Экспериментальная часть
Описание экспериментальной установки на базе учебной стойки «урпс»
Отличительной особенностью лабораторной установки является использование современной элементной базы и в частности специализированной микросхемы реализующей основные функции супергетеродинного приемника. Лабораторная установка формирует одно рабочее место для двух студентов и обеспечивает проведение серии экспериментов по теме «Узлы радиоприемных систем» учебного лабораторного практикума радиотехнических специальностей.
Лабораторная установка условно состоит из базового модуля и пяти сменных блоков, позволяющих всесторонне и целостно изучить фундаментальные принципы, лежащие в основе функционирования супергетеродинного приемника.
Базовый модуль состоит из следующих узлов:
«Блока питания» с дополнительными функциями внутреннего самоконтроля контроля, возможностью ручной подачи напряжения и защитой от короткого замыкания;
«Блок измерительный» включающий в себя микропроцессорный частотомер с возможностью коммутации входа, а также цифрового вольтметра постоянного и переменного напряжения;
«Генератор ВЧ», включающий в себя перестраиваемый по частоте генератор гармонических колебаний с возможностью внутренней амплитудной и частотной модуляции, функциями плавной регулировки глубины модуляции и возможностью грубой и точной настройки частоты;
«Генератор НЧ», включающий в себя двухрежимный генератор низкочастотного сигнала, генерирующий тестовые сигналы гармонический формы и сигнал типа «меандр», а также усилитель низкой частоты с возможностью плавной регулировки уровня сигнала и встроенным громкоговорителем.
Учебная стойка «УРПС» комплектуется сменными блоками:
«Изучение принципа работы супергетеродинного приемника»;
«Исследование амплитудного детектора»;
«Исследование частотных детекторов»
«Исследование усилителя промежуточной частоты»
«Исследование системы АРУ»;
Установка выполнена в климатическом исполнении УХЛ, категория 4.2 ГОСТ 15150-69 для эксплуатации в помещении при температуре от 10°С до 35°С и относительной влажности до 80 %.
Напряжение питания ~220 В.
Мощность не более 20 Вт.
Частота тока питания, Гц 50±2
Масса генераторного и регистрирующего блоков - не более 4 кг.
Рис. 4. Экспериментальная установка с использованием
учебной стойки «УРПС»
2. Проведение эксперимента
2.1. Установите сменный блок «Изучение принципа работы супергетеродинного приемника» в базовый модуль и закрепите его фиксаторами.
2.2. С помощью комплекта проводов соедините пары клейм «+» и «−» панели подключение внешнего питания сменного блока с соответствующими клеймами на панели блока питания базового модуля. При этом обратите внимание на соблюдение полярности подаваемого питания.
2.3. С помощью коаксиального кабеля соедините разъем «Выход НЧ» панели генератора ВЧ базового модуля с входом канала В первого двухлучевого осциллографа.
2.4. С помощью коаксиального кабеля соедините разъем «Выход ВЧ» панели генератора ВЧ базового модуля с разъемом «Вход ВЧ» сменного блока и входом канала А первого двухлучевого осциллографа. Установить все ручки регуляторов на панели генератора ВЧ в крайнее левое положение, а переключатель «Вид модуляции» - в положение АМ.
2.5. С помощью коаксиального кабеля соедините разъем «К частотомеру» сменного блока входом канала А второго двухлучевого осциллографа и разъемом «Вход 1» панели частотомера измерительного блока базового модуля, где установить переключатель входа частотомера в положение «Вход 1».
2.6. С помощью коаксиального кабеля соедините разъем «К вольтметру» сменного блока с разъемом «Постоянное» панели вольтметра измерительного блока базового модуля, где установить переключатель входа вольтметра в положение «Постоянное».
2.7. С помощью коаксиального кабеля соедините разъем «Выход НЧ» сменного блока с входом канала В второго осциллографа и разъемом «Вх» панели усилителя НЧ базового модуля, регулятор «громкость» установить в крайнее левое положение.
2.8. Включить питание лабораторной установки, при этом должны загорятся светодиоды «Контроль блока питания». По часовой стрелке повернуть «громкость» усилителя НЧ и установить его в среднее положение. Из громкоговорителя должен быть слышен характерный шум радиоприемника.
Установить регуляторы «Уровень ВЧ» и «Глубина АМ» в среднее положение. Установить переключатель «Вид модуляции» в положение «АМ». Установить переключатель входа блока частотомера в положение «Вход 2» «Внутренний контроль частоты генератора». Плавно вращая регулятор «Частота» - «Грубо» по показаниям частотомера установите частоту 548 кГц, при этом из громкоговорителя появится тональный звук с частотой около 1 кГц. При необходимости с помощью регулятора «Частота» «Точно» подстройте частоту по максимальному сигналу громкоговорителя. Сделайте в лабораторной тетради рисунки осциллограмм полученных сигналов по рекомендуемой форме (рис. 5).
Рис. 5. Форма и параметры модулированных сигналов
2.10. Супергетеродинный прием основан на принципе преобразования (переноса) частоты принимаемого сигнала, осуществляемого на нелинейном элементе – смесителе. На него одновременно подается гармоническое колебание с гетеродина и принимаемый сигнал. В результате нелинейного преобразования (умножения) на выходе смесителя появляются составляющие, имеющие частоту равную сумме частоты принимаемого сигнала и частоты гетеродина (преобразование «вверх») и разности частот (преобразование «вниз»). В настоящей лабораторной установке, реализующей все функции супергетеродинного приемника, с помощью высокоизбирательного полосового фильтра (фильтра промежуточной частоты) выделяется разностная частотная составляющая информационного сигнала.
2.11. Для исследования принципа работы смесителя необходимо произвести следующие операции. Установите переключатель входа частотомера в положение «Вход 2» «Внутренний контроль частоты генератора». На экране частотомера будет индицироваться частота входного информационно сигнала (около номинальных 548 кГц). Далее необходимо перевести переключатель входа частотомера в положение «Вход 1», а переключатель сменного блока «К частотомеру» установить в левое положение, подключив, таким образом, к частотомеру выход гетеродина. На экране частотомера будет индицироваться частота генерации гетеродина (около 1,015 МГц или 1015 кГц).
Затем, необходимо установить переключатель сменного блока «К частотомеру» в правое положение, подключив, таким образом выход усилителя промежуточной частоты (УПЧ) к входу частотомера. На индикаторе частотомера будет индицироваться значение промежуточной частоты (467 кГц), численно равная разности частоты гетеродина (1015 кГц) и входного сигнала (548 кГц).
Если показания частотомера сильно отличаются от номинальных (более чем на 10 кГц), необходимо более точно установить частоту генератора ВЧ и, при необходимости, увеличить уровень сигнала с помощью регулятора «Уровень ВЧ».