- •Лабораторная работа № 1 основные радиоэлектронные измерения и измерительные приборы
- •1. Цель работы
- •2. Краткие теоретические сведения
- •3. Экспериментальная часть
- •4. Лабораторные задания
- •5. Содержание отчёта
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •3. Экспериментальная схема
- •4. Лабораторные задания
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •Лабораторная работа № 4 исследование дифференцирующей и интегрирующей цепей
- •1. Цель работы
- •2. Краткие теоретические сведения
- •3. Экспериментальная схема
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •3. Лабораторная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •3. Лабораторная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •3. Экспериментальная схема
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •3. Лабораторные задания
- •4. Содержание отчета
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Методические указания
- •6. Контрольные вопросы
- •2.4.1. Идеальный операционный усилитель.
- •2.4.2. Инвертирующий усилитель (рис. 13).
- •3. Экспериментальная установка
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Методические указания
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Литература
- •Меры безопасности при выполнении лабораторных работ
- •Содержание
- •185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33
5. Содержание отчета
Отчет должен содержать:
5.1. Принципиальную схему НРУ.
5.2. Графики амплитудных и колебательных характеристик, полученные экспериментально и расчетным путем.
5.3. Осциллограммы напряжений на выходе НРУ в режиме удвоения и утроения частоты.
5.4. Результаты экспериментального определения коэффициентов усиления удвоения и утроения частоты.
6. Контрольные вопросы
1. Что такое режим отсечки?
2. Принцип действия и простейшая схема НРУ.
3. Основные характеристики НРУ, работающего в режиме отсечки.
4. Насколько эффективно умножение частоты с повышением частоты гармоники?
7. Литература
1. Харкевич А. А. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике. М., 1956. 180 с.
2. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. радио, 1977.
Лабораторная работа № 9
ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ
1. Цель работы
Изучение искусственной линии задержки. Измерение амплитудно-частотной (АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристик и времени задержки линии.
2. Краткие теоретические сведения
2.1. Введение.
Линией задержки (ЛЗ) называют линейный четырехполюсник, на выходе которого воспроизводится входной сигнал с задержкой на заданный промежуток времени Тз (рис. 1). Для неискаженной передачи сигнала необходимо, чтобы ЛЗ обладала идеальными частотными характеристиками в полосе частот, занимаемой спектром сигнала, т. е. равномерной амплитудной частотной характеристикой К()=const и линейнонарастающей фазочастотной характеристикой ()=Тз (рис. 2). Наклон фазочастотной характеристики определяет время задержки линии.
Рис. 1
Для неискаженной передачи сигнала произвольной формы, в том числе перепадов напряжения и коротких импульсов с крутыми фронтами, ЛЗ должна обладать идеальными частотными характеристиками во всей бесконечной полосе частот. Однако цепи с такими идеальными характеристиками физически неосуществимы. Поэтому на практике требуют, чтобы характеристики ЛЗ в полосе частот, где сосредоточен основной спектр передаваемого сигнала, были бы более или менее близки к идеальным. Основными параметрами ЛЗ являются величина и стабильность задержки, искажение формы передаваемого сигнала и объем, занимаемый ЛЗ. В качестве ЛЗ может быть использован отрезок длинной однородной линии, нагруженной на сопротивление Rн, равное волновому сопротивлению линии:
, (1)
где L0, C0, — погонные индуктивность и емкость (т. е. на единицу длины). Такая линия в режиме бегущей волны не искажает передаваемый сигнал. Она обладает идеальными частотными характеристиками:
; ; , (2)
где — коэффициент затухания линии, l — длина линии, v — скорость распространения волны вдоль линии. Коэффициент затухания линии равен
,
где Ro — погонное активное сопротивление линии.
