Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Устройства приема и обработки радиосигнала. Виртуальные лабораторные работы. Методические указания
.pdf
41
Рис. 2.2 – Схема усилителя с трансформаторной связью контура
KK
CL
с
транзистором и автотрансформаторной с нагрузкой
(режим «укорочения» стоковой цепи)
4. Задание
4.1 Снять зависимость резонансного коэффициента усиления от часто-
ты для схемы усилителя с двойным автотрансформаторным включением контура и схемы с трансформаторной связью в режиме «укорочения» стоковой цепи.
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 затем из предложенного списка выбрать файл со схемой лабораторной установки
(например, lab2.1.cir).
Файл открывается либо двойным щелчком левой кнопкой мыши на названии файла, либо однократным щелчком сначала на названии файла, а затем
на кнопке «открыть».
42
/
ВЫХ ВХ
UU
0
K
0
f
1
f
2
f
217,0
ffП
0
К
0,7
П
Для открытия схемы выбрать меню ”File/Open…” и открыть один из файлов:
lab2.1.cir – УРЧ с автотрансформаторной связью.
lab2.2.cir – УРЧ с трансформаторной связью (режим «укорочения»).
5.1 Снятие зависимости резонансного коэффициента усиления
и полосы пропускания от частоты
Открыть файл lab2.1.cir. На экране появится схема УРЧ с автотрансформаторной связью по рис. 2.1. Подбором емкости в контуре выполнить настройку контура на необходимую частоту в интервале 500…700 кГц. Выполнить
анализ частотных свойств и получить график
и определить значение
в максимуме, это будет численное значением
пропускания
. Измерение необходимо выполнить точно, поэтому пределы
на средней частоте полосы
анализа по частоте могут меняться в зависимости от требуемого положения
графика в окне вывода результата моделирования.
В окне вывода АЧХ (с помощью мыши) по характеристике входного контура выше или ниже резонанса до частот
и
, где значение выходного на-
пряжения составляет 0,707 от максимального, определить полосу пропускания
.
Перестраивая контур по всему диапазону перекрытия емкостью, получить
4-5 значений, включая крайние точки диапазона. Аналогичный опыт проделать
со схемами lab2.2.cir. Построить зависимости
и
от частоты.
6. Содержание отчета
6.1. Принципиальные схемы исследуемых УРЧ.
6.2. Результаты расчета и эксперимента в виде таблиц и графиков.
6.3. Оценка точности экспериментальных исследований.
6.4. Выводы по результатам исследования.
7. Контрольные вопросы
7.1. Нарисуйте схему резонансного усилителя на ПТ.
7.2. Нарисуйте схему резонансного усилителя на БТ с частичным включе-
нием контура.
7.3. Нарисуйте обобщенную эквивалентную схему резонансного усилителя
и определите коэффициент усиления.
7.4. При каких условиях достигается максимум коэффициента усиления в
резонансном усилителе?
7.5. Как влияет ОС на свойства резонансных усилителей?
7.6. Определите условия устойчивости работы усилителя.
7.7. Какие существуют способы повышения устойчивости резонансных
усилителей?
7.8. Нарисуйте каскадные схемы ОЭ–ОЭ, ОЭ–ОБ, ОИ–ОЗ, ОИ–ОБ.
7.9. От чего зависит коэффициент шума резонансного усилителя с ВЦ?
43
7.10. Как зависит резонансный коэффициент усиления от частоты в различ-
ных схемах резонансных усилителей (с автотрансформаторной связью, с трансформаторной)?
7.11. Нарисуйте простейшую структурную схему транзисторного МШУ СВЧ
и поясните назначение согласующих цепей на входе и выходе транзистора.
7.12. Объясните условия безусловной (абсолютной) устойчивости и потен-
циальной (условной) устойчивости транзисторного усилителя СВЧ. Какими
способами можно перевести усилитель из области потенциальной устойчивости
в область безусловной устойчивости?
7.13. Нарисуйте принципиальную схему микрополоскового усилителя на
ПТШ.
7.14. В каких основных режимах работают транзисторные МШУ СВЧ? Ка-
кие преимущества дает использование балансной схемы МШУ?
