4. Расчет избирательности селективного урч по прямому и зеркальному каналам для приемника супергетеродинного типа на краях диапазона рабочих частот

Промежуточная частота равна 465 кГц. Проанализировать полученные результаты.

Величина обобщенной расстройки относительно канала прямого прохождения при использовании УРЧ в приемнике супергетеродинного типа определяется соотношением:

Величина обобщенной расстройки контура УРЧ относительно зеркального канала определяется соотношением:

Избирательность УРЧ определяется выражением:

Результаты расчётов для двух других частот и режима слабого шунтирования по данному пункту представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Рассчитанные данные

Режим	Частота,			, дБ	, дБ
Сильное шунтирование, m21		-6,5	55,9	16,3	34,9
		-29,9	7,68	29,5	17,8
		-25,6	16,1	28,1	24,1
Слабое шунтирование, m22		-5,27	45,35	14,6	33,1
		-23,4	6,01	27,4	15,7
		-20,2	12,7	26,1	22,1

Полученные в ходе расчётного задания значения представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Рассчитанные данные по варианту 8

Переключатель S1 – замкнут, S2 – разомкнут (сильное шунтирование)
Частота	fmin	fср	fmax
Частота сигнала, кГц	533	1132	1730
K0	44,9	45,6	45,8
ПВЦ, кГц	22,7	89,4	199,8
Переключатель S1 – разомкнут, S2 – замкнут (слабое шунтирование)
Частота сигнала, кГц	533	1132	1730
K0	66,3	67,4	67,7
ПВЦ, кГц	27,9	113,2	255,4

2. Экспериментальные данные

Частотная зависимость резонансного коэффициента усиления K0 = Y(f0) для двух значений автотрансформаторной связи контура УРЧ с нагрузкой представлена на рисунках 3.1–3.2.

Рисунок 3.1 – Переключатель S1 – замкнут, S2 – разомкнут (сильное шунтирование)

Рисунок 3.2 – Переключатель S1 – разомкнут, S2 – замкнут (слабое шунтирование)

Измеренные по данным графикам резонансный коэффициент передачи K₀, полоса пропускания П_ВЦ и рассчитанный коэффициент перекрытия по частоте К_Пf представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Результаты измерений и расчёта

Переключатель S1 – замкнут, S2 – разомкнут (сильное шунтирование)
Частота	fmin	fср	fmax
Частота сигнала, кГц	511	1 021	1 711
K0	47,7	127,7	186,31
ПВЦ, кГц	10	24,5	1 680
КПf	3,35
Переключатель S1 – разомкнут, S2 – замкнут (слабое шунтирование)
Частота сигнала, кГц	510	1020	1700
K0	30,3	128	348
ПВЦ, кГц	6	9	15
КПf	3,33

Частотная зависимость полосы пропускания П_ВЦ = φ(f₀) для двух значений автотрансформаторной связи контура УРЧ с нагрузкой представлена на рисунках 3.3–3.4. По данным графикам измерены избирательность по прямому и зеркальному каналам при слабой и сильной автотрансформаторной связях контура УРЧ с нагрузкой на нижних и верхних частотах диапазона для случая супергетеродинного приема (промежуточная частота равна 465 кГц). Результаты расчёта представлены в таблице 3.2.

а) избирательность на нижней частоте f_min

б) избирательность на средней частоте f_ср

в) избирательность на верхней частоте f_max

Рисунок 3.3 – Частотная зависимость полосы пропускания ПВЦ = φ(f0). Переключатель S1 – замкнут, S2 – разомкнут (сильное шунтирование)

а) избирательность на нижней частоте f_min

б) избирательность на средней частоте f_ср

в) избирательность на верхней частоте f_max

Рисунок 3.4 – Частотная зависимость полосы пропускания П_ВЦ = φ(f₀). Переключатель S1 – разомкнут, S2 – замкнут (слабое шунтирование)

Таблица 3.2 – Результаты измерений

Переключатель S1 – замкнут, S2 – разомкнут (сильное шунтирование)
Частота	fmin	fср	fmax
Частота сигнала, кГц	511	1 021	1 711
K0 пр	4,17	0,913	0,783
K0 з	0,699	2,68	7,03
σпр, дБ	11,44	134,39	237,94
σз, дБ	68,24	45,78	26,5
Переключатель S1 – разомкнут, S2 – замкнут (слабое шунтирование)
Частота сигнала, кГц	510	1020	1700
K0 пр	4,24	0,315	0,27
K0 з	0,698	0,951	2,63
σпр, дБ	11,25	389,52	690,04
σз, дБ	68,34	129,02	70,84

По результатам расчётного и экспериментального заданий построены графики 3.5–3.8.

Рисунок 3.5 – Зависимость модуля резонансного коэффициента передачи от частоты

Рисунок 3.6 – Зависимость полосы пропускания от частоты

Рисунок 3.7 – Зависимость избирательности по зеркальному каналу от частоты

Рисунок 3.8 – Зависимость избирательности по прямому каналу от частоты

Ответы на вопросы:

1. Связь К₀ и Сн и Rн.

2. Показать из-за чего возникают нелинейные искажения.

3. Связь вх.напряжения и выходной нагрузки.

1. Резонансный коэффициент усиления УРЧ:

где ∣Y21∣ – крутизна транзистора (мА/В), m1​ – коэффициент включения контура со стороны коллектора, m2 – коэффициент включения контура со стороны нагрузки, gэ – эквивалентная резонансная проводимость контура.

Эквивалентная проводимость складывается из:

где – собственная проводимость контура (потери), g22​ – выходная проводимость транзистора, ​ – активная проводимость нагрузки.

Из выражения видно, что K0​ обратно пропорционален gэ​. Увеличение Rн снижает слагаемое m22gн, следовательно gэ​ уменьшается, следовательно K₀ растёт.

Сн в свою очередь изменяет резонансную частоту контура и его эквивалентную добротность. Полная ёмкость контура:

Если при изменении Cн не подстраивать контур, то происходит расстройка, и K₀ на исходной частоте падает.

2. Нелинейные искажения возникают из-за того, что транзистор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику. Это значит, что при увеличении амплитуды входного сигнала крутизна транзистора перестаёт быть постоянной, и форма выходного тока перестаёт точно повторять форму входного напряжения.

В нашем случае входной сигнал был 1 мВ, что означает то, что нелинейные искажения на транзисторе будут пренебрежимо малы (необходимо 10-20 мВ, чтобы зависимость стала нелинейной).

Отсюда:

Как уже описывалось в 1 вопросе, К₀ зависит от параметров нагрузки (Rн и Cн). Следовательно, можно сделать следующие выводы:

1. При увеличении Rн​ дробь уменьшается, сумма в числителе становится меньше, следовательно Uвх​ уменьшается. То есть для получения того же выходного напряжения нужен меньший входной сигнал – усиление больше.

2. При уменьшении Rн​ (нагрузка шунтирует контур сильнее) дробь растёт, требуемое Uвх​ увеличивается – нужно подавать больший сигнал на вход, чтобы компенсировать падение усиления.