ПРИ РАСЧЕТЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВЫБИРАТЬ

УГОЛ ОТСЕЧКИ ОТ 0° ДО 180° С ШАГОМ 30° .

4 Выбрать по рассчитанной СМХ параметры рабочего режима модулятора, обеспечивающего наименьшие искажения АМ-сигнала (E_см, U_m_W). Оценить ожидаемую величину коэффициента нелинейных искажений, используя метод трех ординат.

5 Нарисовать спектральную и векторную диаграммы AМ-сигнала вида:

U_АМ(t) = 2 [1 + 0,5 cos 2p 10³ t] cos 2p 10⁵ t.

6 Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1 Запишите выражение для амплитудно-модулированого сигнала, назовите все входящие в него параметры для случая модуляции однотональным сигналом.

2 Изобразите временную диаграмму АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции.

3 Изобразите спектр АМ-сигнала при однотональной модуляции, поясните, как по ней определяется коэффициент глубины модуляции и ширина спектра.

4 Изобразите принципиальную схему для базовой модуляции. Поясните физические процессы в схеме при модуляции смещением с приведением временных и спектральных диаграмм, иллюстрирующих получение АМ-сигнала.

5 Что такое статическая модуляционная характеристика и ее назначение? Приведите схему для ее снятия.

6 Как выбрать режим работы модулятора по статической модуляционной характеристике модулятора для получения неискаженной модуляции?

7 Отчего зависит величина коэффициента глубины модуляции АМ-колебания?

8 Покажите, какая получается статическая модуляционная характеристика при квадратичной характеристике нелинейного элемента.

9 Поясните порядок расчета статической модуляционной характеристики при работе нелинейного элемента с отсечкой тока.

10 Какую вольтамперную характеристику должен иметь нелинейный элемент для получения неискаженной амплитудной модуляции?

11 Приведите схему двухтактного модулятора.

12 Что такое детектирование и характеристика детектирования амплитудного детектора? Изобразите эту характеристику. Квадратичный и линейный детекторы.

13 Изобразите спектры при детектировании АМ-колебаний:

- напряжения на входе;

- тока через нелинейный элемент;

- напряжения на выходе линейного детектора.

14 Как объяснить возникновение составляющих с частотами F и 2F на выходе квадратичного детектора?

15 Покажите, чему равен коэффициент нелинейных искажений при квадратичном детектировании.

16 Что называется коэффициентом передачи диодного детектора, от чего он зависит и его примерное значение?

17 Нарисуйте схему диодного детектора. Как выбирается величина емкости, шунтирующей сопротивление нагрузки детектора?

18 Изложите содержание лабораторного задания к данной работе.

5 Описание лабораторного макета

Исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования АМ-сигнала выполняется, как и в предыдущей работе, на функциональном блоке № 1, приведенном на рисунке 4.

Рисунок 4 – Блок 1

Модулятор выполнен на основе усилительного каскада на полевом транзисторе. Модуляция осуществляется изменением напряжения смещения на затворе транзистора. Для этого модулирующий сигнал с частотой 1 кГц подается на входной сумматор модулятора от внещнего генератора. Нагрузкой усилительного каскада модулятора является параллельный колебательный контур (подключается кнопкой"LC вкл"). Сигнал несущего колебания частотой 13...15 кГц подается на вход сумматора модулятора от другого генератора, точное значение частоты устанавливается равным значению резонансной частоты контура конкретного макета – по обеспечению максимального значения напряжения на контуре. Схема позволяет изменять добротность нагрузочного колебательного контура подключением дополнительного сопротивления Rш (кнопка "Rш") с целью изучения влияния добротности контура на искажения формы и спектра АМ-сигнала. Включение в цепь стока полевого транзистора усилительного каскада активного сопротивления (кнопкой"R вкл") позволяет наблюдать форму и спектр тока в цепи нелинейного элемента модулятора.