7.15. Поясните принципы построения УПЧ с распределенной и сосредото-
ченной избирательностью, укажите их достоинства и недостатки.
7.16. Опишите способы формирования необходимых АЧХ и ФЧХ в УПЧ с
распределенной избирательностью.
7.17. Опишите основные типы ФСИ, применяемых в УПЧ.
44
кГц 465
ПР
f
21 21
0.5 3.6 мА/В
ПР
YY
пФ 638
К
С
45
Э
Q
1n
1m
1 кОм
H
R
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
«Исследование преобразователя частоты»
1. Цель работы
Изучение теории преобразования на транзисторах и диодах. Экспериментальное исследование различных схем преобразователей частоты (ПЧ).
2. Подготовка к выполнению работы
Подготовка к выполнению работы заключается в самостоятельном изучении основ теории построения преобразователей частоты и выполнении предварительного расчета. Необходимо изучить следующие вопросы:
- назначение, виды и основные характеристики ПЧ;
- теория преобразования на невзаимном элементе и на диоде;
- схемы преобразователей частоты умеренно высоких частот и СВЧ;
- побочные каналы преобразования.
Литература
1. Фалько А.И. Основы радиоприема. Учебное пособие. – Новосибирск:
СибГУТИ, 2002. – С. 122-161.
2. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н. Фомина. – М.: «Радио и
связь», 2003. – С. 131-168.
3. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н. Фомина. – М.: «Радио и
связь», 1996. – С. 257-292.
4. Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. – М.:
«Радио и связь» , 1986. – С. 91-128.
Для подготовки к лабораторной работе можно использовать один из рекомендуемых источников.
Расчетная часть
1. Рассчитать коэффициент усиления преобразователя по основному ка-
налу и каналу прямого прохождения.
2. Рассчитать частоты побочных каналов приема в режиме линейного по
сигналу преобразования, учитывая гармоники гетеродина не выше третей.
3. Рассчитать частоты каналов приема в режиме нелинейного преобразо-
вания по сигналу, при нелинейности по сигналу второго и третьего порядков.
Исходные данные для расчета:
Промежуточная частота
.
Крутизна преобразования
Емкость контура на выходе смесителя
Эквивалентная добротность контура
Коэффициент трансформации со стороны нагрузки
Коэффициент трансформации со стороны активного элемента
Сопротивление нагрузки
.
.
.
.
.
.
45
0.5K
2 3 2
RRС
3
C
KK
CL
кГц 465
ПР
f
1 5 2 6
LC L C
6
R
5
R
44
RC
Рис. 3.1 – Схема преобразователя частоты на полевом транзисторе
Коэффициент передачи фильтра сосредоточенной селекции по напряжению
.
3. Описание исследуемой схемы
На рис. 3.1 представлена схема преобразователя частоты на полевом
транзисторе VT1. Сигнал подается от генератора V1 RF на затвор, колебания
гетеродина V2 GET подаются на исток на цепь автосмещения
через раз-
делительную емкость
. В качестве источника сигнала можно выбрать генера-
тор АМ колебаний (схема lab3.2.cir) или генератор со стабильной амплитудой
(схема lab3.1.cir). В стоковой цепи контур
частоту
. С него снимается напряжение промежуточной частоты
на фильтр сосредоточенной селекции (на элементах
Сопротивление
лению. Цепочка
согласует вход фильтра с выходом смесителя по сопротив-
– фильтрующая. Питание на преобразователь частоты
настроен на промежуточную
) и на нагрузку
поступает от источника постоянного напряжения V3 равного 10 В.
.
4. Задание
4.1. Измерить коэффициент усиления преобразователя по основному
каналу и каналу прямого прохождения.
4.2. Снять АЧХ преобразователя в линейном по сигналу режиме.
4.3. Снять АЧХ преобразователя в нелинейном по сигналу режиме.
4.4. Измерить зависимость коэффициента усиления преобразователя от
напряжения гетеродина.
4.5. Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений при
подаче на вход АМ-сигнала.
46
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, lab3.1.cir).
