Исследование прохождения сигналов

Через линейные стационарные цепи (RL и CR)

Цель работы:Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные стационарные цепи. Исследование отклика фильтров высоких частот на периодический входной сигнал.

Задание № 1.

А) Привести ММ периодического сигнала из лабораторной работы № 5 (представить аналитическое, временное, спектральное описание).

Б) Аналитически определить частотный коэффициент передачи цепи.

1. В исследуемой RL цепи определить выражение частотного коэффициента передачи K(jw).

2. Задать следующие параметры цепи: R = NОм, L = 10 NмкГн. Построить в масштабе АЧХ цепи.

В)Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).

На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала по цепи без искажения). Письменно сформулировать вывод.

Задание № 2.Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по цепи (рис. 32).

Методика компьютерного моделирования аналогична методике в задании № 2 лабораторной работы № 5.

Проанализировать АЧХ и отклик цепи, письменно указать требования к параметрам входного сигнала, позволяющие:

А) передавать сигнал по цепи без искажения,

Б) полностью отфильтровывать сигнал.

Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика). По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.

Рис. 32. Схема исследования отклика фильтра высоких частот

Задание № 3.Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по цепи.

1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.

2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.

Задание №4.Исследование отклика фильтра высоких частот на примере СR цепи.

Самостоятельно исследуйте отклик фильтра низких частот на элементах С и Rна аналогичный входной сигнал (параметры сигнала взять из задания №1). Полная методика исследования приведена в заданиях 1–4 лабораторной работы № 5.

Контрольные вопросы.

1. Привести идеализированные характеристики фильтра высоких частот.

2. Дать определение частотного коэффициента передачи, АЧХ, ФЧХ.

3. Сформулировать требования к передаче сигнала по цепи без искажений.

4. Изложить методику исследования процесса прохождения детерминированного сигнала через радиотехническую цепь – фильтр высокой частоты.

Лабораторная работа № 7

Исследование прохождения сигналов через линейные частотно- избирательные системы. Последовательный RLC – контур

Цель работы:Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные стационарные цепи. Исследование отклика последовательного RLC – контура на периодический входной сигнал.

Задание № 1.

A)Аналитически определить частотный коэффициент передачи последовательного RLC – контура.

1. В исследуемом RLСконтуре (R=1Ом, L=NмГн, С=10NнФ, где N – номер варианта) определить выражение частотного коэффициента передачи K(jw).

2. Качественно исследовать зависимость K(jw)от параметров контура R,L,C,Q.

3. Построить в масштабе АЧХ цепи.

Б)Привести ММ амплитудно-модулированного (АМ) сигнала (представить аналитическое, временное, спектральное описание). Амплитуда несущего колебания равна 1 В, частота несущего колебания равна резонансной частоте контура(с точностью до 1 кГц), частота модуляции определяется из условия передачи сигнала через контур без искажения.

В) Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).

На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала через контур без искажения, параметрах контура). Письменно сформулировать вывод.

Задание №2.Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по цепи.

1. Собрать в программном пакете Multisim схему исследования (рис. 33) с параметрами, полученными при расчете в задании 1. От генератора на контур подать АМ сигнал с параметрами из задания 1 (подключить к контуру АМ – генератор).

2. Исследовать ММ входного сигнала.

2.1. В точке 7 цепи (на выходе АМ – генератора) получить спектр сигнала (разложение сигнала в ряд Фурье). Для этого в меню Analysis в поле Fourier выбрать в области Output node точку исследования 7,и обязательно в поле Fundamental Frequency установить частоту, равную частоте модуляции. Распечатать или зарисовать полученный спектр в масштабе.

2.2. На осциллографе получить осциллограмму входного сигнала, распечатать или зарисовать в масштабе.

3. Исследовать частотный коэффициент передачи последовательного контура.

3.1. Определить частотный коэффициент передачи, для этого необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (напряжений) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Frequency в области Nodes for analysis выбрать точки6, 3 (при определении частотных свойств системы к последовательному контуру подключить генератор гармонических колебаний). На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного напряжений и фазы от частоты) построить АЧХ и ФЧХ в масштабе.

3.2. Изменить параметры контура, получить и зарисовать АЧХ в масштабе.

4. Исследовать отклик (выходную реакцию) частотно-избирательной системы.

Подключить к контуру АМ – генератор.

В точке 3схемы исследовать отклик системы. Получить (зарисовать в масштабе) осциллограмму и спектр выходного сигнала.

Проанализировать АЧХ и отклик системы, письменно указать требования к параметрам контура, позволяющие:

А) передавать сигнал без искажения,

Б) полностью отфильтровывать сигнал.

Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика). По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.

Рис. 33. Схема исследования отклика последовательного RLC – контура

Задание № 3.Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по частотно-избирательной системе.

1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim.

2. На основании анализа письменно сформулировать выводы.

Контрольные вопросы.

1. Сформулировать требования к передаче сигнала по цепи без искажений.

2. Привести определение частотного коэффициента передачи радиотехнической системы, графическую зависимость коэффициента передачи от частоты.

3. Привести понятия добротности, характеристического сопротивления колебательной системы, указать влияние этих параметров на избирательные свойства системы.

4. Указать условия резонанса в последовательном RLC – контуре, указать свойства контура в резонансе.

5. Изложить методику исследования процесса прохождения детерминированного сигнала через радиотехническую частотно-избирательную систему – последовательный RLC – контур.

Лабораторная работа № 8