Описание лабораторнойустановки

На рис. 5.2.1 изображена подробная блок-схема лабораторного макета по исследованию перекрёстных искажений в РПУ.

 

 

Рис. 5.2.1 — Подробная блок-схема лабораторного макета,

где 1 — генератор информационного АМ сигнала (ГС 1),  2 — генератор амплитудно-модулированной помехи (ГС 2),  3 — сумматор сигналов (имитатор антенны),  4 — усилитель,  5 —полосовой фильтр, 6 — РПУ, 7 – гетеродин.

Генератор ГС 1 имитирует полезный информационный сигнал, генератор ГС 2 — помеху. И сигнал, и помеха моделируется по амплитуде: сигнал модулируется напряжением частотой 500 Гц, помеха модулируется напряжением частотой 8.4 кГц внутреннего модулятора ГС 2. В антенне (вместо антенны используется сумматор) проводится сложение полезного сигнала и помехи. Далее эта сумма поступает в приемник. К низкочастотному выходу приемника подключен анализатор сигнала, который может служить как осциллографом, так и спектр анализатором (в зависимости от режима просмотра) для регистрации эффекта перекрестных искажений.

3

2

6

ГС 1 и ГС 2 представляют собой два одинаковых генератора сигналов (блок-схема которых изображена на рисунке 5.2.2) с небольшой разницей. Отличия между ними в том, что ГС 1 генерирует полезный информационный сигнал, а ГС 2 — модулированную помеху.

 

 

	5

 

Рис. 5.2.2 — Блок-схема генераторов сигналов ГС1 и ГС2,

где 1 – амплитудно-модулированный сигнал, 2 – амплитудно-модулированная помеха, 3 – перемножитель, 5 – сумматор, 6 – выходы метасистемы.

На рисунке 5.2.3 показан общий вид схемы РПУ, принимающий и демодулирующий сумму полезного сигнала и помехи.

 

Рис. 5.2.3 — Блок-схема РПУ,

где 1 –Усилитель, 2 – полосовой фильтр, 3 –  смеситель; 4 – смеситель,

5 – гетеродин,6 – полосовой фильтр, 7 – усилитель, 8 — пиковый детектор,

9 — фильтр низких частот, 10 — выход метасистемы.

Порядок выполненияработы

1. Ознакомиться со средой моделирования — САПР SystemVue.

2. Изучить функциональную схему устройства лабораторной работы и её частей (раздел5.2).

3. Снять амплитудную характеристику РПУ по перекрестным искажениям. Перед проведением компьютерного эксперимента необходимо установить начальные значения напряжений и частот генераторов сигналов ГС1 и ГС2. Параметры генераторовсигналов:

ГС 1: f _{м_с}=500 Гц, U _{м_с}=0,3. В, f _{н_с}=(зависит от варианта), U _{н_с}=1 В.

ГС 2: f _{м_п}=8.4 кГц, U _{м_п}=1В, f _{н_п}=(зависит от варианта), U _{н_п}= U _п>1 В (меняется).

Устанавливается входное напряжение сигнала U _{н_с}=1 В, и частота сигнала f _{н_с}. Частота полезного сигнала зависит от варианта. Варианты

приведены в таблице 5.3.3. Для задания параметров сигнала необходимо дважды щёлкнуть мышью по функциональному блоку генератора полезного сигнала (ГС 1). Откроется метасистема генератора сигнала. Далее нужно дважды щёлкнуть на блок, отвечающий за настройки источника несущего сигнала. В открывшемся окне (рис. 5.3.1) нажать кнопку «Parameters», зайдя тем самым в настройки источника несущего сигнала (рис. 5.3.2). В первом поле (Amplitude) задаётся амплитуда сигнала, во втором поле (Frequency) — частота.

Аналогичным образом устанавливается начальная амплитуда помехи U _{н_п}=1 В и частота помехи f _{н_п}, зависящая от варианта (таблица 5.3.3). Для этого нужно зайти в метасистему генератора амплитудно-модулированной помехи (ГС 2) и таким же образом, как описано выше, изменить настройки источника несущего сигнала. После установки начальных условий системы, необходимо запустить симуляцию процесса. Симуляция активируется зелёной кнопкой «Run analyses» на панели в верхней части окна программы (показана на рис. 5.3.3), либо нажатием клавиши F5 на клавиатуре.

Рис. 5.3.1 — Окно настройки генератора

Рис. 5.3.3 — Кнопка запуска симуляции процесса

Рис. 5.3.4 — Кнопка открытия окна просмотра анализаторов сигналов

Частота помехи отличается от частоты сигнала, но находится внутри

полосы пропускания приемника. Увеличивая входное напряжение помехи (U _п) нужно следить за изменением суммарного (сигнал+помеха) напряжения на выходе РПУ. Для наблюдения изменения КПИ необходимо изменять

напряжение U _{н_п} в диапазоне от 0 (для наблюдения отсутствия перекрёстных искажений) до 8 В и измерять значение напряжения на выходе приёмника.

