1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi modulacjami analogowymi; modulacją amplitudową AM, amplitudową z wytłumioną falą nośną DSB i modulacją częstotliwościową FM. Modulacje te są bardzo szeroko stosowane w systemach radiokomunikacji.

2. Przebieg ćwiczenia:

6.1

Po zapoznaniu się z budową stanowiska, identyfikacją przyrządów i modułów( moduł odbiornik, moduł nadajnika, zasilacza i generatora, komputerowa przystawka oscyloskopowa oraz mikrometr elektroniczny) przystąpiliśmy do wykonywania pomiarów.

6.2

Otrzymany przebieg:

Czas trwania okresu: 6,25 μs

Częstotliwość: 160 kHz

Amplituda: 4,63V

Charakterystyka widmowa danego przebiegu :

Z analizy przebiegu stwierdzamy, że sygnał jest okresowy. Na charakterystyce widoczna jest jedna wstęga główna oraz wstęgi boczne, które prawdopodobnie są nośnikami informacji .

6.3

Przebieg sygnału oscylatora podłączonego do bloku dzielnika częstotliwości F/N i jego charakterystyka widmowa:

Czas trwania okresu: 62,5 μs

Częstotliwość: 16 kHz

Amplituda: 3,56V

Okres sygnału uległ dziesięciokrotnemu wydłużeniu, a tym samym znacznie zmalała częstotliwość. Widoczne jest to na charakterystyce widmowej, gdzie nie ma już jednej głównej wstęgi i wstęg bocznych, ale są następujące po sobie wstęgi główne. Oznacza to, że dzielnik częstotliwości, którego użyliśmy zmniejszył generowaną częstotliwość, a tym samym zmodulował nasz sygnał.

6.4

Przebieg sygnału podawanego z bloku konwertera sygnału:

Otrzymane charakterystyki sygnałów są różne. Sygnał z kanału CH1 ma przebieg sinusoidalny, natomiast z kanału CH2 prostokątny. Sygnał na kanale CH1 został uzyskany z sygnału prostokątnego na kanale CH2 za pomocą bloku konwertera sygnału. W rezultacie, oba sygnały mają inne napięcia międzyszczytowe, ale taką samą częstotliwość (15,84Hz) i moc.

6.5

Przebiegi sygnału sinusoidalnego (z generatora funkcyjnego SO51227-2R) 2Vpp o częstotliwości 1 kHz w trybie oscyloskopu i analizatora widma:

6.6

Sygnał z filtra pasmowego:

Sygnał z filtra pasmowego w porównaniu do sygnału z generatora funkcyjnego ma przebieg bardziej wygładzony, to znaczy jest pozbawiony zakłóceń. Widma obu sygnałów wyglądają tak samo, jednakże pasmo główne sygnału z filtra ma nieznacznie mniejszą częstotliwość (1kHz i 977Hz).

6.7

Po podaniu sygnału z wyjścia filtra pasmowego 300Hz-3400Hz na wejście modulatora AM/DSB ustawiliśmy pracę modulatora w trybie AM. Następnie podłączyliśmy pierwszy kanał przystawki oscyloskopowej, pracującej w trybie DSO, CH1 w miejsce CH2. Kanał CH2 podłączyliśmy do wyjścia modulatora AM/DSB jak podano w instrukcji. Korzystając z `markerów napięcia' określiliśmy:

Wartość maksymalną napięcia sygnału AM równą U_max =6,59 [V]

Wartość minimalną napięcia sygnału AM wynoszącą U_min =0,91 [V]

Na tej podstawie określiliśmy współczynnik głębokości µ.

Częstotliwość na kanale drugim (CH2) wynosi f=16kHz

Tryb FFT{40kHz}

Po zapoznaniu się z widmem sygnału na kanale CH2 wykorzystując marker częstotliwości zmierzyliśmy prążek główny i trzy najbliższe harmoniczne:

f_g= 16,02 kHz

f₁= 15,08 kHz

f₂= 13,98 kHz

f₃= 13,05 kHz

6.8

Następnym etapem była zmiana wartości napięcia międzyszczytowego na generatorze funkcyjnym na 1V_pp oraz wykonanie wszystkich czynności z punktu poprzedniego.