В схеме детектора предусмотрена возможность изменения величины емкости фильтра ("Сн вкл") для исследования искажений в детекторе. В цепь нагрузки детектора последовательно включен миллиамперметр стенда для получения характеристики детектирования. Подключение приборов к схеме модулятора для подачи сигналов и наблюдения исследуемых процессов осуществляется с помощью гнезд. Регулятор смещения и вольтметр для измерения его величины расположены на передней панели верхнего блока.

6 Лабораторное задание

1 Ознакомиться с лабораторной установкой – макетом и используемыми в работе измерительными приборами.

2 Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора. Выбрать параметры рабочего режима модулятора для получения неискаженной модуляции.

3 Получить неискаженный АМ-сигнал, зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов: на входе модулятора, тока нелинейного элемента, напряжения на нагрузочном контуре. Определить коэффициент глубины модуляции.

4 Исследовать характер искажений АМ-сигнала при неправильном выборе режима работы модулятора по СМХ.

5 Исследовать влияние добротности нагрузочного контура и его расстройки на форму и спектр АМ-сигнала.

6 Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования АМ-сигналов.

7 Порядок выполнения работы

1 Включить лабораторную установку и приборы.

2 Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора U_mk = f(Е_см) при заданной амплитуде высокочастотного колебания U_m_w = const. Для этого на один из входов сумматора модулятора подать от внешнего генератора сигнал несущей частоты с амплитудой U_m_w= 1 В. Частота несущего колебания устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура – по максимуму напряжения на нем (f_рез= 13...15 кГц).Сопротивление Rш должно быть подключено к контуру. Напряжение смещения на затворе полевого транзистора изменяется в пределах от –6 В до 0 В с шагом 0,5 В. Напряжение на контуре измеряется с помощью вольтметра ВЗ–38. По графику СМХ выбрать и установить параметры рабочего режима работы модулятора, при котором могут быть обеспечены наименьшие искажения АМ-сигнала: рабочую точку в средней части линейного участка и соответствующее ей напряжение смещения Е_см; амплитуду модулирующего сигнала U_m_W в пределах линейного участка.

3 Получить модулированный сигнал, для чего на вход модулятора по- дать от внешнего генератора сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 1 В. Убедиться с помощью осциллографа, что на выходе модулятора получен практически неискаженный АМ-сигнал (в случае необходимости скорректировать параметры Е_см, U_m_W).

Зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов:

- напряжения на затворе полевого транзистора;

- тока стока транзистора – напряжения на активном сопротивлении нагрузки (кнопка "R вкл"нажата);

- напряжение на выходе модулятора – на контуре .

Определить коэффициент глубины модуляции по временной и спектральной диаграммам.

1 Исследовать характер искажения АМ-сигнала при изменении положения рабочей точки на СМХ:

- искажение огибающей сверху (ограничение) при смещении рабочей точки к верхнему загибу СМХ;

- искажение огибающей снизу (отсечка) при смещении рабочей точки к нижнему загибу СМХ.

Зарисовать форму и спектр АМ-сигнала для этих случаев. Обратить внимание на характер изменения глубины модуляции.

1 Исследовать влияние добротности нагрузочного контура модулятора на форму и спектр АМ-сигнала. Для этого установить режим неискаженной модуляции (смотри пункт 3) и отключить сопротивление Rш. Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на контуре.

2 Ознакомиться с принципом и особенностями детектирования
АМ-сигналов. Для этого на вход детектора должен быть подан неискаженный АМ-сигнал с глубиной модуляции 80–90% (Rшвключено). Зарисовать временную и спектральную диаграммы напряжения на выходе детектора:

- при отключении емкости Сн;

- при подключении емкости Сн.

Примечание:

Временные и спектральные диаграммы входных и выходных сигналов следует располагать друг под другом с соблюдением масштабных соотношений по обеим осям.

