ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Д.В. Журавлёв

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ:

ЗАДАЧИ И РАСЧЕТЫ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2011

УДК 681.3

Журавлёв Д.В. Основы радиоэлектроники и связи: задачи и расчет: учеб. пособие / Д.В. Журавлёв. Воронеж: ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 116 c.

В учебном пособии приведены задачи и расчеты по основам теории колебательных цепей с сосредоточенными параметрами, длинных линий, электромагнитных волн, по распространению радиоволн и по антенно-фидерным устройствам.

Издание соответствует требованиям Государственного общеобразовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств», специальности 210201, дисциплине «Основы радиоэлектроники и связи».

Предназначено для студентов очной формы обучения.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 2007 и содержится в файле «Основы радиоэлектроники и связи.docx».

Табл. 4. Ил. 24. Библиогр.: 8 назв.

Рецензенты: кафедра радиотехники Воронежского

института МВД России (д-р техн. наук, проф.

А.Н. Голубинский);

канд. техн. наук, доц. М.И. Бочаров

© Журавлёв Д.В., 2011

© Оформление. ФГБОУВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2011

Введение

Современная радиоэлектроника является важным инструментом техники коммуникаций и связи. Жизнь современного общества немыслима без обмена информацией, который осуществляется с помощью средств современной радиоэлектроники, поэтому изучение курса "Основы радиоэлектроники и связи" студентами, обучающимися по специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств", должно обеспечить им понимание процессов, происходящих в радиоэлектронных цепях различного назначения, умение применять полученные знания при изучении специальных дисциплин.

Задачи и расчеты по курсу "Основы радиоэлектроники и связи" рассчитаны на формирование у студентов знаний о физической сущности процессов, происходящих в каскадах и трактах преобразования и обработки сигналов информационных устройств и систем связи в целом, а также о теории колебательных цепей с сосредоточенными параметрами, длинных линий, электромагнитных волн, по распространению радиоволн и по антенно-фидерным устройствам.

1. Общие сведения

1.1. Определить число станций N, которые одновременно могут работать в диапазонах частот ∆f = 100 кгц ÷ 1 Мгц, 1 ÷ 10 Мгц и 10 ÷ 100 Мгц, если в станциях используется амплитудная моду­ляция при максимальной частоте управляющего сигнала F_max = 5 кгц.

1.2. Написать уравнение ЧМ напряжения, если амплитуда радиосигнала = 100 в, девиация частоты = 30 кгц, частота = 50 Мгц и частота управляющего сигнала F = 10 кгц.

1.3. Определить индекс частотной модуляции и число радиостанций N, работающих без перекрытия спектров по частоте в диапазонах ∆f = 100 кгц ÷ 1 Мгц, 1 ÷ 10 Мгц и 10 ÷ 100 Мгц, если девиация частоты = 100 кгц и максимальная частота управляющего сигнала F=5 кгц.

1.4. Как отразится на ширине спектра радиосигнала, модулированного по амплитуде и частоте, уменьшение частоты гармонического управляющего сигнала в два раза и увеличение амплитуды его в четыре раза, если коэффициент амплитудной модуляции превышает единицы, а индекс частотной модуляции значительно больше единицы?

2. Свободные и вынужденные колебания в одиночном контуре

2.1. Определить размеры и добротность однослойной катуш­ки, имеющей длину намотки , индуктивность L = 60 мкгн, число витков ω = 30 и сопротивление активных потерь при частоте f =5 Мгц, равное

2.2. Определить число витков многослойной катушки, намот­ка которой имеет внутренний диаметр , наружный диа­метр длину , равную среднему радиусу, и индуктив­ность L = 200 мкгн.

2.3. В вариометре , , число витков статорной обмотки , число витков роторной обмотки. Определить пределы изменения индуктивности варио­метра.

2.4. Определить число пластин N и объем воздушного кон­денсатора емкостью С = 1000 пф при толщине металлических пластин b = 0,4 мм и площади каждой из них S = 250 мм² и воздушных промежутках а = 0,8 мм.

2.5. Колебательный контур, имеющий при частоте f =1 Мгц равные реактивные сопротивления активные сопротивления , , шунтируется согласно схеме на рис. 1,а активным сопротивлением ом. Определить параметры эквивалентного контура, изображенного на рис. 1,б.

