Эл и схем / scientific_friquency_processor
.pdf
Исследование преобразователя частоты
6. Экспериментальная часть
При выполнении работы используется программный пакет Microcap8 (Для его запуска необходимо зайти в папку «microcap8» и запустить файл «mc8.exe».), но также можно использовать и более ранее версии данного продукта, такие как Microcap6, Microcap7 (методические указание остаются аналогичными). (Внимание! Запуск программы возможен только под учѐтной записью администратора компьютера).
6.1 Снятие зависимости коэффициента передачи преобразователя частоты от амплитуды напряжения гетеродина.
Для выполнения эксперимента произвести следующие действия:
- В панели управления программы Microcap8 выбрать пункт «File», и в открывшемся меню выбрать подпункт «Open», как показано на рисунке 8:
Рис. 8. Меню
21
Исследование преобразователя частоты
- в папке «Модель смесителя» выбрать схему с названием «зависимость кп от напряжения гетеродина.cir»
Рис.9. Папка «Модель смесмтеля
На экране отобразиться схема, как показано на рисунке 10:
Рис.10. Модель смесителя
22
Исследование преобразователя частоты
- В меню выбрать пункт «Analysis» и подпункт «Transient»
Рис.11. Выбор подпункта
- в открывшемся окне «Transient Analysis Limits» нажать на кнопку «RUN», оставив все настраиваемые параметры по умолчанию:
Time Range:100μ − интервал проведения измерений - 100 мкс
Maximum Time Step:0 − максимальный шаг временивыставлен по умолчанию 0 сек. Это означает, что программа будет проводить измерения с максимально возможной точностью.
X Expression -Значение, откладываемое по оси Х. В данном опыте по оси Х откладывается значение напряжения «сигнала»-V1.A.
Y Expression - Значение, откладываемое по оси Y. В данном опыте по оси Y откладывается значение коэффициента передачи смесителя, а именно отношение значения напряжения на R3 к значению напряжения «сигнала»
V1.A .
X Range - В данном поле выставляется максимальное и минимальное значение по оси Х, а так же шаг сетки. В данном примере выставлены следующие параметры: Максимальное значение 0,25 В, минимальное значение 0 В, шаг сетки 0,05 В.
23
Исследование преобразователя частоты
Все вышесказанное про графу X Range так же относится и к Y Range.
-
Рис. 12. Запуск программы
Пронаблюдать полученную зависимость коэффициента передачи преобразователя частоты от напряжения на гетеродине, сохранить результат для последующего оформления отчѐта.
Рис. 13. Примерный вид зависимости коэффициента передачи от напряжения гетеродина
24
Исследование преобразователя частоты
Обработка результатов эксперимента: из графика определить участок, на котором коэффициент передачи растѐт линейно, а на каком начинает стабилизироваться. Соответственно сделать вывод, соответствует ли рассчитанный при домашней подготовке коэффициент передачи полученному в ходе эксперимента.
Отметить и объяснить несоответствия, если таковые имеются.
6.2. Снятие амплитудной характеристики смесителя в режиме прямого прохождения
Порядок и методика проведения эксперимента аналогичны исследованиям зависимости коэффициента передачи преобразователя частоты от амплитуды напряжения гетеродина, с той лишь разницей, что в папке «Модель смесителя» нужно выбрать схему «“амплитудная характеристика в режиме прямого прохождения.cir”».
Рис.14. Снятие амплитудной характеристики смесителя в режиме прямого прохождения
25
Исследование преобразователя частоты
На экране будет наблюдаться примерно следующий результат, который необходимо сохранить для оформления отчѐта.
Рис.15. Коэффициент передачи и амплитудная характеристика
Следует обратить внимание на тот факт, что на первом графике изображена зависимость коэффициента усиления от входного напряжения, а на втором - амплитудная характеристика смесится в режиме прямого усиления.
Обработка результатов эксперимента: из графиков необходимо определить участки напряжений, при которых коэффициент передачи остаѐтся постоянным, и при которых он начинает уменьшается. Объяснить причину уменьшения коэффициента передачи. Сравнить рассчитанную теоретически и полученную экспериментально амплитудные характеристики, отметить отличия и пояснить их.
6.3 Наблюдение основного и побочных каналов приѐма при слабом сигнале.
