Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Устройства приема и обработки радиосигнала. Виртуальные лабораторные работы. Методические указания
.pdf
31
кОм 3
ВХ
R
5,0n
А
R
K
L
K
L
%100
321
KKK
LLL
1K
L
m
21 KK
LL
K
C
А
R
А
C
АНТ
L
KK
CL
1n
K
C
Рис. 1.1 – Схема для исследования ВЦ при работе с настроенной антенной с
автотрансформаторным согласованием
KK
CL
А
Е
А
R
АНТ
C
АНТ
L
Входное сопротивление первого активного элемента (нагрузка ВЦ)
.
Коэффициент трансформации со стороны нагрузки:
.
3. Описание схем лабораторной работы
Схемы для исследования ВЦ приведены на рисунках 1.1-1.3.
На рис. 1.1 приведена схема для исследования ВЦ при работе с настроенной антенной с автотрансформаторным согласованием. Антенна представлена в
виде эквивалентного генератора и активного сопротивления
ключается к антенне и нагрузке через отводы катушки
с переменными ко-
. Контур под-
эффициентами m и n. Коэффициенты m и n устанавливаются через соотношение трех частей индуктивности
100%, т.е.
При этом их сумма должна быть равна
.
.
– определяет коэффициент
– коэффициент n. Настройка контура в резонанс производится с
помощью емкости
.
На рис. 1.2 приведена схема для исследования ВЦ с трансформаторной
связью с ненастроенной антенной, представленной в виде эквивалентного генератора и элементов
100 пФ, либо 300 пФ. Входной контур
,
,
. Емкость антенны может меняться на
трансформаторно связан с антен-
,
ной и полностью с нагрузкой (
щью емкости
.
). Настраивается контур в резонанс с помо-
Схема для исследования ВЦ при работе с ненастроенной антенной при
емкостной связи входного контура
тенна представлена в виде эквивалентного генератора
,
. Величина емкостной связи может меняться на 20 пФ, либо 40 пФ.
с антенной приведена на риc. 1.3. Ан-
, и элементов
,
32
ВХ
R
0,5n
K
C
ВХ
R
Рис. 1.2 – Схема для исследования ВЦ при работе с ненастроенной антенной
при трансформаторной связи входного контура с антенной
Рис. 1.3 – Схема для исследования ВЦ при работе с ненастроенной антенной
при емкостной связи входного контура с антенной
0
К
кГц 600
0
f
0,7
П
04,0m
кГц 600
0
f
0
К
0,7
П
0
f
Нагрузка ВЦ (
) автотрансформаторно подключена к контуру с коэффициен-
том трансформации
мощью емкости
.
На всех трех схемах ВЦ нагрузкой является входное сопротивление первого активного элемента
. Настройка контура в резонанс производится с по-
.
4. Задание
Настроенная антенна
4.1 Исследовать зависимость резонансного коэффициента передачи ВЦ
от m при разных n. Измерения провести на частоте
4.2 Исследовать зависимость полосы пропускания
трансформации n при
на частоте
.
от коэффициента
Ненастроенная антенна
4.3 Исследовать зависимость резонансного коэффициента передачи
полосы пропускания
от частоты настройки
для схемы ВЦ с трансфор-
маторной связью с антенной. Измерения провести на средней и крайних частотах диапазона.
.
и
33
А
C
0
К
0,7
П
0
f
0
К
СВ
C
465 кГц
ПР
f
0,4 0,2; ;1,0n
0
K
0
K
4.4 Определить расстройку контура при измеренных параметрах антенны
(
) на верхней частоте диапазона в схеме с трансформаторной связью.
4.5 Исследовать зависимость резонансного коэффициента передачи
полосы пропускания
от частоты настройки
для схемы ВЦ с емкостной
и
связью с антенной. Измерения провести на средней и крайних частотах диапазона.
4.6 Исследовать зависимость резонансного коэффициента передачи
величины связи с антенной (
) в схеме с емкостной связью на верхней часто-
от
те диапазона.
4.7 Определить избирательность ВЦ по зеркальному каналу на верхней
частоте диапазона. Промежуточную частоту принять равной
.
5. Указания к выполнению экспериментальной части
Запустить программу MicroCAP. Программу можно запустить двойным
щелчком мыши либо на ярлыке, находящемся на рабочем столе.
После завершения загрузки управляющей оболочки необходимо открыть
схему лабораторной установки, для чего выбрать в меню File команду Open,
(или щелкнуть левой кнопкой мыши на пиктограмме в линейке меню), а за-
тем из предложенного списка выбрать файл со схемой лабораторной установки
(например, lab1.1.cir).