Рис. 1

2.6. Контур без потерь имеет индуктивность L = 35 мкгн и собственную длину волны 100 м. Требуется определить собст­венную частоту, емкость и характеристическое сопротивление кон­тура, а также амплитуду тока в контуре при амплитуде напряже­ния

2.7. Свободные колебания в контуре без потерь имеют амплитуду напряжения 60 в, амплитуду тока 60 ма и частоту 0,5 Мгц, Определить параметры контура L, С и собственную длину волны .

2.8. В контуре, содержащем индуктивность 100 мкгн, активное сопротивление 5 ом и неизвестную емкость С, происходят сво­бодные колебания с начальной амплитудой тока 100 ма и частотой 1500 кгц. Определить емкость, собственную длину волны, началь­ную амплитуду напряжения, постоянную времени цепи, логариф­мический декремент, затухание и добротность контура.

2.9. В контуре, имеющем добротность 100, происходят сво­бодные колебания с длиной волны 80 м, начальными амплитудами напряжения 80 в и тока 100 ма. Определить параметры контура L, С, r, ϱ и коэффициенты , υ, d.

2.10. Определить характер разряда конденсатора в контуре, емкость которого 100 пф, активное сопротивление 4 ом и собствен­ная частота 4 Мгц. При каком значении сопротивления потерь за­тухание контура становится критическим?

2.11. Определить длительность переходного процесса в после­довательном контуре, имеющем собственную частоту 3 Мгц, емкость С = 100 пф и добротность Q = 100.

2.12. В колебательный контур с логарифмическим декремен­том затухания 0,04, собственной длиной волны 980 м и индуктив­ностью 400 мкгн последовательно включен генератор, э. д. с. кото­рого имеет длину волны 1000 м и амплитуду 0,5 в. Требуется опре­делить амплитуду и характер тока в контуре.

2.13. Амплитуда выходного напряжения, снимаемого с емко­сти последовательного контура, равна 60 в, а амплитуда э. д. с. генератора равна 0,4 в. Контур настроен в резонанс с частотой генератора 500 кгц и имеет активное сопротивление 4 ом. Опреде­лить индуктивность и емкость контура, амплитуду тока в нем и на­пряжения на всех его элементах.

2.14. Определить модуль коэффициента передачи напряжения последовательного контура при расстройке ∆f = 0; 2; 5; 12 кгц, если контур имеет емкость 200 пФ, активное сопротивление 8 ом и по­лосу пропускания 10 кгц.

2.15. Контур I вида (рис. 2,а), имеющий емкость 200 пф и со­противление потерь 7 ом, питается генератором, амплитуда э. д. с. которого 300 в и внутреннее сопротивление 40 ком. При резонансе амплитуда напряжения на контуре равна 120 в. Определить индук­тивность и добротность контура, токи генератора и контура.

2.16. Параллельный контур общего вида (рис. 2,г) содержит в левой ветви индуктивность L₁ = 5 мкгн, емкость C₁ = 70 пф и ак­тивное сопротивление r₁ =3,5 ом, а в правой ветви — индуктивность L₂ = 4 мкгн, емкость C₂ = 55 пф и активное сопротивление r₂ =2,5 ом. Определить частоту параллельного резонанса, добротность и резо­нансное входное сопротивление контура.

Рис. 2

2.17. Определить ток питающей цепи и ток в контуре, данные которого приведены в предыдущей задаче, если контур питается источником э. д. с. с амплитудой 200 в и внутренним сопротивлени­ем 10 ком.

2.18. Имеется параллельный контур общего вида (рис. 2,г), в одной ветви которого включены индуктивность L₁ = 50 мкгн, ем­кость С₁ = 500 пф и активное сопротивление r₁ = 3 ом, а в другой ветви — индуктивность L₂ = 60 мкгн, емкость С₂ = 600 пф и активное сопротивление r₂ = 3,5 ом. Определить входное сопротивление дан­ного контура. Как изменится это сопротивление, если элементы С, L, r включить по схеме контура I вида? Как следует распределить индуктивность L и емкость С по ветвям контуров II и III видов, чтобы входное сопротивление уменьшилось в два раза?

2.19. Контур I вида, имеющий индуктивность L = 40 мкгн, ем­кость С = 100 пф и сопротивление потерь r = 7 ом, питается гене­ратором с внутренним сопротивлением R_B = 200 ком. Определить модуль коэффициента передачи напряжения контура при резонан­се и при относительной расстройке контура = 0,02.

2.20. Определить полосу пропускания контура, данные которо­го приведены в предыдущей задаче. Определить, каким активным сопротивлением нужно шунтировать контур, чтобы увеличить по­лосу пропускания в три раза.