Для того чтобы снять значение амплитуды сигнала U_{Σ _вых} необходимо, после запуска симуляции процесса, открыть окно просмотра анализаторов сигналов. Для этого нужно нажать на кнопку «Analysis Window» на панели в верхней части окна программы (показана на рис. 5.3.4), либо нажать сочетание клавиш Ctrl+D на клавиатуре.

В открывшемся окне будет доступно 4 графика: полезный информационный сигнал, помеха, сигнал с выхода сумматора полезного сигнала и помехи, сигнал на выходе РПУ. Именно сигнал на выходе РПУ и показывает необходимые значения напряжения U_{Σ _вых}. Амплитуда рассчитывается путём нахождения значения напряжений в соседних максимальной и минимальной точках графика и деления этой величины на два.

Значения U _{н_п} и U_{Σ _вых} заносятся в таблицу 5.3.1. В эту же таблицу необходимо (во все строки) занести значение U _{с_вых} (то есть, напряжение на выходе приёмника (U_{Σ _вых}) при отсутствии помехи (U _{н_п}=0 В)). Это нужно для удобства последующего расчёта К _пи.

 

На рисунках 5.3.5–5.3.9 показаны примеры входных и выходного сигналов при различных настройках системы (в частности — с наличием помехи и без неё).

Рис. 5.3.5 — Полезный информационный АМ сигнал

 

 

Рис. 5.3.7 — Сигнал помехи

 

 

Рис. 5.3.8 — Сумма полезного сигнала и помехи

 

 

 Таблица 5.3.1 — Зависимость U_{Σ _вых} от U _п и К _пи от U _{н_п}

U н_п , В	UΣ _вых, мВ	U с_вых, мВ	К пи
0
1
2
3
4
5
6
7
8

 

4. Рассчитать коэффициент перекрестных искажений. К _пи рассчитывается по формуле 5.1.2 Получившиеся значения К _пи заносятся в таблицу5.3.1

5. Построить графики зависимостей амплитудной характеристики РПУ по перекрестнымискажениям.

По значениям из таблицы 5.3.1 строятся графики характеристики РПУ по перекрестным искажениям в виде зависимостей U_{Σ _вых}= φ (U _{н_п}) при U _{н_с}= const, а также зависимость К _пи= φ (U _{н_п}).

6. Далее необходимо провести оценку эффективной избирательности РПУ по перекрестным искажениям. Оставляя частоту и амплитуду входного сигнала постоянными и равными U _{н_с}=1 В; f _{н_с}=25 кГц (f _{н_с} зависит от варианта — таблица 5.3.3), необходимо изменять частоту помехи f _{н_п} при U _{н_п}=2 В в пределах полосы пропускания РПУ, определяемойполосовым фильтром Чебышева и равной 4 кГц (от 23 до 27 кГц). Меняя f _{н_п} (c шагом в 0,1 кГц — три раза в отрицательную сторону, три раза — в положительную) снимаются показания амплитуды сигнала U_{Σ _вых}. Способ установки необходимых величин U _{н_с}, f_{н_с}, U _{н_п} и f _{н_п} подробно описан выше. Данные измерений заносятся в таблицу5.3.2.

Таблица 5.3.2 — Зависимость U_{Σ _вых} от f _{н_п}

 

f н_п, кГц	f н_п–0,3	f н_п–0,2	f н_п–0,1	f н_п	f н_п+0,1	f н_п+0,2	f н_п+0,3
U Σ _вых, мВ

7. По значениям из таблицы 5.3.2 строится график зависимости амплитуды выходного сигнала от частоты помехи (U_{Σ _вых} от f _{н_п}).

 

 

Таблица 5.3.3 — Варианты входных данных

 

№	f н_с, кГц	f н_п, кГц
1	24,75	26
2	25	25,9
3	25,25	25,8
4	25	25,7
5	24,75	25,8
6	25	25,9
7	25,25	26
8	25	26,1
9	24,75	26,2
10	25	26,3
11	25,25	26,2
12	25	26,1
13	24,75	26
14	25	25,9
15	25,25	25,8

 

Требования котчёту

По результатам проведённой лабораторной работы каждому студенту необходимо составить индивидуальный отчет, содержащий иллюстративный материал зависимостей U_{Σ _вых}= φ (U _{н_п}), К _пи= φ (U _{н_п}), U_{Σ _вых}= φ (f _{н_п}).

Отчёт должен содержать:

• краткие теоретическиесведения;

• заполненные таблицы со снятыми и рассчитаннымизначениями;

• построенныеграфики;

• выводы поработе.

 

5.5 Домашнеезадание