Файл открывается либо двойным щелчком левой кнопкой мыши на назва-
нии файла, либо однократным щелчком сначала на названии файла, а затем на
кнопке «открыть».
Для открытия схемы выбрать меню ”File/Open…” и открыть один из фай-
лов:
lab1.1.cir – ВЦ при работе с настроенной антенной с автотрансформатор-
ным согласованием;
lab1.2.cir – ВЦ с трансформаторной связью при работе с ненастроенной ан-
тенной;
lab1.3.cir – ВЦ при работе с ненастроенной антенной при емкостной связи.
5.1 Исследование зависимости резонансного коэффициента передачи
ВЦ К0 от m при разных n на частоте f0 = 600кГц
Открыть файл “lab1-1.cir”, на экране появится схема ВЦ по рис. 1.1. На
вход схемы подать напряжение с амплитудным значением 1 В. Затем при различных m, начиная от 0.01 и через 0.01, и
провести измерения
и построить зависимость
от m для фиксированных n на одном графике с
теоретически рассчитанными кривыми. Для этого:
1) Задать значение каждой индуктивности отображаемой на схеме (ри-
сунок 1.4). Требуемые значения указаны в таблице 1.1.
34
n=0.1
m10-2
1 2 3 4 5 6 7
8
(LК1, LК2,
LК3), %
90,9,1
90,8,2
90,7,3
90,6,4
90,5,5
90,4,6
90,3,7
90,2,8
n=0.2
m10-2
1 2 3 4 6 8 10
12
(LК1, LК2,
LК3), %
80,19,1
80,18,2
80,17,3
80,16,4
80,14,6
80,12,8
80,10,10
80,8,12
n=0.4
m10-2
1 2 4 6 8
10
12
14
(LК1, LК2,
LК3), %
60,39,1
60,38,2
60,36,4
60,34,6
60,32,8
60,30,10
60,28,12
60,26,14
KK
CL
/
ВЫХ ВХ
UU
0
K
n=0.1
m10-2
1 2 3 4 5 6 7
8
0
K
n=0.2
m10-2
1 2 3 4 6 8 10
12
0
K
n=0.4
m10-2
1 2 4 6 8
10
12
14
0
K
KK
CL
/
ВЫХ ВХ
UU
0
K
1
f
2
f
217,0
ffП
7,0
П
Таблица 1.1 – Соотношения индуктивностей с коэффициентами трансформации
2) Настроить контур
в резонанс: установив значение емкости рав-
ное 385 пФ.
3) Запустить анализ частотных свойств и получить график
и
определить значение в максимуме, это будет численное значением
.
4) Выполнить три вышеизложенных пункта для всех необходимых m и n,
занести результаты в следующую таблицу 1.2 и построить графики.
Таблица 1.2 – Результаты измерений для автотрансформаторной ВЦ
5.2 Исследование зависимости полосы пропускания П
от коэффициента
0.7
трансформации n (n = 0,1; 0,2; 0,4) при m = 0.04 на частоте f0 = 600кГц.
Для этого:
1) На контуре
установить необходимые m и n и настроить контур в
резонанс (см. пункт 5.1). Запустить анализ частотных свойств и получить график
и определить значение в максимуме, это будет численное зна-
чением
ристике входного контура выше или ниже резонанса до частот
чение выходного напряжения составляет 0,707 от максимального, определить
полосу пропускания
построить зависимость полосы пропускания
считанными кривыми.
на средней частоте полосы пропускания.
2) В окне вывода АЧХ визирных линий (с помощью мыши) по характе-
и
, где зна-
.
3) Выполнить два вышеизложенных пункта для всех необходимых n и
от n на одном графике с рас-
35
0
K
7,0
П
пФ 300
А
С
0
K
7,0
П
пФ 300
А
С
/
ВЫХ ВХ
UU
0
K
0
f
1
f
2
f
217,0
ffП
пФ 300
А
С
0
f
пФ 100
А
С
0
f
00
fff
0
f
f
0
K
7,0
П
пФ 40
СВ
С
0
K
7,0
П
пФ 40
СВ
С
/
ВЫХ ВХ
UU
0
K
0
f
5.3 Исследование зависимости резонансного коэффициента передачи К
и полосы пропускания П
от частоты настройки f0 для схемы ВЦ
0.7
0
с трансформаторной связью с антенной
Открыть соответствующую схему рис. 1.2 (файл lab1.2.cir). По резонанс-
ной кривой ВЦ измерить
на (средней и крайних) и построить зависимости
и
при
на трех частотах диапазо-
и
от частоты на одном
графике с рассчитанными кривыми.