8 Содержание отчета

Отчет должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц, графиков, осциллограмм и спектрограмм с соответствующими заголовками, исходными данными и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

РАБОТА № 3
Частотная модуляция и детектирование
ЧМ-сигналов

1 Цель работы

Экспериментальное исследование физических процессов при частотной модуляции и детектировании ЧМ-сигналов.

2 Литература

[1] – стр. 81...88, 241...251, 295...298.

[2] – стр. 79...89, 237...239.

[3] – стр. 96...104, 285...286, 289...292.

[4] – cтр. 87...91, 105...107.

5 Конспект лекций.

3 Предварительная подготовка к работе

1 Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы:

- принцип получения частотной модуляции и её использование в технике связи;

- временное, спектральное и векторное представление ЧМ-сигнала при модуляции чистым тоном и сложным сигналом;

- девиация частоты, индекс частотной модуляции, узкополосная и широкополосная модуляция;

- изменение вида спектра ЧМ-сигнала при изменении амплитуды и частоты модулирующего сигнала;

- принцип работы частотного модулятора, статическая модуляционная характеристика, выбор режима работы модулятора для получения неискаженной модуляции;

- практические схемы частотного модулятора, прямые и косвенные методы получения ЧМ-сигнала;

- принцип детектирования и практические схемы детектора ЧМ-сигнала;

- сходство и различия между сигналами с частотной и фазовой модуляцией.

2 Ответить устно на вопросы раздела 4 данной работы.

3 Рассчитать и построить статическую модуляционную характеристику частотного модулятора f_вых= f(Е_см), выполненного на основе RC-автогенератора с фазобалансной цепью с характеристикой R = f(U), приведенной в таблице 1.

Таблица 1

U, В	–6	–5,5	–5	–4	–3	–2	–1	–0,5
R, кOм	2,1	2,0	1,9	1,6	1,4	1,22	1,1	1,04	0,96

Величина емкости С равна 10 нФ. Частота генерации f_вых = 1/2pRC.

1 Выбрать по рассчитанной СМХ параметры рабочего режима модулятора, обеспечивающего наименьшие искажения ЧМ-сигнала: Е_см, U_m_W, девиацию частоты.

2 Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1 Запишите выражение для частотно-модулированного сигнала для случая модуляции однотональным сигналом, назовите все входящие в него параметры.

2 Приведите выражение для мгновенной частоты ЧМ-сигнала.

3 Изобразите временную диаграмму ЧМ-сигнала при однотональной модуляции, покажите минимальное и максимальное значение частоты.

4 Что такое девиация частоты и индекс модуляции, их связь с параметрами модулирующего сигнала?

5 Что такое узкополосная частотная модуляция? Изобразите спектр при узкополосной модуляции. Ширина спектра при узкополосной ЧМ.

6 Что такое широкополосная частотная модуляция? Изобразите спектр при широкополосной частотной модуляции.

7 Ширина спектра ЧМ-сигнала при широкополосной частотной модуляции, как она зависит от амплитуды и частоты модулирующего сигнала?

8 Приведите векторную диаграмму для узкополосного ЧМ-сигнала, поясните сходство и различие с АМ-сигналом.

9 Поясните сущность прямых и косвенных методов получения
ЧМ-сигналов. Приведите простейшую схему частотного модулятора с использованием варикапа.

10 Статическая модуляционная характеристика частотного модулятора, выбор режима работы модулятора для получения неискаженной модуляции.

11 В чем особенность детектирования ЧМ-сигналов? Характеристика детектирования.

12 Приведите схему и характеристику детектирования частотного детектора:

- на одном расстроенном контуре;

- на двух взаимно расстроенных контурах.

13 Поясните выбор режима работы детектора.

14 Преимущества и недостатки частотной модуляции.

15 Сходство и различия между сигналами с частотной и фазовой модуляцией.

16 Изложите содержание лабораторного задания к данной работе.

