Исследование амплитудно-модулированных сигналов

Цель работы: исследовать аналитическое, временное и спектральное описание АМ сигнала и схем амплитудных модуляторов.

Краткая теория.
Модулированные сигналы
Сигналы, поступающие из источника сообщений (микрофона, передающей телевизионной камеры и т. д.), как правило, не могут быть переданы по радиоканалу на большие расстояния. Данное обстоятельство связано с тем, что эти сигналы являются низкочастотными и маломощными.
При передаче по радиоканалу необходимо спектры этих сигналов перенести из низкочастотной области в область более высоких частот (радиочастот). Данная процедура в радиотехнике носит название модуляции.
Остановимся более подробно на понятии несущего колебания. Несущее или высокочастотное колебание генерируется в передающем устройстве. В радиотехнике широкое распространение получили системы модуляции, в которых в качестве несущего используется простое гармоническое колебание
S(t)=S_carm∙cos⁡(ω_0 t+φ_0 )
В результате изменения во времени одного из параметров несущего колебания (амплитуды, частоты, фазы) по закону передаваемого сообщения, несущее колебание приобретает новое свойство – нести в себе информацию, которая первоначально была заложена в сообщении.
То есть, модуляция – процесс изменения одного из параметров (амплитуды, частоты, фазы) высокочастотного (несущего) колебания по закону управляющего низкочастотного колебания.
 
Практическая часть.
Задание № 1. Провести теоретическое исследование математической модели АМ сигналов.
Порядок выполнения задания:
Записать математическое выражение АМ сигнала.
S_АМ (t)=S(t)∙[1+M∙S_упр (t)]
Определить спектр однотонального АМ – сигнала.
U_АМ=U_0∙cos⁡ωt+(U_0∙M)/2∙cos⁡(ω+Ω)t+(U_0∙M)/2∙cos⁡(ω-Ω)t
Для определения спектра выбираем составляющие cos⁡ωt, cos⁡(ω+Ω)t и cos⁡(ω-Ω)t, т.е в спектре присутствуют несущая частота f_car=ω/2π и 2 комбинационных частоты


Задание № 2. Провести компьютерное моделирование АМ сигналов.
Порядок выполнения задания:
1. Собрать схему (рисунок 3): к резистивной нагрузке подключить источник АМ – сигнала.

Задание № 3. Исследование влияния коэффициента и частоты модуляции на осциллограмму и спектр сигнала.
Порядок выполнения задания:
1. Выполнить задание при:
 уменьшении и увеличении коэффициента модуляции,
 увеличении и уменьшении частоты модуляции.
2. Исследовать 4–5 случаев (зарисовать осциллограммы и спектр).

Задание №4. Исследовать схему модулятора с амплитудной модуляцией, показанную на рисунке 14.
Порядок выполнения задания.
1. Собрать схему с однотональной амплитудной модуляцией средствами пакета ELECTRONICS WORKBANCH (рисунок 14). Амплитудный модулятор, показанный на рисунке 4, содержит источник модулирующего низкочастотного (НЧ) сигнала Vmod, источник несущего высокочастотного (ВЧ) колебания Vcar, усилитель модулирующего НЧ сигнала А1, нелинейный усилитель – модулятор А2 (перемножитель сигналов) и сопротивление нагрузки Ranten.
Параметры элементов схемы установить в соответствии с рисунком 14 и таблицей 1.
На рисунке 14 показан также осциллограф, подключенный к нагрузке модулятора.