АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра радиотехники

 

В.В. Артюхин, М.В. Лановенко

 

Радиоприемные устройства

 Методические указания к выполнению лабораторных работ  

( для студентов всех форм обучения специальности 050719 – Радиотехника,

электроника и телекоммуникации)

  

Алматы 2008 

СОСТАВИТЕЛИ: В.В.Артюхин, М.В. Лановенко.  Радиоприемные устройства. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм  обучения специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. - Алматы: АИЭС, 2008. - 50с.

 Методические указания предназначены для ознакомления студентов с процессами, происходящими в радиоприемных устройствах. Студенты выполняют лабораторные работы, в которых исследуется преобразование частоты, системы автоматической регулировки усиления приемника, принцип работы супергетеродинного приемника АМ сигналов, частотные детекторы и исследование усилителя промежуточной частоты. Исследование их режимов работы позволяет оценить основные качественные показатели и глубже понять процессы, происходящие в основных узлах радиоприемных устройств. Работы выполняются на лабораторных стендах.

      1 Лабораторная работа № 1. Исследование амплитудного детектора

 1.1 Цель работы

 Изучение принципа работы и основных характеристик амплитудных детекторов.

 1.2 Описание лабораторного макета

 Лабораторный макет «Исследование амплитудного детектора» выполнен в виде сменного блока установки по курсу «Радиоприемные устройства».

Макет включает в себя диодный детектор и цепи коммутации (рисунок 1.1).

Переключатель S2 позволяет изменять схему детектора. В положении 1 – последовательная схема на диоде VD1, в положении 2 – схема детектора с удвоением напряжения на диодах VD1 и VD2.

Высокочастотный сигнал поступает на вход макета через коаксиальные разъемы, обозначенные на лицевой панели КТ1 и КТ2.

В первом случае сигнал поступает через разделительный конденсатор C1 непосредственно на вход детектора. Рабочие частоты в этом случае могут варьироваться в широких пределах (рекомендуемый диапазон  -  400 – 500 кГц).

 Во втором случае сигнал поступает на амплитудный детектор (АД) через однокаскадный резонансный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), частота настройки которого (приблизительно 400 – 500 кГц) определяется параметрами колебательного контура L1 - C2, а также входной емкостью детектора и емкостью измерительного прибора. Ключ S1 позволяет отключать детектор от контура УПЧ.

 

 Рисунок 1.1 – Лицевая панель сменного блока «Исследование амплитудного детектора»

 Переключатель S3 изменяет сопротивление нагрузки детектора Rн таблица 1.1. Кроме того, в положении 5 переключателя параллельно резистору нагрузки подключается конденсатор С4=50 нФ. 

Т а б л и ц а 1.1

Положение переключателя S3

1

2

3

4

5

Rн , кОм

51

10

1,5

100

100

Сн , нФ.

3

53

 Постоянная составляющая тока диода измеряется микроамперметром РА (по схеме, изображенной на панели сменного блока). Реальная величина протекающего тока отображается в миллиамперах на цифровом индикаторе измерителя Р1, расположенного на панели №4 лабораторной установки (например, показания индикатора .315 следует читать как 0,315 мА).

Форму тока, протекающего через диод, можно наблюдать в КТ4 с помощью осциллографа при установке S4 в положение 2.

Большинство измерений в процессе выполнения работы проводится при установке переключателей S1, S2, S4 в положение 1.

Переключатель S5 подключает резисторы R7 или R8, имитирующие различные значения входного сопротивления Rу следующего за детектором усилительного каскада. R7 = 510 кОм; R8 = 6,2 кОм.

          Для выполнения лабораторной работы используются высокочастотный генератор (ВЧ) и низкочастотный генератор (НЧ), расположенные на панели №2 лабораторной установки, а также вольтметр, расположенный на панели №4.

Дополнительным прибором, необходимым для проведения работы, является двухлучевой (двухканальный) осциллограф. 

    1.3 Домашнее задание 

           1.3.1 Изучите соответствующий раздел курса по конспекту лекций и литературе: [1, с.172¸191]; [2, с.273¸310].

           1.3.2 Подготовьте заготовку отчета. 

1.4 Лабораторное задание 

1.4.1 Исследуйте работу амплитудного детектора в режиме сильных и слабых сигналов.

1.4.2 Исследуйте искажения, возникающею из-за избыточной постоянной времени нагрузки.

1.4.3 Исследуйте нелинейные искажения, возникающие вследствие неравенства нагрузок детектора для постоянного и переменного тока.

1.4.4 Получите статические детекторные характеристики.

1.4.5 Получите динамические детекторные характеристики.

1.4.6 Исследуйте линейные искажения в детекторе.

1.4.7 Исследуйте детектор, работающий по схеме с удвоением напряжения. 

1.5 Методические указания 

1.5.1 Исследовать работу амплитудного детектора в режиме сильных и слабых сигналов (рисунок 1.2).