5 Описание лабораторного макета

Исследование процессов частотной модуляции и детектирования
ЧМ-сигнала выполняется на функциональном блоке № 4, схема которого приведена на рисунок 5. Модулятор выполнен на схеме RC-автогенератора с фазобалансной цепью на ИМС с двумя полевыми транзисторами, выполняющих функции управляемых резисторов. Частота генерируемых колебаний определяется величиной напряжения смещения на затворе транзисторов, что изменяет их внутреннее сопротивление исток-сток. Частота генерации может изменяться в пределах от 7 до 16 кГц. Модуляция осуществляется при подаче на вход модулятора модулирующего сигнала от внешнего источника. В схеме предусмотрена возможность cкачкообразного изменения частоты генерируемых колебаний, для чего имеется внутренний генератор напряжения прямоугольной формы, который подключается ко входу модулятора кнопкой "ГПН". Частотный детектор выполнен по схеме дискриминатора с двумя взаимно расстроенными контурами. Постоянная составляющая тока детектора ЧМ-сигнала при различных индексах модуляции наглядно демонстрирует искажения, возникающие в тракте модулятор–детектор при отклонениях от оптимальных режимов работы.

Рисунок 5 – Блок 4

6 Лабораторное задание

1 Ознакомиться с лабораторной установкой-макетом и используемыми в работе измерительными приборами.

2 Снять и построить статическую модуляционную характеристику модулятора f_вых = f(E_см). Выбрать параметры рабочего режима модулятора для получения неискаженной модуляции.

3 Снять и построить характеристику детектирования частотного детектора U_0вых= f(f_вх).

4 Получить неискаженную частотную модуляцию на выходе модулятора для узкополосной и широкополосной модуляции.

5 Получить неискаженный детектированный сигнал на выходе детектора для оптимального режима работы тракта модулятор–детектор. Зарисовать форму и спектр сигнала на выходе детектора при частотной модуляции однотональным низкочастотным сигналом.

7 Порядок выполнения работы

1 Включить лабораторную установку и измерительные приборы.

2 Снять и построить статическую модуляционную характеристику частотного модулятора f_вых = f(Е_см) при изменении напряжения смещения на затворах полевых транзисторов в пределах от – 6 В до 0 В с шагом 0,5 В. Частоту генерируемых колебаний на выходе модулятора можно измерять тремя способами:

- с помощью частотомера (прямой метод);

- с помощью осциллографа (косвенный метод) – путем измерения периода, который определяется с использованием калиброванной шкалы развертки осциллографа "время/делен" — f = 1/Т, где T – период колебания.

Примечание:

Для повышения точности оценки частоты данным методом целесообразно измерять на экране осциллографа длительность 10 периодов.

- с помощью осциллографа по "нулевым" биениям между исследуемым сигналом на выходе модулятора и гармоническим сигналом эталонного генератора. Для этого, с использованием сумматора блока № 1, получается сумма этих сигналов (гнездо 4), которая подается на вход осциллографа. Амплитуды этих сигналов должны быть примерно равны. Изменяя частоту эталонного генератора в диапазоне 5...18 кГц, добиваются получения "нулевых" биений на экране осциллографа. В этом случае частота сигнала на выходе модулятора будет равна частоте эталонного генератора.

По графику СМХ определить параметры рабочего режима модулятора для получения неискаженной модуляции: рабочую точку – в средней части линейного участка и соответствующее ей напряжение смещения, амплитуду модулирующего сигнала, допустимую величину девиации частоты.

1 Снять и построить характеристику детектирования частотного детектора I_0вых =f (f_вх). Выполнение данного пункта совмещается с получением СМХ, так как детектор не имеет изолированного входа и, следовательно, отсутствует возможность подачи на его вход сигнала от внешнего генератора. Постоянная составляющая тока детектора измеряется микроамперметром.

Примечание:

С учетом вида кривой характеристики детектирования получить дополнительно к пункту 2 точки, соответствующие экстремумам и переходу через 0.

