Добавил:

Fragga Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

МИРЭА - Российский технологический университет

Предмет:

Радиоприемные устройства

Файл:

УПОС Лабораторные 3,4,6 / Лабораторная работа №4

.docx

Скачиваний:

Добавлен:

26.05.2014

Размер:

124.49 Кб

Скачать

☆

1 / 21 2 > Следующая >>>

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Лабораторная работа № 4

«ФАЗОВАЯ АВТОПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ»

Москва 2012

1.Общие сведения

Системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) называется система автоматического регулирования, обеспечивающая автоматическое регулирование частоты управляемого генератора в устройствах приема и обработки сигналов в соответствии с частотой входного сигнала и использующая в качестве измерительного элемента фазовый детектор.

Система ФАПЧ используется для подстройки частоты гетеродина в супергетеродинных радиоприемных устройствах, выделения несущей частоты в демодуляторах систем передачи сообщений при реализации когерентного приема сигналов, измерения частоты с помощью узкополосных следящих фильтров, при формировании высокостабильных колебаний в синтезаторах частот различных радиотехнических устройств и т.д. Системы ФАПЧ могут быть реализованы в аналоговом и цифровом виде.

Особенностью системы ФАПЧ (находящейся в состоянии синхронизации) является нулевая статическая ошибка по частоте, т.е. равенство частот колебаний подстраиваемого генератора (гетеродина) u_г(t)=U_гcosω_гt и эталонного (входного) колебания u_с(t)=U_сcosω_сt. Вместе с тем в электронных системах ФАПЧ существует статическая ошибка регулирования по фазе, т.е. статическое отличие фаз колебаний подстраиваемого генератора, управляемого напряжением (ГУН), и эталонного сигнала. Системы ФАПЧ обычно имеют сравнительно узкий диапазон начальных расстроек, в котором они осуществляют подстраивающее действие. При анализе работы системы ФАПЧ рассматривают режимы удержания и захвата.

Режимом удержания называется установившийся режим равенства частот ω_с=ω_г, соответствующий эффективной работе системы ФАПЧ при медленных изменениях начальной расстройки. При этом имеются в виду изменения, скорость которых много меньше скорости переходных процессов в системе.

Режимом захвата называется процесс, возникающий при скачкообразном изменении начальной расстройки и заканчивающийся установлением режима удержания. Характерным различием этих режимов является то, что в режиме захвата существенную роль играют переходные процессы.

Основными характеристиками систем ФАПЧ являются следующие:

- полоса удержания ΔΩ_у– область начальных расстроек ГУН, внутри которой система ФАПЧ эффективно работает в режиме удержания;

- полоса захвата ΔΩ_з– область расстроек ГУН, внутри которой система ФАПЧ эффективно работает в режиме захвата;

- время захвата t_з– время втягивания системы ФАПЧ в режим синхронизации, существенно зависящее от значения начальной расстройки между частотой входного колебания и частотой колебаний ГУН.

Основными элементами структурной схемы системы фазовой автоподстройки частоты (рис. 4.1) являются: фазовый детектор – ФД, фильтр низкой частоты – ФНЧ, усилитель – УС, управляющий

элемент – УЭ и перестраиваемый (синхронизируемый) генератор –

_ГУ_Н_.

Рис. 4.1 Структурная схема системы ФАПЧ

4.2.Описание лабораторной установки

Цель лабораторной работы – экспериментальное исследование процесса фазовой автоподстройки частоты:

·определение зависимости полосы пропускания и полосы удержания от значения коэффициента усиления и параметров фильтра низкой частоты (интегрирующего и пропорционально интегрирующего) в петле обратной связи системы ФАПЧ;

·изучение влияния аддитивного входного шума на основные характеристики системы ФАПЧ

Лабораторная установка предназначена для автоматизированных экспериментальных исследований процесса фазовой автоподстройки частоты.

Рис.4.2. Вид лицевой панели установки

Задание 1. Измерение амплитудно-частотной характеристики входного фильтра.

	1		2	3	4	5	6	7	8
f_с,кГц		440	450	460	470	480	490	500	510
U_Σ,В		0,2	0,25	0,34	0,37	0,32	0,26	0,21	0,17

_f_c_0
=470кГц

ΔF=(490-450)кГц=40кГц.

График зависимости U_Σ=F(f_c)

Задание 2. Измерение собственной частоты колебания генератора, управляемого напряжением, ГУН– f_г₀.

f_г_{0
=456.2кГц}

Измерение производится при разомкнутой петле обратной связи⁽^у^сили^т^е^л^и^K^1и^K²^о^т^ключ^е^н^ы^о^т^U_уп_р^).

Задание 3. Измерение полосы захвата и полосы удержания

ФАПЧ без фильтрации.

^{Нижняя
частота}

^{удержания
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняячастота}

^{удержания
кГц}

^Fc=

⁴⁴⁹

^Fc=

⁴⁵⁴

^Fc=

⁴⁶²

^Fc=

⁴⁷⁴

^F^Г⁼

⁴⁴⁹

^F^Г⁼

⁴⁵⁴

^F^Г⁼

⁴⁶²

^F^Г⁼

⁴⁷⁴

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(462-454)кГц=8
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(474-449)кГц=25
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{удержания
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняячастота}

^{удержания
кГц}

^Fc⁼

⁴⁵²

^Fc⁼

⁴⁵⁴

^Fc⁼

⁴⁵⁹

^Fc⁼

⁴⁶⁴

^F^Г=

⁴⁵²

^F^Г=

⁴⁵⁴

^F^Г=

⁴⁵⁹

^F^Г=

⁴⁶⁴

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(459-454)кГц=5
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(464-452)кГц=12
кГц}

Задание 4. Исследование зависимости полосы захвата и полосы удержания ФАПЧ от типа и параметров низкочастотных фильтров в петле обратной связи.

