Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
__________________________________________________________________
Кафедра «РОС»
Лабораторная работа № 8 по дисциплине
Основы радиоприема вещательных сигналов «Преобразователь частоты на ячейке Гилберта»
Бригада №1
Выполнили |
|
|
Студенты группы БРВ2201: |
_______________________ |
Мусаев Д.Ш. |
|
|
Велит А.И. |
|
|
Зейналов Р.А. |
Проверил |
|
|
Кт.н, доцент: |
_______________________ |
Логвинов В.В. |
Москва 2025
1. Цель работы
Цель работы – Освоить принципы построения аналоговых перемножителей сигналов (АПС) на основе интегральных микросхем, исследовать их свойства при использовании в качестве преобразователя частоты входного сигнала в радиоприемных устройствах.
2.Предварительный расчет
2.1Задание
Для схемы аналогового перемножителя сигналов (рисунок 1) рассчитать амплитуду выходного напряжения.
Рисунок 1 – Схема аналогового перемножителя
2.2 Исходные данные
Для расчета используется транзистор KP159NT1, для режима транзистора в исходной рабочей точке:
Ik0_7 Ik0_9 Ik0_10 Ik0_120.1 mA – обратные токи коллекторного перехода;
Uke0_7 Uke0_9 Uke0_10 Uke0_127 V – напряжения коллектор-эмиттер;
Значения амплитуд напряжений на входах перемножителя:
Uvx10 mV
Uop10 mV
–входное напряжение;
–опорное напряжение;
Другие известные параметры:
I0 116 μA
φT 26 mV
–опорный ток;
–температурный потенциал;
2.3 Расчет амплитуды выходного напряжения АПС
Перед тем как рассчитать амплитуду выходного напряжения АПС необходимо найти значение резисторов в плечах дифференциальной пары:
Rk Uke0_7 =30.172 kΩ 2 I0
Амплитуду выходного напряжения АПС можно найти по формуле:
Uz -Rk I0 |
Uvx |
|
-Uop |
|
||
tanh |
|
tanh |
|
=126.312 mV |
||
|
|
2 φT |
|
2 φT |
||
3. Экспериментальная часть
3.1 Режим работы транзисторов по постоянному току
Необходимо настроить значения токов в ветвях схемы преобразователя частоты было в пределах 0.1 mA ± 0.01 mA.
На рисунке 2 представлена исследуемая принципиальная схема преобразователя частоты, в которой режимы работы транзисторов по постоянному току соответствуют требуемым значениям.
Рисунок 2 – Принципиальная схема преобразователя частоты с указанием значений токов и напряжений в ветвях
3.2 Настройка резонансного контура в нагрузке ПрЧ
Необходимо настроить контур в нагрузке ПрЧ на промежуточную частоту 465 kHz. Выполняется это изменением параметров контура, например, изменяя значение конденсатора C4.
Подобранные значения параметров контура, настроенного на промежуточную частоту можно увидеть на схеме на рисунке 3.
Далее проводится анализ частотных свойств оконечного каскада. На рисунке 4 представлена частотная зависимость коэффициента усиления по напряжению с указанным максимумом на промежуточной частоте, а также полоса пропускания, ее значение: 470.255 kHz-459.923 kHz=10.332 kHz
Рисунок 3 – Принципиальная схема преобразователя частоты с настроенным контуром
Рисунок 4 – Частотная зависимость коэффициента усиления по напряжению
3.3 Временные характеристики и спектр напряжения на выходе ПрЧ
Необходимо провести исследование свойств ПрЧ, реализованного с применением универсального аналогового перемножителя сигналов во временной области, при воздействии на входе гармонического напряжения с амплитудой Uвх 20 mV и Uвх 100 mV.
Источник опорного напряжения (гетеродина), формирует гармоническое напряжение с амплитудой Uг 100 mV
На рисунке 5 приведена принципиальная схема с помощью которой будет проводиться исследование.
На рисунках 6 и 7 представлены временные характеристики со спектром напряжения на выходе ПрЧ при Uвх 20 mV и Uвх 100 mV соответственно.
Рисунок 5 – Принципиальная схема ПрЧ
Рисунок 6 – Временные характеристики и спектр напряжения при Uвх20 mV
Рисунок 7 – Временные характеристики и спектр напряжения при
Uвх 100 mV
3.4 Амплитудная характеристика преобразователя частоты
Необходимо построить амплитудную характеристику ПрЧ. Для этого используется схема, приведенная на рисунке 8, у которой величина амплитуды напряжения источника входного сигнала (SS) изменяется с некоторым шагом (0.1 V).
Эксперимент проводится для двух напряжений опорного генератора (SG):
при Uг 0.1 V, и при Uг 0.5 V.
Рисунок 8 – Принципиальная схема ПрЧ, используемого для исследования амплитудной характеристики
Рисунок 9 – АХ ПрЧ при воздействии Uг 0.1 V
Рисунок 10 – АХ ПрЧ при воздействии Uг 0.5 V
3.5 Амплитудная характеристика преобразователя частоты |
по |
напряжению опорного генератора |
|
Необходимо провести исследование свойств ПрЧ на ячейке Гильберта при вариации амплитуды напряжения гетеродина. Проводится исследование с использованием принципиальной схемы, представленной на рисунке 11.
Данный эксперимент также проводится для двух значений амплитуды входного сигнала: для Uвх 0.1 V и Uвх 0.5 V.
Рисунок 11 – Принципиальная схема ПрЧ, используемого для исследования амплитудной характеристики по напряжению опорного генератора