Лабораторная работа № 8 Исследование преобразователя частоты
Цель работы:
Изменение промежуточной частоты
Произвести измерение крайних частот диапазона и соответствующих им частот зеркального канала преобразователя частоты
Снять амплитудную характеристику преобразователя частоты.
1 Перечень используемого оборудования
1.1 Стенд ЛСПРУТ (блок Б-04);
Генератор Г4-102А;
Вольтметр ГЗ-38А;
Соединительные провода.
2 Краткие теоретические сведения
2.1 Принцип работы преобразователя частоты .
Преобразователь частоты состоит из гетеродина и смесителя. Гетеродин - это маломощный генератор, выдающий синусоидальное напряжение Uг частоты fг.
Рисунок 1 – Схема преобразователя частоты
В супергетеродинном приемнике на вход смесителя подаются одновременно 2 напряжения: синусоидальное напряжение Uг и амплитудно-модулированное напряжение сигнала Uс. Спектр результирующего входного напряжения смесителя изображен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Спектр результирующего входного напряжения смесителя
Рисунок 3 – Спектр коллекторного тока
Рисунок 4 – Спектр на выходе контура смесителя
Так как транзистор смесителя представляет собой нелинейный элемент, то спектр коллекторного тока будет сложный (рисунок 3). В коллекторном токе появляется составляющая комбинационной частоты fг - fс = fпр. Нагрузкой транзистора смесителя служит либо одиночный контур, либо фильтр из нескольких контуров, настроенных на fпр .Спектр смесителя изображен на рисунке 4.
2.2 Понятие о зеркальном канале.
Любой станции, работающей на частоте fс соответствует станция зеркального канала, частота которой:
fзер = fс + 2fпр
Если избирательность входных контуров приемника, настроенных на частоту принимаемой станции fс мала, то сигнал станции зеркального канала может попасть на вход смесителя. Тогда в составе коллекторного тока транзистора смесителя появятся две составляющие частоты fпр , ибо
fг - fс = fпр и fзер - fг = fпр»
На нагрузке смесителя появятся 2 напряжения частоты fпр: одно за счет станции, на которую настроен приемник, второе - за счет станции зеркального канала. В динамике приемника будут слышны одновременно две станции.
2.3 Интерференционные свисты.
Частоты настройки приемника, вблизи которых возникают интерференционные свисты, определяются по формуле:
(1)
где р и q . - любые целые положительные числа
Пример: При р=1и q=2
f=(1+1/2-1)*465=930кГц (2)
Если приемник настроить на fс =931 кГц, то гетеродин в приемнике будет работать на частоте:
fг=fс+fпр=931+465=1396кГц (3)
Т.к. транзистор смесителя - нелинейный элемент, то в составе его коллекторного тока появляется составляющая тока комбинационной частоты:
fкомб =2fc-fг=2*931-1396=466кГц (4)
Т.к. детектирование - нелинейный процесс, то в результате детектирования появляется составляющая частоты:
fкомб -fпр=466-465=1кГц (5)
В динамике слышен свист частоты 1 кГц.
3 Порядок выполнения работы
Краткое руководство по пользованию макетом
Регулятором " Ucm " и " Uгет " соответственно регулируются напряжение смещения на базе и размах напряжения гетеродина. Причем, максимальные значения напряжений соответствуют крайним (по часовой стрелке) положениям регуляторов.
Переключателями S1 и S2 ступенчато регулируется полоса пропускания контура ПЧ, причем в их верхнем положении - полоса пропускания минимальная, а в нижнем - максимальная.
3.2 Подключите измерительные приборы согласно рисунку 1. Установить с помощью ступенчатого и плавного регуляторов выходное напряжение генератора Г4-102А равным 0,5 В.
Переключатели S1 и S2 на стенде установить в верхнее положение. Регуляторы Ucm и Uгсм установить в крайнее правое положение. Включить питание стенда и измерительных приборов.
3.3 Измерение промежуточной частоты.
- подать на гнезда стенда от генератора Г4-102А синусоидальное напряжение Uвх = 0,5В частоты f = 0,44 МГц (по максимальному показанию вольтметра ВЗ-38А)
- при вращении ручки fгет на стенде показания вольтметра практически не меняются. Это означает, что контур ПЧ пропускает колебания генератора без участия гетеродина, т.е. он настроен на fпр.
3.4 Измерение крайних частот диапазона и соответствующих им зеркальных частот
3.4.1 Установить частоту настройки гетеродина на стенде
fгет =1 МГц. Исходя из условия, что промежуточную частоту fпр = 0,44 МГц можно получить, если установить частоту настройки генератора на 0,44 МГц меньше, чем гетеродина.
Изменяя частоту Г4-102А, найти нижнюю границу принимаемого сигнала, по максимальному показанию вольтметра.
Зная, что fпр можно получить и с помощью паразитного зеркального канала (fпр = fст.зер - fгет )
Установите частоту настройки генератора на fст.зер, по максимальному показанию вольтметра ВЗ-38А. Проведите аналогичные измерения, установив частоту гетеродина на (1,8 .. .1,9) мГц
Таблица 1
-
fmin МГц
fзерк min, МГц
fmax МГц
fзерк max МГц
расчетная
измеренная
расчетная
измеренная
Полученные значения крайних частот принимаемого сигнала, необходимо отразить в выводах по работе.
3.5 Снятие амплитудно-частотной характеристики преобразователя частоты.
Установите частоту настройки генератора fст=1МГц Получите на выходе контура ПЧ напряжение ПЧ, для чего установите частоту настройки гетеродина:
fгет = fст + fпр= 1,44 МГц (6)
Изменяя частоту настройки генератора, занесите в таблицу показания вольтметра при верхнем положении переключателей S1 и S2 и при нижнем их положении. При этом выходное напряжение генератора Г4-102А должно быть постоянным Uвых=1 в.
Таблица 2
Uвых |
|
Частота настройки генератора Г4-102 |
||||||||||
-50 |
-40 |
-30 |
-20 |
-10 |
fcт |
+10 |
+20 |
+30 |
+40 |
+50 |
||
Верхнее положение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нижнее положение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы 2 постройте графики АЧХ контура ПЧ для двух значений полосы пропускания
4 Содержание отчета:
4.1 Наименование работы;
4.2 Цель работы;
4.3 Схема электрическая принципиальная преобразователя частоты;
4.4 Таблицы и построенные по ним графики;
4.5 Выводы о проделанной работе
5 Контрольные вопросы:
5.1 Какие цепи у приемника обеспечивают избирательность по зеркальному каналу?
5.2 Какие цепи у приемника обеспечивают избирательность по соседнему каналу?
5.3 Из каких соображений выбирают промежуточную частоту?
5.4 Чему равна частота зеркального канала бытового радиовещательного приемника, если он принимает станцию с частотой передачи 0,85 МГц?
5.5 Указать на схеме преобразователя пути прохождения полезного сигнала, сигнала гетеродина, сигнала ПЧ?