Файл открывается либо двойным щелчком левой кнопкой мыши на на-
звании 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:
lab3.1.cir – ПЧ с генератором синусоидального колебания на входе.
lab3.2.cir – ПЧ с АМ-колебанием на входе.
В лабораторной работе использован макрос модулятора АМ, для чего в
селе из файла lab3.2.cir показан этот макрос (рис. 3.2).
Рис. 3.2 – Схема преобразователя частоты на полевом транзисторе с макросом
АМ-модулятора на входе
47
5.1. Измерение коэффициента усиления преобразователя
0.5 В
Г
U
кГц 10465
Г
f
мВ 10
С
U
ПРГC
fff
ВЫХ
U
ВХ
U
ВЫХ
U
ВХ
U
1
2
0
PV
PV
ПР
U
U
К
кГц 465
C
f
мВ 10
С
U
ПР
f
Г
f
мВ 200
С
U
ПР
f
Г
f
мВ 10
С
U
ПРГC
fff
кГц 10465
Г
f
Открыть файл lab3.1.cir. На экране появится схема ПЧ рис. 3.1. Подать на
схему напряжение гетеродина уровнем
с частотой
.
На сигнальный вход подать сигнал уровнем
с частотой
. При измерении коэффициента усиления необходимо пользовать-
ся генератором со стабильной амплитудой сигнала.
Запустить временной анализ и получить графики усредненных (RMS)
и
. При помощи курсоров измерить максимальные значения
и
.
Убедиться, что напряжение на выходе появилось в результате преобразования частоты, а не прямого прохождения сигнала промежуточной частоты.
Для этого можно отключить гетеродин (установив амплитуду напряжения
близкую к нулю). Коэффициент усиления преобразователя рассчитывается по
следующей формуле:
.
Для получения коэффициента усиления преобразователя по каналу прямого прохождения необходимо установить частоту входного сигнала
и повторить измерения.
5.2 Снятие АЧХ преобразователя в линейном по сигналу режиме
Для задания линейного режима на сигнальный вход подать сигнал уровнем
. Для значений
и
рассчитать частоты побочных каналов
приема в режиме линейного преобразования, учитывая гармоники гетеродина
не выше третей. Измерения проводятся аналогично пункту 5.1.
5.3 Снятие АЧХ преобразователя в нелинейном по сигналу режиме
Для задания нелинейного режима на сигнальный вход подать сигнал
уровнем
. Для значений
и
рассчитать частоты побочных
каналов приема в режиме нелинейного преобразования, учитывая гармоники
гетеродина не выше третей. Измерения проводятся аналогично пункту 5.1.
5.4 Измерение зависимости коэффициента усиления преобразователя
от напряжения гетеродина
Для снятия зависимости необходимо на сигнальный вход подать сигнал
уровнем
ния установить
с частотой
. Частоту гетеродинного напряже-
. Напряжение гетеродина менять в пределах
0.2-0.8 В с шагом 0.1 В. Заполнить таблицу 3.1 и построить график. Измерения
проводятся аналогично пункту 5.1
48
Таблица 3.1 – Примерный вид таблицы для снятия зависимости коэффици-
В,
Г
U
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
мВ,
2PV
U
ПРК0
ВЫХ
U
ВХ
U
ВЫХ
U
ВХ
U
ента передачи преобразователя частоты от напряжения гетеродина
5.5 Осциллограммы входного и выходного напряжений
Для того чтобы зарисовать осциллограммы, необходимо воспользоваться
файлом lab3.2.cir. На вход схемы ПЧ подается АМ-сигнал. В свойствах генератора модулирующего колебания убедиться, что частота модуляции равно 1 кГц.
В настройках макроса АМ убедиться, что установлена частота несущей Fs
10000 кГц и амплитуда Vpeak 5 мВ, а индекс модуляции MODINDEX равен 0.8.
Запустить временной анализ и получить осциллограммы
и
. При по-
мощи курсоров измерить максимальные значения
и
. Следует обра-
тить внимание на огибающую АМ-синала на входе и выходе ПЧ.
6. Содержание отчета
6.1. Принципиальная схема преобразователя частоты.
6.2. Данные, полученные путем измерений и расчетов.
6.3. Графики частотных характеристик.
6.4. Выводы по результатам исследований.