По графику характеристики детектирования оценить допустимую величину девиации частоты и с учетом СМХ уточнить параметры рабочего режима тракта модулятор–детектор, необходимые для следующего пункта.

2 Получить неискаженный ЧМ-сигнал и осуществить его детектирование для случая однотональной модуляции. Для этого модулирующий сигнал в виде гармонического колебания подается на вход модулятора от внешнего генератора. Частота модулирующего сигнала 1 кГц, амплитуда устанавливается такой, чтобы можно было наблюдать узкополосную и широкополосную модуляцию: наличие в спектре по одной боковой частоте, по 2, 3 и т.д. Зарисовать форму напряжения и спектр на выходе модулятора и на выходе детектора для 3 значений амплитуды модулирующего сигнала.

3 Исследовать влияние частоты модулирующего сигнала на вид спектра сигнала на выходе частотного модулятора. Для этого при частоте модулирующего сигнала 0,5...1 кГц установить его амплитуду, обеспечивающую индекс частотной модуляции примерно 3. Увеличивать частоту модулирующего сигнала (2, 3, кГц) и наблюдать изменение вида спектра сигнала на выходе модулятора. Зарисовать спектр сигнала на выходе модулятора для трех значений частоты модулирующего сигнала, а также форму и спектр сигнала на выходе детектора.

Примечание:

При выполнении пунктов 4 и 5 убедиться в том, что амплитуда и частота напряжения на выходе частотного детектора зависят от амплитуды и частоты модулирующего сигнала.

8 Содержание отчета

РАБОТА № 4
Исследование LC-автогенератора
гармонических колебаний

1 Цель работы

Изучение и экспериментальное исследование особенностей работы LC-автогенератора в различных режимах самовозбуждения: мягком, жёстком, при автоматическом смещении, при внешнем воздействии.

2 Литература

[1] – стр. 270...282, 301...304.

[2] – нет.

[3] – стр. 356...358, 364...371.

[4] – стр. 114...118, 145...156, 201...202.

5 Конспект лекций.

3 Предварительная подготовка к работе

1 Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы;

- условия самовозбуждения автогенератора;

- метод колебательных характеристик;

- метод средней крутизны;

- мягкий и жесткий режим самовозбуждения автогенератора;

- работа автогенератора при внешнем гармоническом воздействии (захватывание частоты автогенератора, полоса захватывания).

2 Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы

3 Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1 Нарисуйте схему автогенератора с трансформаторной обратной связью и фиксированным смещением.

2 В чём заключается условие баланса фаз и баланса амплитуд? Как обеспечить эти условия для данной схемы?

3 Нарисуйте колебательные характеристики для мягкого и жёсткого режимов самовозбуждения.

4 Нарисуйте вольтамперную характеристику полевого транзистора и укажите рабочие точки для получения "мягкого" и "жёсткого" режимов.

5 Каким образом колебательная характеристика может быть снята экспериментально?

6 Перечислите особенности "мягкого" и "жёсткого” режимов самовозбуждения автогенератора.

7 Дайте определение средней крутизны. Нарисуйте графики средней крутизны для "мягкого" и "жёсткого" режимов.

8 Что такое характеристика обратной связи?

9 Что такое статическая и динамическая устойчивость?

10 Сущность анализа работы автогенератора по колебательной характеристике и характеристике средней крутизны.

11 Как зависит время установления колебаний в автогенераторе от добротности контура, величины взаимной индуктивности и начальной амплитуды колебаний?

12 Каким образом можно судить о захватывании частоты автогенератора?

13 Нарисуйте обобщённую трёхточечную схему автогенератора и объясните, как в этой схеме выполняется условие баланса фаз и баланса амплитуд.

14 Нарисуйте схему автогенератора с последователным питанием.

15 Нарисуйте схему автогенератора с параллельным питанием.