^К1С1
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵⁰	^Fc⁼		⁴⁵²	^Fc⁼		⁴⁶²	^Fc⁼		⁴⁷⁴
^F^Г=	⁴⁵⁰	^F^Г=		⁴⁵²	^F^Г=		⁴⁶²	^F^Г=		⁴⁷⁴

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(462-452)кГц=10
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(474-450)кГц=24
кГц}

К1С2
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁴⁵	^Fc⁼		⁴⁴⁹	^Fc⁼		⁴⁶⁸	^Fc⁼		⁴⁷⁰
^F^Г=	⁴⁴⁵	^F^Г=		⁴⁴⁹	^F^Г=		⁴⁶⁸	^F^Г=		⁴⁷⁰

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(468-449)кГц=19
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(470-445)кГц=25
кГц}

К2С1
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵¹	^Fc⁼		⁴⁵⁷	^Fc⁼		⁴⁵⁹	^Fc⁼		⁴⁶¹
^F^Г=	⁴⁵¹	^F^Г=		⁴⁵⁷	^F^Г=		⁴⁵⁹	^F^Г=		⁴⁶¹

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(459-457)кГц=2
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(461-451)кГц=10
кГц}

К2С2
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵⁰	^Fc⁼		⁴⁵²	^Fc⁼		⁴⁶⁰	^Fc⁼		⁴⁶³
^F^Г=	⁴⁵⁰	^F^Г=		⁴⁵²	^F^Г=		⁴⁶⁰	^F^Г=		⁴⁶³

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(460-452)кГц=8
кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(463-450)кГц=13
кГц}

К1C1R1
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁴⁹	^Fc⁼		⁴⁵²	^Fc⁼		⁴⁶³	^Fc⁼		⁴⁶⁵
^F^Г=	⁴⁴⁹	^F^Г=		⁴⁵²	^F^Г=		⁴⁶³	^F^Г=		⁴⁶⁵

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(463-452)кГц=11кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(465-449)кГц=16
кГц}

К1C1R2
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵⁰	^Fc⁼		⁴⁵³	^Fc⁼		⁴⁶³	^Fc⁼		⁴⁶⁵
^F^Г=	⁴⁵⁰	^F^Г=		⁴⁵³	^F^Г=		⁴⁶³	^F^Г=		⁴⁶⁵

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(463-453)кГц=10кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(465-450)кГц=15
кГц}

К2C1R1
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵⁰	^Fc⁼		⁴⁵³	^Fc⁼		⁴⁶³	^Fc⁼		⁴⁶⁵
^F^Г=	⁴⁵⁰	^F^Г=		⁴⁵³	^F^Г=		⁴⁶³	^F^Г=		⁴⁶⁵

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(463-453)кГц=10кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(465-450)кГц=15
кГц}

K2С1R2
^{Нижняя частота} ^{удержания кГц}			^{Нижняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняя частота} ^{захвата кГц}			^{Верхняячастота} ^{удержания кГц}
^Fc⁼	⁴⁵¹	^Fc⁼		⁴⁵⁷	^Fc⁼		⁴⁶¹	^Fc⁼		⁴⁶³
^F^Г=	⁴⁵¹	^F^Г=		⁴⁵⁷	^F^Г=		⁴⁶¹	^F^Г=		⁴⁶³

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(461-457)кГц=4кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(463-451)кГц=12
кГц}

Задание 5. Исследование влияния уровня шума на полосы захвата и удержания в системе ФАПЧ.

^{Нижняя
частота}

^{удержания
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняячастота}

^{удержания
кГц}

^Fc⁼

⁴⁴⁴

^Fc⁼

⁴⁶²

^Fc⁼

⁴⁶⁵

^Fc⁼

⁴⁷¹

^F^Г=

⁴⁴⁴

^F^Г=

⁴⁶²

^F^Г=

⁴⁶⁵

^F^Г=

⁴⁷¹

^Δ^F_З⁼^f_з_в^–^f_з_н_{=(465-462)кГц=3кГц}

^Δ^F_У⁼^f_у_в^–^f_у_н_{=(471-444)кГц=27
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{удержания
кГц}

^{Нижняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняя
частота}

^{захвата
кГц}

^{Верхняячастота}

^{удержания
кГц}

^Fc⁼

⁴⁵¹

^Fc⁼

⁴⁵⁵

^Fc⁼

⁴⁶³

^Fc⁼

⁴⁷⁰

^F^Г=

⁴⁵¹

^F^Г=

⁴⁵⁵

^F^Г=

⁴⁶³

^F^Г=

⁴⁷⁰

1 / 21 2 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке УПОС Лабораторные 3,4,6

#
26.05.2014133.07 Кб71Лабораторная работа №3.docx
#
26.05.2014124.49 Кб77Лабораторная работа №4.docx
#
26.05.201491.61 Кб61Лабораторная работа №6.docx