Отчалко В.Ф.

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра информационно-измерительной техники (ИИТ)

Измерение разности фаз, коэффициента амплитудной модуляции и коэффициента нелинейных искажений

Лабораторная работа №6

по дисциплине «Радиоизмерения»

Выполнили

Студенты гр. 205

Бычков С.А.

Рогожкин М.С.

«___» _________2007г

Проверил

Доцент кафедры ИИТ

Отчалко В.Ф.

«___» _________2007г

Цель работы: изучение некоторых методов измерения разности фаз, коэффициента амплитудной модуляции, коэффициента нелинейных искажений и приборов, предназначенных для проведения этих измерений.

Начальные данные, заданные преподавателем:

Лабораторное задание №1.

Измерить разность фаз между входным и выходным напряжениями RC-цепи с помощью осциллографа с применением линейной развертки.

Измерения провести три раза, используя полный период, и три раза, используя половину периода синусоидального сигнала, изменяя в небольших пределах длительность развертки. В качестве значения разности фаз взять среднее из шести измерений.

Выполнение.

Измерение разности фаз методом линейной развертки осуществляется путем подачи на осциллограф синхронизированного сигнала – опорного и сигнала сдвинутого по фазе (на вход Y) при помощи интегрирующей цепи. Схема измерения разности фаз методом линейной развертки представлена на рисунке 1.

S1

2

	Г3-38		С1-68

1

R C

Рисунок 1. Схема измерения разности фаз методом линейной развертки.

В результате на осциллографе, при переключении ключа S1 из положения 1 в положение 2, получили изображение, представленное на рисунке 2.

Рисунок 2. Изображение на осциллографе при измерении разности фаз методом линейной развертки.

Полученные значения и расчетные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1. Полученные значения и расчетные данные для метода линейной развертки.

	AC	AB	AE
Для полного периода		6, 2	-	58, 06	58, 1
0, 8	5, 2	-	55, 38
1, 15		-	59, 14
Для полупериода	1, 8	-	5, 6	57, 86
1, 4	-	4, 4	57, 27
2, 3	-	6, 8	60, 88

Оценим точность измерения разности фаз методом линейной развертки.

Определим для второго значения (таблица 1).

Суммарная абсолютная погрешность измерения разности фаз методом линейной развертки складывается из двух независимых погрешностей:

1) случайной погрешности, которая вызвана неточностью измерения отрезков АС и АВ

= = 1 мм.

2) систематической погрешности, которая вызвана непостоянством чувствительности трубки по экрану

.

= 0, 05

Суммарная абсолютная погрешность измерения разности фаз методом линейной развертки определяется как:

Лабораторное задание №2.

Измерить разность фаз методом эллипса. Измерение провести три раза, используя отсчет по вертикальной оси, и три раза, используя отсчет по горизонтальной оси, изменяя в небольших пределах амплитуду сигнала, подаваемого от генератора. Значение разности фаз считать как среднее из шести измерений. Оценить точность измерения.

Выполнение.

Измерение разности фаз методом эллипса осуществляется путем подачи опорного сигнала не на синхронизацию, как в методе линейной развертки, а на вход Х и сдвинутого сигнала по фазе на вход Y. Схема измерения аналогична схеме, представленной на рисунке 1. В результате на экране осциллографа получили изображение, представленное на рисунке 3.

Рисунок 3. Изображение на экране осциллографа при измерении разности фаз методом эллипса.

Полученные значения и расчетные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2. Полученные значения и расчетные данные для метода эллипса.

	A	B	C	D
Для вертикального отсчета	2, 2	2, 6	-	-	57, 79	58, 22
2, 7	3, 2	-	-	57, 54
3, 4		-	-	58, 21
Для горизонтального отсчета	-	-	6, 6	7, 7	58, 99
-	-	5, 5	6, 5	57, 8
-	-	4, 2	4, 9

Оценим точность измерения разности фаз методом эллипса.

Определим для первого значения (таблица 2).

Суммарная абсолютная погрешность измерения разности фаз методом эллипса складывается из двух независимых погрешностей:

1) случайной погрешности, которая вызвана неточностью измерения отрезков А и В

= = 1 мм.

2) систематической погрешности, которая вызвана непостоянством чувствительности трубки по экрану

.

= 0, 05

Суммарная абсолютная погрешность измерения разности фаз методом эллипса определяется как:

Лабораторное задание №3.

Измерить разность фаз с помощью фазометра Ф2-1. На основании технических данных прибора оценить точность измерений.

Выполнение.

При измерении разности фаз с помощью фазометра Ф2-1, получили

Абсолютная погрешность измерения для фазометра Ф2-1:

Результаты измерения разности фаз тремя способами представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты измерения разности фаз тремя способами

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что измерение разности фаз при помощи фазометра наиболее точнее, так как значение погрешности у данного метода меньшее из трех методов измерения.