Для этого:
1. В схеме рис. 1.2 установить
.
2. Подбором емкости в контуре выполнить настройку контура на необ-
ходимую частоту: 500, 600, 700 кГц. Запустить анализ частотных свойств и получить график
ленное значением
на средней частоте полосы пропускания
и определить значение в максимуме, это будет чис-
.
3. В окне вывода АЧХ визирных линий (с помощью мыши) по характе-
ристике входного контура выше или ниже резонанса до частот
и
, где зна-
чение выходного напряжения составляет 0,707 от максимального, определить
полосу пропускания
.
5.4 Определение расстройки контура при измерении параметров антенны
(СА) на верхней частоте диапазона в схеме с трансформаторной связью
На схеме рис. 1.2 (файл lab1.2.cir) установить
. Настроить кон-
тур (см. пункт 5.3) на эту частоту. Зафиксировать значение этой частоты
помощью визирной линии в окне вывода АЧХ. Затем установить
измерить новое значение частоты
стройка будет
определяться отношением
. Относительная расстройка входной цепи будет
.
аналогичным образом. Абсолютная рас-
5.5 Исследование зависимости резонансного коэффициента передачи К0 и
полосы пропускания П
от частоты настройки f0 для схем ВЦ с емкостной
0.7
связью с антенной
Открыть соответствующую схему рис. 1.3 (файл lab1.3.cir). По резонанс-
ной кривой ВЦ измерить
(средней и крайних) и построить зависимости
и
при
на трех частотах диапазона
и
от частоты на одном
с
и
графике с рассчитанными кривыми.
ходимую частоту: 500, 600, 700 кГц. Запустить анализ частотных свойств и получить график
ленное значением
Для этого:
1) В схеме рисунка 1.3 установить
.
2) Подбором емкости в контуре выполнить настройку контура на необ-
и определить значение в максимуме, это будет чис-
на средней частоте полосы пропускания
.
36
1
f
2
f
217,0
ffП
пФ 40
СВ
С
0
/
ВЫХ ВХ
К U U
СВ
С
0
K
0
K
ПРЗК
fff 20
0
K
[дБ] ,lg20
0
0
K
K
Se
ЗК
3) В окне вывода АЧХ визирных линий (с помощью мыши) по характе-
ристике входного контура выше или ниже резонанса до частот
и
, где зна-
чение выходного напряжения составляет 0,707 от максимального, определить
полосу пропускания
.
5.6 Исследование зависимости резонансного коэффициента передачи К0 от
величины емкости связи ССВ в схеме с емкостной связью на верхней часто-
те диапазона
Открыть файл lab1.3.cir – схема рис. 1.3. Установить
. Настро-
ить контур (см. пункт 5.3) на максимальную частоту диапазона. Зафиксировать
величину
. Изменить
и измерить новое значение
анало-
гичным образом. Сравнить эти значения и сделать по ним выводы.
5.7 Определение избирательности ВЦ по зеркальному каналу на верхней
частоте диапазона
Для определения избирательности по зеркальному каналу открыть любую
схему по желанию студента. Установить на функциональном генераторе максимальную частоту диапазона. Настроить контур (см. пункт 5.3) на эту частоту.
Зафиксировать величину
. Затем переместить визирную линию курсор в окне
вывода АЧХ на частоту зеркального канала
значение
будет
аналогичным образом. Избирательность по зеркальному каналу
.
и измерить новое
6. Содержание отчета
6.1 Схема входного устройства.
6.2 Таблицы экспериментальных данных.
6.3 Графики кривых зависимостей коэффициента передачи от частоты.
6.4 Оценка точности экспериментальных исследований.
6.5 Выводы по результатам исследований.
7. Контрольные вопросы
7.1 Назначение и общие характеристики ВЦ.
7.2 Почему настройка контура ВЦ с помощью переменной емкости пред-
почтительнее настройки переменной индуктивностью?
7.3 Нарисуйте схемы ВЦ с разными видами связи контура с антенной и
объясните назначение элементов.
7.4 Составьте эквивалентные схемы ВЦ с различными видами связи конту-
ра с антенной.
7.5 Какими параметрами определяется коэффициент передачи ВЦ? Усло-
вия получения максимального коэффициента передачи ВЦ.
7.6 Условия согласования антенны со входом приемника.
37
7.7 Пояснить, из каких соображений выбирается связь входного контура с
настроенной антенной. Схемы связи.