5 Описание лабораторной установки

Исследуемая схема представляет собой LC-автогенератор с трансформаторной обратной связью (рисунок 6). В качестве нелинейного усилительного элемента в генераторе используется полевой транзистор типа КП103Л. В схеме используется два режима смещения на затвор транзистора: фиксированное и автоматическое. Фиксированное смещение на затвор регулируется потенциометром и измеряется вольтметром. Величина обратной связи изменяется потенциометром "М". Знак обратной связи (положительная или отрицательная) изменяется кнопочным переключателем. Частота генерации – около 40 кГц.

Рисунок 6 – Блок 2

6 Лабораторное задание

1 Ознакомиться с лабораторной установкой и используемыми в работе измерительными приборами.

2 Снять и построить вольт–амперную характеристику полевого транзистора. Выбрать рабочие точки для получения "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения автогенератора.

3 Снять и построить колебательные характеристики для "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения автогенератора.

4 Снять и построить для "мягкого" и "жёсткого" режимов самовозбуждения зависимость амплитуды напряжения на контуре от величины обратной связи U_mk = f (M) при увеличении и уменьшении М.

5 Исследовать явление захватывания частоты автогенератора при внешнем гармоническом воздействии и влияние амплитуды внешнего воздействия на ширину полосы захватывания в мягком режиме самовозбуждения при постоянной величине коэффициента обратной связи.

6 Ознакомиться с переходными процессами.

7 Порядок выполнения работы

Работа выполняется в соответствии с лабораторным заданием и материалами предварительной подготовки.

8 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, обобщённую схему установки, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц и графиков с соответствующими заголовками и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

РАБОТА № 5
Параметрическое возбуждение и усиление
колебаний

1 Цель работы

Экспериментальное исследование колебательного контура с нелинейной емкостью и физических процессов в параметрическом колебательном контуре в режиме возбуждения и усиления колебаний.

2 Литература

[1] – стр. 262...266, 314...328.

[2] – стр. 249...253, 267...283.

[3] – стр. 307...318.

[4] – стр. 225...231, 241...242.

5 Конспект лекций.

3 Предварительная подготовка к работе

1 Ознакомиться с лабораторным заданием и изучить по указанной выше литературе следующие вопросы:

- резонансные кривые колебательного контура с нелинейной индуктивностью и емкостью;

- принцип параметрического возбуждения колебаний;

- энергетические соотношения в параметрических реактивных элементах цепи;

- спектр тока в цепи с параметрической емкостью;

- оптимальные условия параметрического возбуждения колебаний;

- принципы параметрического усиления;

- одноконтурный параметрический усилитель, синхронный и асинхронный режимы параметрического усиления;

- двухконтурный параметрический усилитель, режимы усиления;

- баланс мощностей в многоконтурных параметрических системах, уравнения Мэнли-Роу;

- достоинства параметрических усилителей, области их применения.

2 Ответить (устно) на вопросы раздела 4 данной работы.

3 Рассчитать критическое значение коэффициента вариации емкости для параметрического колебательного контура со следующими параметрами:

f₀= 6 кГц, L = 1.8 мГн, R = 1 Ом.

4 Изобразить спектры колебаний в одноконтурном параметрическом усилителе для синхронного и асинхронного режимов работы.

5 Продумать порядок выполнения работы в лаборатории, подготовить необходимые таблицы и графики для каждого пункта лабораторной работы.

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

1 Дайте определение параметрической цепи. На основе каких элементов и каким образом реализуются параметрические цепи?

2 Чем принципиально отличаются спектры тока в параметрической резистивной и емкостной цепи при гармоническом воздействии от спектра тока в нелинейной цепи?

3 Изобразите семейство резонансных кривых нелинейного колебательного контура для различных амплитуд входного сигнала. Объясните теоретически вид резонансных кривых.

4 Понятие резонансного сопротивления в параметрическом колебательном контуре.

5 Объясните физические процессы в колебательном контуре при параметрическом возбуждении колебаний.

6 Понятие критического значения коэффициента вариации параметрической емкости, как оно зависит от частоты накачки?