Лабораторное задание №4.

Установить режим внутренней модуляции выходного напряжения генератора Г4-18 при заданных преподавателем несущей и модулирующей частотах и коэффициенте амплитудной модуляции (АМ).

Измерить коэффициент АМ выходного напряжения генератора Г4-18 при помощи осциллографа двумя методами: линейной развертки и трапеции.

Оценить точность измерения.

Выполнение.

Исходные данные:

Измерение коэффициента АМ методом линейной развертки заключается в оценки глубины модуляции по изображению АМ колебания на экране осциллографа.

Изображение на экране представлено на рисунке 4.

Рисунок 4. Изображение на экране осциллографа при измерении коэффициента АМ методом линейной развертки.

Получили, что А = 4, 2 и В = 0, 9.

Коэффициент АМ находится как:

Измерение коэффициента АМ методом трапеции заключается в развертке АМ колебания, поданного на усилитель горизонтального отклонения осциллографа модулирующим напряжением, поданным на усилитель вертикального отклонения.

Изображение, которое в результате получилось на экране, представлено на рисунке 5.

Рисунок 5. Изображение на экране осциллографа при измерении коэффициента АМ методом трапеции.

При этом получили, что А = 3, 8 и В = 0, 8.

Коэффициент АМ находится как:

Оценим погрешность измерения.

Суммарная абсолютная погрешность измерения коэффициента АМ осциллографическими методами складывается из двух независимых погрешностей:

1) случайной погрешности, которая вызвана неточностью измерения отрезков А и В

, где , = = 1 мм.

Для метода линейной развертки:

Для метода трапеции:

2) систематической погрешности, которая вызвана непостоянством чувствительности трубки по экрану

.

= 0, 05

Для метода линейной развертки:

Для метода трапеции:

Суммарная абсолютная погрешность измерения коэффициента АМ определяется как:

Для метода линейной развертки:

В процентах

Для метода трапеции:

В процентах

Результаты измерения коэффициента АМ методами линейной развертки и трапеции представлены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты измерения коэффициента АМ методами линейной развертки и трапеции

Коэффициент амплитудной модуляции	Примечание
Г4-18	Метод линейной развертки	Метод трапеции
60%	(65 3, 5)%	(65 3, 9)%

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что метод линейной развертки предпочтительнее, так как данный метод имеет меньшую погрешность измерения, по сравнению с методом трапеции.

Лабораторное задание №5.

Собрав схему для исследования нелинейных искажений в положении “I” переключателя S1 измерить прибором С6-1 коэффициент нелинейных искажений модулирующего напряжения генератора Г4-18 на частоте .

Поставить переключатель S1 в положение “2” измерить коэффициент нелинейных искажений последовательности косинусоидальных импульсов.

Зарисовать осциллограммы с выхода прибора С6-1 «осциллограф».

Оценить погрешность измерения коэффициента нелинейных искажений.

Выполнение.

Схема измерения коэффициента нелинейных искажений представлена на рисунке 6.

1 S1

D 2

R

Рисунок 6. Схема измерения коэффициента нелинейных искажений.

При положении “1” переключателя S1, коэффициент нелинейных искажений = 0, 24 %

Изображение на осциллографе представлено на рисунке 7.

Рисунок 7. Изображение на экране осциллографа при положении “1” переключателя S1 (на выходе генератора).

При положении “2” переключателя S1, коэффициент нелинейных искажений = 55 %

Изображение на осциллографе представлено на рисунке 8.

Рисунок 8. Изображение на экране осциллографа при положении “2” переключателя S1 (на выходе диода).

Оценка точности измерения.

Абсолютная погрешность измерения коэффициента нелинейных искажений определяется как:

Получили: ,

Нелинейные искажения это процесс появления на выходе прибора сигналов, которых не было на входе. На рисунке 7, т.е. на выходе генератора видно, что нелинейные искажения достаточно малы, что и должно быть в действительности, . На выходе диода видно, что нелинейные искажения значительны - , тем самым подтверждается то, что диод является нелинейным элементом.

Выводы по проделанной работе

В ходе проделанной работе мы изучили три метода измерения разности фаз: метод линейной развертки, метод эллипса и с помощью фазометра Ф2-1, из которых выяснили, что предпочтительнее для измерения использовать фазометр Ф2-1; определили коэффициент амплитудной модуляции, используя метод линейной развертки и метод трапеции, откуда выяснили, что для нахождения коэффициента АМ лучше использовать метод линейной развертки; определили коэффициент нелинейных искажений на выходе генератора Г3-38 и на выходе диода, в связи с чем, подтвердили нелинейность диода. Познакомились с работой приборов С6-1 и Ф2-1.