Лабы Дроздовский / 5 Лаба / LR5_ShchubretSL_MVtI_0207

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ФЭТ

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «МВТиИ»

Тема: Измерение частоты СВЧ-сигналов

Студенты гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.

_________________ Горбунова А.Н.

_________________ Щубрет С.Л.

Преподаватель _________________ Дроздовский А.В.

Санкт-Петербург

2023

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение основных способов измерения несущей частоты СВЧ-сигнала и анализа спектра; приобретение практических навыков работы по работе с измерительной аппаратурой.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Одной из важнейших задач измерительной техники является измерение частоты. Одним из самых распространенных методов ее измерения – гетеродинный метод измерения частоты. Суть данного метода заключается в следующем: сигнал неизвестной частоты f_x суммируется с сигналом гетеродина известной частоты f₀. Суммарный сигнал подается на вход нелинейного элемента – смесителя (как правило, детекторного диода). Выходной сигнал после нелинейного элемента содержит несколько гармоник с частотами: f_x; f₀; f_x + f₀; | f_x - f₀|; 2 f_x; 2 f₀ .

Измеряя разностную частоту, можно определить неизвестную частоту ω_x по известной частоте ω₀ . Измеряя амплитуду I_x в режиме детектора, можно определить мощность генератора 1 или 2. Измеряя амплитуду тока I_пр – в режиме преобразования можно определить мощность исходного сигнала и его изменение при изменении U_x .

Для идентификации сигнал разностной частоты, которую часто называют частотой биений, подают на индикатор, в качестве которого могут служить осциллограф или цифровой частотомер. На рис.1 показана диаграмма зависимости разностной частоты ∆f =| ω_x - ω₀| / 2π от частоты опорного генератора f₀ = ω₀ / 2π .

При очень узкой полосе пропускания фильтра нижних частот биения ∆f_п наблюдаются практически при совпадении частот f₀ = f_x. Уменьшение полосы пропускания ∆f_п фильтра нижних частот дает возможность провести анализ спектрального состава СВЧ-сигналов.

Рис. 1 – Диаграмма зависимости разностной частоты от частоты опорного генератора

СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Рис. 2 – Схема измерительной установки

В состав установки входят следующие основные элементы: 1 – СВЧ-генератор, генерирующий сигнал неизвестной частоты; 2 – СВЧ-генератор известной частоты; 3 – модулятор СВЧ-сигнала; 4 – сумматор; 5 – детекторный СВЧ-диод; 6 – усилитель; 7 – разветвитель сигнала; 8 – осциллограф; 9 – частотомер цифровой.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Зависимость разностной частоты от частоты известного генератора

Рис. 3 – График зависимости разностной частоты от частоты известного генератора

Анализируя график зависимости разностной частоты от частоты известного генератора (рис. 3), делаем вывод, что частота второго генератора равняется 4850 МГц.

2. Зависимость амплитуды сигнала от ослабления аттенюатором при подключении одного и двух генераторов

Рис. 4 – График зависимости амплитуды сигнала от ослабления аттенюатором

ВЫВОД

В ходе выполнения данной лабораторной работы был изучен гетеродинный метод измерения частоты.

По экспериментальным данным была построена зависимость разностной частоты от частоты известного генератора, представленная на рис. 3, Исходя из данной зависимости мы смогли определить примерную частоту второго генератора, которая равняется 4850 МГц.

Также была построена зависимость амплитуды сигнала от ослабления аттенюатором при подключении одного и двух генераторов, представленная на рис. 4. Исходя из данной зависимости можно сделать вывод, что при подключении двух генераторов зависимость амплитуды убывает медленнее, чем при подключении одного.