Линейные искажения при прохождении АМ сигнала

Лабораторная работа № 8

ПРОХОЖДЕНИЕ МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

ЧЕРЕЗ РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Цель работы

Исследование линейных искажений при прохождении амплитудно- и частотно-модулированных сигналов через резонансный усилитель на полевом транзисторе, работающий в линейном режиме усиления.

Теоретические сведения

Линейные искажения при прохождении АМ сигнала

Пусть на вход линейного резонансного усилителя, изображенного на рис. 8.1, воздействует тональное амплитудно-модулированное колебание:

=

= . (8.1)

Рис. 8.1	Рис.8.2

В этом простейшем случае спектр входного сигнала состоит их трех составляющих (рис.8.2). Структуру колебаний на выходе можно найти, рассматривая прохождение через усилитель каждой из этих составляющих отдельно. Передаточная функция усилителя определяется:

, (8.2)

где , – крутизна проходной вольтамперной характеристики (ВАХ) полевого транзистора, а и – добротность и резонансное сопротивление контура, – расстройка контура относительно частот составляющих входного сигнала. В случае точной настройки, когда , имеем:

,

,

,

где

(8.3)

– фазовый сдвиг в колебательном контуре на боковых частотах (опережение на нижней и запаздывание на верхней боковых частотах).

Тогда с учетом амплитудных и фазовых изменений выходное колебание можно записать:

=

(8.4)

где

(8.5)

– глубина модуляции выходного напряжения.

Таким образом, инерционность колебательного контура приводит к линейным искажениям:

– глубина модуляции на выходе (8.5) будет меньше, чем на входе, и тем значительнее отличие, чем больше добротность контура и частота модуляции ; график относительного уменьшения глубины модуляции (иногда называемого коэффициентом демодуляции) от обобщенной расстройки приведен на рис. 8.3. и соответствует правой ветви резонансной кривой контура.

– огибающая амплитуд на выходе отстает по фазе от огибающей входного сигнала на угол (8.3)

При неточной настройке контура несовпадение частот и приводит к асимметрии боковых частот на выходе усилителя, что поясняется спектральной и векторной диаграммами на рис. 8.4, а и б.

На векторной диаграмме вектор изображает несущее колебание, фаза которого запаздывает относительно фазы входного несущего колебания. Амплитуда колебания нижней боковой частоты (длина вектора ) больше амплитуды колебания верхней боковой частоты (длина вектора ). Длина результирующего вектора изменяется по сложному закону (с частотой ), не совпадающему с гармоническим законом изменения огибающей входного колебания. При этом возникает также паразитная фазовая модуляция, так как при вращении векторов и непрерывно изменяется фаза вектора . Эти искажения также являются линейными потому, что не приводят к появлению новых частот в спектре сигнала.

а)	б)

Рис. 8.4

Полученные выше результаты позволяют представить общую картину процессов при прохождении через резонансную цепь сигналов, модулированных по амплитуде сложным сообщением. Искажения будут незначительны, если полоса пропускания контура усилителя превышает удвоенную максимальную частоту спектра огибающей:

(8.6)

---

Дата добавления: 2015-07-14