7 Изобразите схему одноконтурного параметрического усилителя и объясните принцип ее работы.

8 Особенности синхронного и асинхронного режимов параметрического усиления, спектр и форма выходного сигнала.

9 В чем отличие условий работы одноконтурного параметрического усилителя от одноконтурного параметрического генератора?

10 Энергетические соотношения Мэнли-Роу, использование их для анализа одноконтурного параметрического усилителя.

11 Режимы усиления в двухконтурном усилителе (с приведением спектральных диаграмм).

12 В чем достоинства параметрических усилителей?

13 Изложите содержание лабораторного задания к данной работе.

5 Описание лабораторного макета

Исследование процессов параметрического возбуждения и усиления колебаний выполняется на функциональном модуле № 5. Используется двухконтурная параметрическая цепь (рисунок 7). В качестве параметрических элементов использованы стабилитроны Д815В. В одну из диагоналей моста подано напряжение смещения и напряжение накачки (гнездо 3), в другую диагональ включены 2 последовательно соединенных колебательных контура. Первый из них настроен на частоту 20 кГц, второй на частоту 160 кГц. Операционный усилитель, включенный во вторую диагональ моста, практически исключает прохождение напряжения накачки на выход схемы, что улучшает форму выходного сигнала при генерации и усилении. Модуль № 5 позволяет исследовать следующие схемы: одноконтурный и двухконтурный параметрический генератор; одноконтурный параметрический усилитель в асинхронном режиме; двухконтурный параметрический усилитель в режимах регенеративного усиления и с преобразованием по частоте “вверх”.

Рисунок 7 – Блок 5

6 Лабораторное задание

1 Ознакомиться с лабораторной установкой и используемыми в работе измерительными приборами.

2 Снять и построить зависимость резонансной частоты параметрического колебательного контура с нелинейной емкостью от напряжения смещения на варикапах.

3 Получить параметрические колебания в колебательном контуре.

4 Исследовать зависимость критического значения напряжения накачки при расстройке относительно оптимального значения частоты накачки, равного удвоенной резонансной частоте параметрического контура.

5 Получить параметрическое усиление колебаний в одноконтурном усилителе при бигармоническом режиме и определить коэффициент усиления по напряжению. Зарисовать форму выходного напряжения.

6 Исследовать процессы параметрического возбуждения и усиления колебаний в двухконтурной схеме.

7 Порядок выполнения работы

1 Включить лабораторную установку и приборы.

2 Снять и построить зависимость резонансной частоты нелинейного колебательного контура от напряжения смещения на варикапах. Для этого на вход 1 подать напряжение от звукового генератора с амплитудой 1 В и частотой в пределах 20...25 кГц. Напряжение смещения изменять в пределах от -6 В до -1 В (3–4 точки). Значение резонансной частоты колебательного контура будет равно частоте генератора, при котором напряжение на контуре (гнездо 2) имеет максимальное значение (контролируется с помощью вольтметра). Выходной сигнал наблюдается также на экране осциллографа.

3 Получить параметрическое возбуждение колебаний в одноконтурной схеме. Напряжение смещения установить равным -3 В. Напряжение накачки подается от звукового генератора (гнездо 3), амплитуда примерно
1 В. Изменяя частоту напряжения накачки в пределах 35…50 кГц, добиться возникновения колебания в контуре (гнездо 2) – наблюдается на экране осциллографа. Убедиться, что частота генерируемых колебаний в 2 раза меньше частоты накачки (записать значение частоты накачки).

Исследовать зависимость порогового (критического) напряжения накачки от частоты накачки. Критическое напряжение накачки определяется как минимальное напряжение накачки, при котором возникают (или срываются) параметрические колебания. Напряжение смещения установить равным -3 В. Частоту накачки изменять с шагом от 0,5 кГц относительно частоты 2f_рез при смещении -3 В по пункту 2 (увеличивая или уменьшая). Построить кривую зависимости U_{н кр} = f(f_н), определить по ней величину оптимальной частоты накачки и соответствующее ей критическое напряжение накачки.