 

 

 

Рисунок 1.2 – Исследование работы амплитудного детектора в режиме

сильных и слабых сигналов 

1.5.1.1 Измерить коэффициент выпрямления в режиме сильного и слабого сигнала. Переключатели макета установить в следующее положение: S1 – 1, S2 – 1, S3 – 1, S4 – 1, S5 - 1. При этом Rн=51 кОм, Сн=3 нФ.

Подать в КТ1 от ВЧ генератора немодулированное напряжение Uвх = 1 вольт с частотой 400 – 500 кГц (напряжение на выходе НЧ генератора должно быть равно 0 В). Контроль величины ВЧ напряжения осуществить в КТ3 с помощью вольтметра (панель №4) в режиме «ВЧ». При этом предел измерения вольтметра не переключается и составляет 2 вольта.

Измерить с помощью вольтметра (панель №4) значение постоянного напряжения на нагрузке детектора U= (в КТ5). Для этого вольтметр переключить в режим измерения постоянного напряжения.

Рассчитать коэффициент выпрямления: КВ = U= / Um вх , где Um вх – амплитуда напряжения на входе детектора Um вх = 1,414 Uвх .

Уменьшить напряжение на выходе генератора до значения 100 мВ (для этого в КТ1 подать напряжение с выхода генератора «–20дБ»). Проконтролировать в КТ3 с помощью вольтметра величину Um вх, измерить U= и рассчитать коэффициент выпрямления. Сравнить его со значением КВ  при сильном сигнале.

1.5.1.2 Измерить коэффициент передачи детектора в режиме сильных сигналов (рисунок 1.3).

Подать от ВЧ генератора немодулированное напряжение Uвх = 1 вольт Контроль величины ВЧ напряжения осуществить в КТ3 с помощью вольтметра (панель №4) в режиме «ВЧ».

Включить режим внутренней модуляции ВЧ генератора, установить по осциллографу глубину модуляции m = 50%. Синхронизация осциллографа – по входу 2.

Провести одновременное наблюдение входного и выходного сигналов. Убедиться в отсутствии искажений выходного сигнала. Определить амплитуду напряжения звуковой частоты на выходе детектора UmW. Рассчитать коэффициент передачи детектора 

KД= UmW /m Um0ВХ.

 

 

Рисунок 1.3 - Исследование работы амплитудного детектора в режиме сильных и

слабых сигналов (определение коэффициента передачи детектора) 

1.5.1.3 Исследовать искажения амплитудно-модулированного (АМ) сигнала из-за нелинейности детекторной характеристики. Увеличить глубину модуляции входного сигнала до значения m=90%. Убедиться в появлении искажений выходного напряжения.

Уменьшить среднюю амплитуду сигнала на выходе генератора до значения Um0ВХ =100 мВ. Произвести наблюдение входного и выходного сигналов и убедиться в увеличении искажений.

1.5.2 Исследовать искажения, возникающие из-за избыточной постоянной времени нагрузки.

1.5.2.1 Вычислить критические значения глубины модуляции АМ сигнала, выше которых не выполняется условие безынерционности нагрузки на частоте модуляции FМ и возможно появление нелинейных искажений 

где tН= RН СН  - постоянная времени загрузки.

          Расчет выполнить при FМ=1кГц для трех значений постоянной времени, соответствующих сопротивлениям нагрузки RН= 51 кОм и RН= 100 кОм при СН= 3нФ, а также RН= 100 кОм при СН= 53нФ.

1.5.2.2 При Um0ВХ =1 В наблюдать на экране осциллографа форму напряжения на нагрузке детектора для указанных в п. 1.5.2.1. значениях RН  и СН. Выбор соответствующей нагрузки обеспечивается установкой переключателя S3 в положение 1, 4 или 5.

1.5.2.3. Изменяя глубину модуляции, зафиксировать значения глубины модуляции, при которых появляются искажения. Обратить внимание на появление искажений типа “пилы” и на их зависимость от глубины модуляции и значения tН. Сопоставить экспериментальные значения  с расчетными.

1.5.3 Исследовать нелинейные искажения, возникающие вследствие неравенства нагрузок детектора для постоянного и переменного тока.

1.5.3.1 Рассчитать теоретическое значение глубины модуляции, при которой возможно появление нелинейных искажений, обусловленных неодинаковыми значениями сопротивления нагрузки детектора постоянному току RН и переменному току RНW . 

mКРR= RНW / RН

где RНW = RН RУ / (RН + RУ).

Расчет выполнить для значений RН  и RУ, указанных в таблице 1.2. 

Т а б л и ц а 1.2

Полож.

перекл. S3

RН

mКРR ТЕОР   при

mКРR ИЗМ   при

RУ=510 кОм

S5 в п.1

RУ=6,2 кОм

S5 в п.2

RУ=510 кОм

S5 в п.1

RУ=6,2 кОм

S5 в п.2

1

51 кОм

 

 

 

 

2

10 кОм

 

 

 

 

3

1,5 кОм

 

 

 

 

4

100 кОм

 

 

 

 

 1.5.3.2 Среднюю амплитуду АМ сигнала Um0ВХ установить максимально возможной при m =50 %. С помощью осциллографа наблюдать сигналы в КТ6 при различных значениях RН (S3 в положениях 1-2-3-4) и RУ (S5 в положениях 1-2). Проследить изменение характера искажений при изменении глубины модуляции и значений RН и RУ.  

