменения напряжения в контуре можно найти основные характеристики его.

Зная величины двух соседних амплитуд (рисунок 8), можно вычислить логарифмический декремент затухания .

.

Добротность Q параллельного колебательного контура связана с соотношением:

.

Резонансная частота

.

 

Характеристическое сопротивление

.

Сопротивление контура при резонансе

,

где - активное сопротивление катушки контура.

Если контур зашунтирован сопротивлением R, то его эквивалентная добротность определяется соотношением

,

а эквивалентное сопротивление шунтированного контура

.

При критическом режиме

.

Рисунок 8

 

Порядок выполнения работы.

1. Подсоединить выход генератора ко входу макета, а к выходным клеммам макета подключить осциллограф.

2. Ознакомиться с порядком настройки генератора и осциллографа.

3. Включить приборы и макет в сеть, после чего настроить осциллограф.

4. Установить переключатель в положение , регулятор сопротивления - в крайнее левое положение ().

5. Установить частоту колебаний синусоидального сигнала в пределах 200-250 Гц, выходное напряжение генератора должно быть равно 30 В. Пользуясь ручкой “регулировка ” макета, входное напряжение подобрать таким, чтобы на экране осциллографа была видна картина затухающих колебаний, содержащая 3-6 периодов.

6. Изменяя и , исследовать влияние этих элементов на характер колебаний в контуре (частоту, амплитуду и скорость затухания). Записать в отчёт результаты наблюдений.

7. Определить экспериментально характеристики контура. Установив величины (по указанию преподавателя) и , получить на экране устойчивую картину затухающих колебаний. Зарисовать полученную кривую. Замерив по сетке осциллографа величину двух соседних амплитуд (рис. 8), вычислить логарифмический декремент затухания и по найти добротность контура Q. Для исследуемого контура вычислить резонансную частоту и характеристическое сопротивление контура .

Параметры исследуемого контура следующие:

По величинам рассчитать сопротивление контура при резонансе.

8. Зашунтировать контур сопротивлением так, чтобы характер процесса остался колебательным. Повторив измерения, найти новое значение и определить величину эквивалентной добротности контура . Далее) найти величину сопротивления , шунтирующего контур.

9. Изменяя сопротивление , установить критический режим работы контура. Зарисовав полученную кривую, определить величину шунтирующего сопротивления.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое характеристическое сопротивление колебательного контура, и как его измерить?

2. Что такое эквивалентное сопротивление шунтированного контура при резонансе, и как его измерить?

3. Как определяются полоса пропускания колебательного контура и эквивалентная добротность?

4. Как связана добротность колебательного контура с логарифмическим декрементом затухания?

 

 

Литература

1. Теоретические основы радиотехники: Учебное пособие / М.Т. Иванов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков; Под редакцией В.Н. Ушакова.- 2-е издание, стереотипное - М.: Высшая школа, 2008.— 306 с: ил.

2. Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей: Учебное пособие / В.И. Семенцов, В.П. Попов, В.Н. Бирюков / Под редакцией В.П. Попова. —-3-е издание, переработанное и дополненное - М.: Высшая школа, 2009. —-270 с: ил.

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы.- М. Высшая школа, 2005. - 462с.

4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник.- М.: Дрофа, 2006.-720с.

 

 

Приложение

Меры предосторожности при использовании приборов:

· используйте специальный шнур питания.

Используйте только шнур питания, предназначенный для Вашего осциллографа (генератора) с вилкой, применяемой в Вашей стране.

 

· правильно подключайте и отключайте дополнительные
принадлежности.

Не допускается подключение и отключение пробников или соединительных проводников, если они подключены к контактам, находящимся под напряжением.

 

· НЕ РАБОТАЙТЕ С ПРИБОРОМ БЕЗ КРЫШЕК КОРПУСА. Не допускается использование прибора без крышек или панелей корпуса.

 

· ИЗБЕГАЙТЕ ПРИКОСНОВЕНИЯ К ОГОЛЕННЫМ ЦЕПЯМ ИЛИ ПРОВОДНИКАМ. Не допускается прикосновение к оголенным шинам или проводникам, находящимся под напряжением.

 

· НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ НЕИСПРАВНЫЙ ПРИБОР. Прекратите эксплуатацию при появлении сомнения в исправности прибора. Перед дальнейшей эксплуатацией прибор должен быть проверен квалифицированным специалистом по обслуживанию.

 

· НЕ ДОПУСКАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИБОРА В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ
ВЛАЖНОСТИ.

· НЕ ДОПУСКАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИБОРА ВО ВЗРЫВООПАСНЫХ УСЛОВИЯХ.

· ДЕРЖИТЕ ПОВЕРХНОСТИ ПРИБОРА СУХИМИ И ЧИСТЫМИ.

 

 

В.К. Хохлов

 

Радиотехнические цепи и сигналы часть 1

 

 

Электронное учебное издание

Методические указания к лабораторным работам

по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

 

Москва

 

 

(С) 2015 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

 

УДК 621.396.1.

 

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Юрий Иванович Рассадкин,

 

Радиотехнические цепи и сигналы часть 1. Учебное издание. - М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2015. 27 с.

 

 

Издание содержит материалы для ознакомления студентов с физической сущностью основных радиотехнических процессов, иллюстрации смысла основных положений теории линейных и нелинейных систем, овладения практическими навыками, необходимыми для проведения экспериментальных исследований. Большое внимание при этом уделено частотному методу как одному из фундаментальных в радиотехнике. При выполнении лабораторных работ студенты проводят самостоятельные исследования, позволяющие более глубоко

изучить процессы, протекающие в радиотехнических системах, получить навыки

экспериментальной работы и знакомятся с методами обработки результатов.

Предлагаются вопросы для самопроверки.

Для студентов 3-го курса, обучающихся по направлению подготовки 220400 «Управление в технических системах» по программе бакалавриата 22040062 «Автономные информационные и управляющие системы» и по своему содержанию соответствует курсу «Радиотехнические цепи и сигналы».

 

 

 

Содержание

Содержание. 3

Предисловие. 4

Введение. 4

Работа № 1. Экспериментальное исследование спектров детерминированных периодических сигналов. 5

Содержание работы.. 6

Необходимые инструменты и приборы. 6

Порядок выполнения работы. 6

Контрольные вопросы. 8

Работа №2. Экспериментальное исследование спектральных характеристик АМ - сигналов. 8

Содержание работы.. 9

Необходимые инструменты и приборы.. 9

Краткое описание макета. 9

Порядок выполнения работы.. 10

Контрольные вопросы. 10

Работа №3. Экспериментальное исследование спектров сигналов с угловой модуляцией. 11

Сигнал с тональной угловой модуляцией. 13

Порядок выполнения работы. 16

Контрольные вопросы.. 16

Работа №4. Исследование частотных характеристик линейной системы. 17

Содержание работы. 17

Порядок выполнения работы. 18

Контрольные вопросы.. 19

Работа №5. Преобразование гармонического сигнал