7.8 Пояснить, из каких соображений выбирается связь входного контура с
ненастроенной антенной. Схемы связи.
7.9 От чего зависит избирательность ВЦ?
7.10 От чего зависит ширина полосы пропускания ВЦ?
7.11 Как выбирается связь входного контура с АЭ?
7.12 Перечислите основные типы объемных резонаторов и фильтров СВЧ,
используемых в качестве ВЦ РПрУ. Опишите их достоинства и недостатки.
7.13 Какими соображениями руководствуются при выборе типа АЧХ (мак-
симально плоская, равноволновая, эллиптическая) входных фильтров СВЧ
РПрУ?
38
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«Исследование диапазонного усилителя радиочастоты
на полевом транзисторе»
1. Цель работы
Изучение физических основ и основ теории построения усилителей радиочастоты (УРЧ). Экспериментальное исследование и изучение основных
особенностей работы транзисторного усилителя радиочастоты в диапазоне частот.
2. Подготовка к выполнению работы
Подготовка к выполнению лабораторной работы заключается в самостоятельном изучении основ теории построения резонансных усилителей и выполнении расчетной части задания. Студентам перед выполнением работы необходимо изучить следующие вопросы:
- назначение, типы и основные характеристики УРЧ;
- особенности построения схем резонансных усилителей на транзисто-
рах;
- особенности работы резонансных усилителей c автотрансформатор-
ным и трансформаторным включением контура;
- особенности работы транзисторного УРЧ в диапазоне частот;
- вопросы устойчивости работы транзисторных УРЧ; влияние внутрен-
ней обратной связи на устойчивость УРЧ; способы повышения устойчивости.
Литература
1. Фалько А.И. Основы радиоприема. Учебное пособие. – Новосибирск:
СибГУТИ, 2002. – С. 70-120.
2. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н.Фомина. – М.: «Радио и
связь», 2003. – С. 74-129.
3. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н.Фомина. – М.: «Радио и
связь», 1996. – С. 208-256.
4. Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. – М.:
«Радио и связь», 1986. – С. 59-91.
Расчетная часть
1. Рассчитать резонансный коэффициент усиления в трех точках диапа-
зона 500…700 кГц (на крайних и средней частотах) для схемы с двойным автотрансформаторным включением контура.
2. Рассчитать полосу пропускания усилителя при неравномерности 3 дБ
в трех точках указанного диапазона для схемы с двойным автотрансформаторным включением контура.
3. Рассчитать устойчивый коэффициент усиления на частоте 600 кГц.
39
В 5
С
Е
мА 20
С
I
мСм 05,022G
пФ 5,112С
мА/В 421 SY
60
K
Q
3,0m
2,0n
кОм 100
H
R
8,0
у
k
KK
CL
K
C
H
R
KK
CL
СВ
L
ВЫХCB
СВ
CL
1
KK
CL
KK
CL
ВЫХ
C
СВ
L
Исходные данные для расчета:
Транзистор BF245B. Режим транзистора
Параметры транзистора в указанном режиме:
;
.
;
;
.
Индуктивность контура 182 мкГн.
Конструктивная добротность контура
Коэффициенты включения
и
Сопротивление нагрузки
Коэффициент запаса устойчивости
.
.
.
.
3. Описание лабораторной установки
В работе исследуется резонансный усилитель на полевом транзисторе по
схеме с общим истоком. Схемы для исследования приведены на рис. 2.1-2.4.
На рис. 2.1 приведена схема усилителя с автотрансформаторным включением резонансного контура
По диапазону контур перестраивается переменной емкостью
в стоковую цепь.
. Коэф-
фициент включения контура со стороны стока m , а со стороны нагрузки n. Напряжение на вход подается от функционального. Выходное напряжение формируется на нагрузке
подключенной к выходу усилителя.
На рис. 2.2 приведена схема усилителя с трансформаторной связью контура
с транзистором и автотрансформаторной с нагрузкой.
В зависимости от величины индуктивности катушки связи
связи стоковой цепи, его резонансная частота
контура
может быть
как выше максимальной частоты диапазона перестройки рабочего контура
(режим «укорочения» стоковой цепи – рис. 2.2), так и ниже минимальной
частоты контура
транзистора, еще распределенная емкость индуктивности
. Заметим, что в
входит, кроме выходной емкости
и емкость монта-
жа.
40
Рис. 2.1 – Схема усилителя с автотрансформаторным включением резонансного
контура
KK
CL
в стоковую цепь
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]