Частотно- избирательные системы.
Параллельный RLC–контур
Цель работы: Изучение процессов прохождения радиотехнических сигналов через линейные стационарные цепи. Исследование отклика параллельного RLC - контура на периодический входной сигнал.
Задание № 1.
А) Аналитически определить частотный коэффициент передачи параллельного RLC – контура.
1. В исследуемом RLС контуре определить выражение частотного коэффициента передачи K(jw) по току.
2. Задать параметры контура R=1 Ом, L=100NмкГн, C=NнФ. Качественно исследовать зависимость K(jw) от параметров контура R, L, C, Q.
Построить в масштабе АЧХ цепи.
Б) Привести ММ амплитудно-модулированного (АМ) сигнала (представить аналитическое, временное, спектральное описание). Амплитуда несущего колебания равна 1В, частота несущего колебания равна резонансной частоте контура, частота модуляции – определяется из условия похождения сигнала по цепи 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. 34) с параметрами из задания 1. Подключить к контуру АМ – генератор (параметры АМ - сигнала взять из задания 1).
В параллельном контуре наблюдается резонанс токов, поэтому для того, чтобы получить временные диаграммы на осциллографе необходимо в схеме исследования использовать источники напряжения, управляемые током (V3, V4). В данных источниках изменение напряжения прямо пропорционально изменению тока.
2. Исследовать ММ входного сигнала.
2.1. В точке 2 цепи получить спектр сигнала на входе контура (разложение сигнала в ряд Фурье). Для этого в меню Analysis в поле Fourier выбрать в области Output node точку исследования 2, и обязательно в поле Fundamental Frequency установить частоту равную частоте модуляции.
|
| Рис. 34. Схема исследования отклика параллельного RLC – контура |
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 параллельного контура.
3.1. Определить частотный коэффициент передачи, для этого необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (токов) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Frequency в области Nodes for analysis выбрать точки 2,8 (при определении частотных свойств системы к контуру подключить генератор гармонических колебаний – тока I1). На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного сигналов 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 8 схемы исследовать отклик системы. Получить (зарисовать в масштабе) осциллограмму и спектр выходного сигнала.
Проанализировать АЧХ и отклик системы, письменно указать требования к параметрам сигнала передаваемого исследуемым контуром, 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.
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.
Привести понятия добротности, характеристического сопротивления колебательной системы, указать влияние этих параметров на избирательные свойства системы.
Указать условия резонанса в параллельном RLC – контуре, указать свойства контура в резонансе.
3. Изложить методику исследования процесса прохождения детерминированного сигнала через радиотехническую частотно-избирательную систему – параллельный RLC – контур.
Отчет по проделанной работе предоставляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Теоретический расчет и результаты по первому заданию.
4. Результаты моделирования.
5. Сравнительный анализ результатов.
6. Выводы.
Курсовой проект
«Расчет воздействия детерминированных сигналов
на линейные стационарные радиотехнические цепи (системы)»