7. Контрольные вопросы
7.1. Как происходит преобразование частоты?
7.2. Какие ВАХ должен иметь идеальный смеситель для напряжения сигнала
и гетеродина?
7.3. Какие выводы следуют из общей теории преобразования на невзаимном
элементе?
7.4. Чем различаются эквивалентные схемы преобразовательных и усилительных каскадов?
7.5. Чем отличается крутизна преобразования от крутизны в режиме усиления?
7.6. Какой физический смысл имеет обратное преобразование частоты?
7.7. Чем отличается частотная характеристика преобразователя от частотной
характеристики усилителя?
7.8. Чем отличаются частотные характеристики преобразователя, работающе-
го в линейном по сигналу режиме, от нелинейного?
7.9. Как выбирается промежуточная частота в супергетеродинном приемни-
ке?
7.10. Какими мерами ослабляется действие помех по побочным каналам прие-
ма?
7.11. Перечислите особенности инфрадинного приемника, его преимущества и
недостатки.
49
7.12. Нарисуйте принципиальную схему транзисторного ПЧ на ПТ и БТ, пояс-
ните принцип его работы и выбор режима.
7.13. Нарисуйте схему преобразователя на двузатворном ПТ и в каскадном ис-
полнении.
7.14. Нарисуйте схему балансного транзисторного ПЧ, опишите его преиму-
щества перед небалансным.
7.15. Нарисуйте схему ПЧ с компенсацией помех зеркального канала и поясни-
те принцип его работы.
7.16. Нарисуйте схему транзисторного преобразователя СВЧ с НО.
7.17. Какие меры принимают при построении преобразователей СВЧ для пре-
дотвращения вредного воздействия последствий многократного взаимодействия колебаний комбинационных частот?
7.18. Нарисуйте схемы балансных и комбинационных транзисторных смесите-
лей СВЧ.
7.19. Нарисуйте схему диодного ПЧ, простого и балансного.
7.20. Как происходит преобразование частоты в диодном ПЧ?
7.21. Как происходит параметрическое усиление колебаний в диодном ПЧ?
7.22. Что значит инвертирующий преобразователь?
7.23. Почему ППУ имеют малые собственные шумы?
50
H
R
H
R
H
R
H
C
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
«Исследование детекторов амплитудно-модулированных сигналов»
1. Цель работы
Изучение основных особенностей работы и характеристик амплитудных
детекторов. Экспериментальное исследование схем диодного и транзисторного
детекторов.
2. Подготовка к выполнению работы
Подготовка к выполнению работы заключается в самостоятельном изучении основ теории детектирования амплитудно-модулированных сигналов и
схем детекторов, а также выполнении расчетной части задания. Необходимо
изучить следующие вопросы:
назначение, виды и основные показатели детекторов;
типы амплитудных детекторов;
особенности детектирования слабых сигналов;
теория детектирования сильных сигналов;
искажения при детектировании сильных сигналов.
Литература
1. Фалько А.И. Основы радиоприема. Учебное пособие. – Новосибирск:
СибГУТИ, 2002. – С. 162-174.
2. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н. Фомина. – М.: «Радио и
связь», 2003. – С. 170-232.
3. Радиоприемные устройства / Под редакцией Н.Н. Фомина. – М.: «Радио и
связь», 1996. – С. 293-314.
4. Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. – М.:
«Радио и связь», 1986. – С. 138-150.
Для подготовки к лабораторной работе можно использовать один из рекомендуемых источников.
Расчетная часть
1. Рассчитать величину сопротивления нагрузки
диодного детектора
из условия отсутствия искажений вследствие различия сопротивлений нагрузки
постоянному и переменному току.
2. Рассчитать коэффициент передачи напряжения диодного детектора в
режиме сильных сигналов и транзисторного детектора при
из первого пунк-
та.
3. Рассчитать входное сопротивление последовательного диодного детек-
тора при
4. Рассчитать величину емкости нагрузки
из первого пункта. Обратным сопротивлением диода пренебречь.
детектора из условия безы-
нерционного детектирования при двух значениях сопротивления нагрузки (рассчитанного в пункте 1 и в 10 раз большем).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]