1.3. Двухсигнальный метод измерения коэффициентов интермодуляционных составляющих сигнала
Метод состоит в том, что на вход усилителя на ПТ или БПТ подают два равных сигнала U1 и U2 с частотами f1 и f2, находящимися в полосе пропускания усилителя (рис. 3). На выходе усилителя образуются нелинейные интермодуляционные ПНП второго f1 ± f2 или третьего 2f2 – f1; 2f1 – f2 порядков (рис. 4).
Рис. 3. Схема для измерения коэффициентов нелинейности k2 и k3 двухсигнальным методом
Вид спектральных составляющих сигналов и продуктов нелинейности третьего порядка на экране анализатора спектра, включенного на выходе усилителя, показан на рис. 4. Комбинационные помехи второго порядка f1 ± f2 не показаны, ибо находятся вне полосы пропускания усилителя.
Рис. 4. Вид спектра на экране анализатора спектра типа С4-46
2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
1. По данным результатов аппроксимации, которые выдает преподаватель каждой бригаде, построить график, отражающий теоретический полином B0 = f( UСМ ), где UСМ – напряжение смещения на управляющем электроде транзистора (Uзизив ПТ).
2. Найти первую и вторую производные полинома в функции от UСМ и построить на одном графике с теоретическим полиномом график, отражающий параметр нелинейности H3 (по вышеприведенной формуле 2).
3. С помощью построенных графиков определить оптимальный режим по напряжению смещения транзистора в усилителе, при котором Kус достаточно высок, а параметр H3 стремится или близок к нулевому значению.
4. В оптимальном режиме определить расчетным путем коэффициенты интермодуляционных искажений второго k2 и третьего k3 порядков при UC1 = UC2 = UC = 100 мВ, где UC – действующее значение двух равных сигналов напряжения на входе усилителя с частотами f1 и f2.
При этом в формулах (1, 2) амплитуду Uс принимать равной 0,14 В.
5. Для этих же условий по схеме (рис. 3) измерить k3 в децибелах в усилителе на полевом транзисторе VT схемы (рис. 1) лабораторного стенда в соответствии с нижеследующей методикой. Затем определить параметр нелинейности третьего порядка Н 3, ориентируясь на формулу (2).
3. Методика выполнения работы
1. Включить питающие напряжения к стенду и к приборам (рис. 3).
2. Настроить оба генератора типа Г4-102 на частоты f1 = 9995 и f2 = 10000 кГц соответственно, ориентируясь визуально на появление спектральных составляющих этих частот на экране предварительно настроенного на частоту 10 МГц анализатора спектра типа С4-49 (С4-56 или аналогичного). Полоса пропускания частот спектра в анализаторе должна быть не менее 20 кГц с тем, чтобы измеряемые интермодуляционные составляющие частот 2f2 – f1 = = 10005 кГц и 2f1 – f2 = 9990 кГц находились в полосе пропускания анализатора и измерялись им без ослабления.
3. Поочередно выставить на входе усилителя от каждого генератора уровень сигнала по 100 мВ, ориентируясь на показание высокочастотного вольтметра типа В3-43 или аналогичного ему.
4. Используя аттенюатор анализатора спектра или логарифмический масштаб этого прибора, измерить уровень двух равных появившихся на экране интермодуляционных ПНП третьего порядка Uk3 непосредственно в децибелах относительно уровня двух равных интермодулирующих сигналов с генераторов, усиленных усилителем. Измеренное соотношение в дБ и является величиной коэффициента интермодуляционных нелинейных искажений третьего порядка k3 (рис. 4).
5. Потенцируя полученное в дБ, т.е. в логарифмическом масштабе, значение коэффициента интермодуляции k3, получаем его величину в разах: k(дБ)/20
K(раз) = 10 k (дБ/20 . (3)
Затем по формуле (2) вычисляем полученный из экспериментальных данных параметр нелинейности третьего порядка Н3 и сравниваем его значение с теоретически вычисленным. При этом амплитуду бигармонического интермодулирующего сигнала принимаем U1 = U2 = Uс = 0,14 В, так как действующее значение этого сигнала в эксперименте 100 мВ.
6. Сделайте выводы по результатам анализа и измерений. Оформите отчет в установленной форме и защитите работу в соответствии с нижеприведенными контрольными вопросами.