Рис. 2
Реальные длинные линии имеют такие параметры v и , что их использование целесообразно лишь в диапазоне наносекундных задержек. В диапазоне микросекундных задержек требуемая длина линии становится недопустимо большой. Увеличение погонной задержки длинной линии может быть достигнуто уменьшением скорости распространения волны, т. е. увеличением погонных параметров L и C. Искусственное увеличение погонной емкости линии, например, путем применения кабеля с изоляцией, обладающей высокой диэлектрической проницаемостью, невыгодно, так как при этом существенно уменьшается волновое сопротивление линии и затрудняется согласование линии с нагрузкой. Поэтому линии задержки с распределенными параметрами реализуются обычно в виде кабеля, в котором внутренний провод выполнен в форме цилиндрической спирали, что приводит к увеличению погонной индуктивности линии и увеличению погонной задержки. Такой кабель обеспечивает погонную задержку порядка 1 мксек/м при волновом сопротивлении от сотен Ом до единиц кОм. Однако и при спиральных кабелях необходимая длина для задержек более единиц микросекунд, как правило, неприемлема по конструктивным соображениям. Следует также отметить, что на частотах более 1 МГц величина задержки и волновое сопротивление уже существенно зависят от частоты за счет влияния межвитковой паразитной емкости и диэлектрических потерь в изоляции. Кроме того, растет затухание в кабеле.
2.2. Искусственные линии задержки.
На практике чаще всего в качестве ЛЗ применяют искусственные линии с сосредоточенными параметрами. Такие линии позволяют получить заданное время задержки при меньшем объеме линии, но с большими искажениями сигнала, чем при использовании линии с распределенными параметрами. ЛЗ с сосредоточенными параметрами состоит из ряда последовательно соединенных фильтров нижних частот. На рис. 3 приведены схемы Т- и П - образных звеньев (соответственно рис. а и б).
Рис. 3
Для этих звеньев произведение комплексных сопротивлений последовательного Z1 и параллельного Z2 элементов есть величина постоянная и не зависящая от частоты:
. (3)
Характеристические сопротивления Z0 и фазовые сдвиги для этих звеньев в полосе прозрачности (с) выражаются формулами:
, (4)
, (5)
, (6)
где
.
Длительность задержки звена t1 определяется производной фазочастотной характеристики
. (7)
Рис. 4
Как видно из рис. 4, частотные характеристики звеньев в полосе прозрачности существенно отличаются от идеальных, и длительность задержки t1 зависит от частоты. Уже на частоте =с/2 задержка звена возрастает на 15% по сравнению с задержкой на частоте =0, при дальнейшем увеличении частоты величина задержки возрастает, и вместе с тем растут искажения формы передаваемого сигнала за счет отклонения частотных характеристик звена от идеальных. Если спектр входного сигнала состоит из частот, значительно меньших с, то в первом приближении можно в формулах (4)—(7) пренебречь частотным членом по сравнению с 1 и считать
, (8)
. (9)
Таким образом, в рассматриваемом случае сигнал без существенных искажений будет передан через звено в нагрузку Rн = с задержкой t1 = (LC)1/2. Линия, состоящая из n звеньев (рис. 5), обладает фазовой постоянной n и обеспечивает задержку Т, равную
. (10)
Рис. 5
Формулы (8)—(10) позволяют выбрать число звеньев n и параметры LC ЛЗ, нагруженной на сопротивление Rн = и обеспечивающей требуемую величину задержки Тз. Однако при передаче через ЛЗ перепадов напряжения (или прямоугольных импульсов) указанное выше недостаточно точно и приходится считаться с неизбежными искажениями фронтов импульса.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что при идеальном скачке напряжения E на входе длительность фронта выходного напряжения будет для одного звена
, (11)
а для n-звенной ЛЗ в n1/3 раз больше:
. (12)
Длительность задержки от момента подачи входного скачка до момента, когда напряжение на выходе достигнет 0,5 E, оказывается для одного звена
, (13)
а для n-звенной линии
. (14)
Выбор числа звеньев и параметра ЛЗ производится по заданным параметрам T, Rн и .