4 Получить параметрическое усиление колебаний в одноконтурном усилителе при оптимальной частоте накачки, найденной в разделе 3. Амплитуда напряжения накачки устанавливается несколько меньше критического значения, полученного в предыдущем пункте, чтобы не возник режим генерации схемы. Усиливаемый сигнал подается от внешнего генератора на вход 1, частота его равна половине частоты накачки, амплитуда порядка 0,1 В. Наблюдать на осциллографе бигармонический режим усиления колебаний (биения) в первом колебательном контуре (гнездо 2). Напряжение на выходе измеряется при помощи милливольтметра.

Примечание:

Для получения наибольшего усиления рекомендуется производить подстройку в небольших пределах частоты накачки и частоты входного сигнала, добиваясь максимума напряжения на выходе.

Определить коэффициент усиления одноконтурного параметрического усилителя как отношение величины выходного напряжения на контуре при наличии напряжения накачки к величине напряжения при отсутствии напряжения накачки. Зарисовать форму выходного напряжения.

5 Получить параметрическое возбуждение колебаний в двухконтурной схеме. Для этого напряжение накачки подать на вход 3, амплитуда 1 В, частота равна сумме резонансных частот первого и второго контура (приблизительно 180…190 кГц). Добиться возникновения параметрического возбуждения колебаний путём изменения частоты и амплитуды напряжения накачки. Аналогично пункту 3 найти оптимальную частоту накачки и соответствующее ей критическое напряжение накачки. С помощью осциллографа убедится, что в двухконтурной схеме частота колебаний в каждом контуре отличается от частоты накачки, т.е. имеет место возбуждение с преобразованием частоты.

6 Получить параметрическое регенеративное усиление колебаний
в 2-х контурной схеме. Для этого ко входу 1 подключить звуковой генератор в качестве источника усиливаемого сигнала. При подключенном генераторе и амплитуде входного сигнала от 1 до 3 мВ установить, с учётом предыдущего пункта, оптимальную частоту генератора накачки и амплитуду несколько меньше критического значения. Далее установить на генераторе входного сигнала, подключенного ко входу 1, напряжение порядка 10 мВ и частоту, равную резонансной частоте первого контура. Наблюдать усиление колебаний в 2-х контурном усилителе – на первом контуре, или на втором контуре. Убедиться, что усиление осуществляется без биений, на частоте входного сигнала в первом контуре (регенеративный режим усиления), и с "преобразованием по частоте вверх" во втором контуре. Определить коэффициент параметрического усиления аналогично пункту 4.

Примечание:

Пункты 5 и 6 могут быть рекомендованы для выполнения в рамках работы исследовательского характера.

8 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать результаты предварительной подготовки к работе, схемы отдельных измерений для каждого пункта, результаты измерений в виде таблиц, графиков, осциллограмм и спектрограмм с соответствующими заголовками, исходными данными и пояснениями, краткие выводы и оценку результатов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. – 4–е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1986. – 512 с.

2 Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб.
пособие для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1994.
– 480 с.

3 Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов по
спец. "Радиотехника". – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988.
– 448 c.

4 Андреев В. С. Теория нелинейных электрических цепей: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1982. – 280 с.

Св. план 1997, поз. ....

Чернецкий Геннадий Александрович,

Чиненков Леонид Аркадьевич

МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплинам

"Радиотехнические цепи и сигналы",

"Теория электрической связи".

Редактор: И.И. Резван

Корректор: Р.И. Гункевич

____________________________________________________________

Лицензия № 020472, октябрь 1992 г. Подписано в печать . . . .

Формат бумаги 62 x 84 1/16.

Бумага писчая № 1. Уч. изд. л. 2,3. Тираж– 300 экз.

Заказ № ...

Типография СибГАТИ, 630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86.