Методика и порядок проведения эксперимента полностью аналогичны исследованиям, описанным в пункте 6.1, за исключением того, что в папке «Модель смесителя» нужно выбрать схему «прямой и побочные каналы слабый сигнал.cir»
26
Исследование преобразователя частоты
Рис. 16. Исследование основного и побочных каналов приема
Результат эксперимента, который необходимо будет указать в отчѐте, должен выглядеть примерно следующим образом:
Рис. 17. Коэффициенты передачи по основному и побочным каналам приема
Обработка результатов эксперимента: по графику необходимо определить частоты канала прямого прохождения, основного и зеркального каналов преобразования по первой гармонике гетеродина, побочных каналов преобразования по второй и третьей гармоникам гетеродина. Сравнить полученные результаты с теоретическими рассчитанными. Сделать вывод о том, как зависит коэффициент передачи смесителя от частоты.
27
Исследование преобразователя частоты
6.4. Наблюдение зеркальных и полузеркальных каналов приѐма при сильном сигнале.
Эксперимент проводится аналогично пункту 6.1 данных указаний, с той лишь разницей, что в папке «Модель смесителя» нужно выбрать схему «зеркальные и полузеркальные каналы сильный сигнал.cir»
На экране компьютера будет наблюдаться примерно следующая картина:
Рис. 18. Появление полузеркальных каналов приема
Данный результат необходимо зафиксировать для последующего представления в отчѐте.
Обработка результатов эксперимента: на верхнем графике рис.
18 на вход смесителя подаѐтся «сигнал» с амплитудой 20 мВ, а на нижнем – 200 мВ. Необходимо указать основные отличия данных графиков, т.е. отметить, какие каналы преобразования можно наблюдаться при подаче на вход смесителя «сигнала» с амплитудой 20 и 200 мВ соответственно. Отметить частоты этих каналов.
28
Исследование преобразователя частоты
7. Отчет по выполненной лабораторной работе
Отчет должен содержать:
1)титульный лист;
2)выполненное расчетное задание;
3)схему преобразователя частоты;
4)графики, полученные в ходе экспериментальных исследований;
5)краткий анализ полученных результатов. По каждому эксперименту должны быть четко сформулированы теоретические положения, которые подтверждены экспериментом.
8.Контрольные вопросы
1.Что называют преобразованием частоты и как осуществляется преобразование частоты?
2.Назовите и определите основные электрические показатели преобразователя частоты.
3.Что такое побочные каналы приема в супергетеродинном приемнике
иза счет чего они возникают?
4.Как рассчитать частоты побочных каналов приема?
5.Что называют внутренними параметрами преобразования? Каков смысл их введения? В каком соотношении с параметрами прибора в усилительном режиме они находятся?
6.Почему и как зависит коэффициент передачи преобразователя от амплитуды гетеродина?
7.Что называют амплитудной характеристикой преобразователя частоты?
8.Какие требования предъявляются к стабильности частоты гетеродина?
9.Что такое избирательность приемника по симметричному (зеркальному) каналу и от чего она зависит?
10.Какова природа возникновения супергетеродинного свиста?
11.Как рассчитать свистящие точки настройки? Какие существуют пути борьбы со свистом? Какие еще искажения могут возникать в преобразователе частоты?
12.Чем определяются шумы преобразователей частоты? Как влияют
29
Исследование преобразователя частоты
шумы гетеродина?
13.Нарисуйте схемы преобразователей частоты на различных усилительных элементах (биполярные и полевые транзисторы) с отдельным и совмещенным гетеродином.
14.В каких случаях применяются диодные преобразователи частоты? Нарисуйте схему диодного преобразователя, расскажите об особенностях конструкций преобразователей СВЧ.
15.Для чего используются балансные и кольцевые смесители? Приведите примеры их схем и конструкций.
Список литературы
1.Колосовский Е. А. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие для вузов. – М : Горячая линия-Телеком, 2007. - 456 с.: ил.
2.Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н. Н. Фомин, Н. Н. Буга, О. В. Головин и др.; Под редакцией Н. Н. Фомина. - 3-е издание, стереотип. - М. : Горячая линия - Телеком, 2007. - 520 с.: ил.
3. Плакснеико В.С. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ 1999. − 108 с.
30