Wykorzystując „markery napięcia” określiliśmy wartości maksymalne i minimalne napięcia sygnału AM które wynoszą odpowiednio:

U_max = 6,50 [V], U_min = 0,97 [V]

Na tej podstawie określiliśmy współczynnik głębokości µ.

Częstotliwość na kanale drugim (CH2) wynosi f=22,86kHz

Tryb FFT{40kHz}

Po zapoznaniu się z widmem sygnału na kanale CH2 wykorzystując marker częstotliwości zmierzyliśmy prążek główny i trzy najbliższe harmoniczne:

f_g= 16,02 kHz

f₁= 15,00 kHz

f₂= 14,06 kHz

f₃= 13,05 kHz

Otrzymane wartości głębokości modulacji są różne co jest wynikiem zmian napięcia międzyszczytowego na generatorze funkcyjnym. Im większe napięcie tym większa wartość głębokości modulacji i odwrotnie. Współczynnik ten zawiera się w przedziale 0-1. W przypadku gdy współczynnik ten przekroczyłby wartość 1 nastąpiłoby przemodulowanie sygnału.

Niestety w tym podpunkcie popełniliśmy błąd.

Pomiary zrobiliśmy tylko dla 2V_pp i wydaje się nam że powinno tak być, ale niestety nie możemy tego potwierdzić bo mamy pomiary wyłącznie dla 2V_pp.

6.9

W pierwszej kolejności nastąpiło podanie sygnału z wyjścia wzmacniacza na wejście obiornika AM-SSB-DSB. Następnie sygnał z wyjścia wzmacniacza regulowanego został podany na wejście demodulatora AM.

Dla kanału CH1 odczytaliśmy następujące wyniki:

A= 2,31 V

T = 0,04 ms

f= 22,86 kHz

Dla kanału CH2 odczytaliśmy następujące wyniki:

A= 1,155 V

T = 0,04 ms

f= 22,86 kHz

Otrzymane przebiegi różnią się amplitudą sygnału. W przypadku kanału CH1 jest ona większa niż na kanale CH2, co widać na rysunku.

6.10

Sygnał z filtra pasmowego 300MHz - 3,4kHz

Dla CH1: częstotliwość: f = 958,08 Hz a amplituda: 2,06 V

Dla CH2: częstotliwość: f = 1 kHz a amplituda 1,47 V

Przebiegi kształtu sygnałów różni przede wszystkim amplituda oraz przesunięcie wzdłuż osi czasu. Częstotliwości tych przebiegów są porównywalne jednak amplituda jest inna. Zauważyć można również, że filtr pasmowy wprowadza opóźnienie sygnału.

6.11

Sygnał z modulatora DSB

Dla CH1: częstotliwość f = 981,6 Hz a amplituda 2,25 V

Dla CH2: częstotliwość f = 26,67 kHz a amplituda 16,19 V

Różnice w stosunku do sygnału AM uzyskanego w punkcie 6.7 polegają na zwiększeniu amplitudy kanału CH2. Wynika to z większego współczynnika głębokości modulacji.

3. Wnioski :

Na ćwiczeniu zapoznaliśmy się z modulacją AM i FM. Poznaliśmy jej przebiegi, które zostały umieszczone przez nas w sprawozdaniu. Nauczyliśmy się odczytywać wartości amplitudy w danym przebiegu. Zauważyliśmy również niektóre prawidłowości na przykład to, iż filtr pasmowy wprowadza opóźnienie sygnału.

Podczas wykonywania ćwiczenia popełniliśmy kilka błędów, więc niektóre punkty mogą być wykonane nieprawidłowo lub nie w całości( podpunkt 6.8).

Dzięki ćwiczeniu zdobyliśmy wiedzę z zakresu modulacji, która z pewnością przyda się dam w dalszym rozwoju naukowym.

---