1.5.4 Снять статические детекторные характеристики (схема подключений соответствует рисунку 1.2).

1.5.4.1 Снять зависимость постоянной составляющей тока I=  от напряжения на входе детектора UВХ  при значении сопротивления нагрузки RН =51 кОм (S3 – в положении 1). От генератора ВЧ подать на вход детектора немодулированное напряжение с частотой 400-500 кГц. Изменяя значения UВХ  в интервале 50-1000 мВ, фиксировать значения I. Для каждого значения UВХ  рассчитать значения амплитуды высокочастотного напряжения на входе детектора

 

напряжения на нагрузке

 

коэффициента выпрямления

.

            Результаты измерений и расчетов оформить в виде таблицы.

1.5.4.2 Повторить исследования п. 1.5.4.1 при значении сопротивления нагрузки RН =10 кОм (S3 – в положении 2).

Построить графики зависимостей I= , U= и КВ от UmВХ  при RН=51 кОм и RН =10 кОм. Сравнить значения КВ  в режиме сильных и слабых сигналов.

Тумблер S4 перевести в положение 1.

1.5.5 Снять динамические детекторные характеристики (схема подключений соответствует рисунку 1.3).

Установить значение сопротивления нагрузки  RН =10 кОм (S3 – в положении 2).   

1.5.5.1 При постоянной глубине модуляции m=50% изменять напряжение UВХ  на входе детектора в интервале от 100 до 1000 мВ и фиксировать значение напряжения в КТ5 UВЫХ. (Измерение UВХ проводится в режиме вольтметра «ВЧ», измерение UВЫХ проводится в режиме «НЧ»).

1.5.5.2 Поддерживая постоянный уровень напряжения на входе детектора (UВХ=const), изменять глубину модуляции в интервале от 10% до 90% и фиксировать UВЫХ. Измерения провести для UВХ=100 мВ и UВХ=1000 мВ. Рассчитать коэффициент передачи

.

            Построить графики зависимостей UВЫХ  от UВХ , UВЫХ  от m, КД от m. Отметить область, где детекторная характеристика UВЫХ  от UВХ имеет нелинейный характер.  

1.5.6 Исследовать линейные искажения в детекторе (схема соединений согласно рисунку 1.3). Снять характеристику верности воспроизведения детектора. Наблюдать фазовые сдвиги выходного сигнала относительно огибающей.

1.5.6.1 Установить максимально возможное значение высокочастотного напряжения на входе детектора и зафиксировать значение UВХ  с помощью вольтметра.

Установить глубину модуляции генератора ВЧ, равной 50%. Синхронизация осциллографа – по входу 2.

Установить RН =100 кОм, СН=3нФ, RУ=510кОм  (S3 в положении 4, S5 в положении 1).

Изменяя FM  в интервале 400 – 16000 Гц при неизменных значениях m и UВХ, снять зависимость напряжения низкой частоты UW  в КТ5 от FM. Для этого перевести вольтметр в режим измерения НЧ.

1.5.6.2 Установить RН =10 кОм, СН=3нФ, RУ=510кОм  (S3 в положении 2, S5 в положении 1). Изменяя FM  в интервале 400 – 16000 Гц при неизменных значениях m и UВХ, снять зависимость напряжения низкой частоты UW  в КТ5 от FM.

1.5.6.3 Построить на одном чертеже графики зависимостей UW от FM при RН =100кОм и RН =10 кОм. Отметить частоты верхнего среза FMАКС. Сделать вывод о влиянии значения RН  на степень линейных искажений в области верхних частот модуляции.

1.5.6.4 Провести наблюдение фазового сдвига выходного напряжения относительно огибающей входного сигнала на верхних частотах модуляции. Зарисовать осциллограмму.

1.5.7 Исследовать детектор, работающий по схеме с удвоением напряжения. Переключатель S2 установить в положение 2, переключатели S1, S3, S4 и S5 - в положение 1.

1.5.7.1 Подать на вход детектора АМ сигнал с максимально возможной амплитудой и m=50%.  Наблюдать на экране двухканального осциллографа напряжения на входе и выходе детектора.

Провести исследования, аналогичные п. 1.5.1. Измеренные значения КВ и КД сопоставить с соответствующими показателями однодиодного детектора.

1.5.7.2. По указанию преподавателя провести исследование других показателей детектора с удвоением напряжения.

Переключатель S2 установить в положение 1. 

 1.6 Отчет должен содержать: 

         - статистические детекторные характеристики;

         - динамические детекторные характеристики;

         - графики линейных искажений;

         - графики совместной работы УПЧ и амплитудного детектора. 

1.7 Контрольные вопросы 

1.7.1 На основе каких систем можно реализовать амплитудный детектор?

1.7.2 Поясните принцип действия синхронного АД?

1.7.3 Чему равно напряжение на диоде в диодном АД без начального смещения?

1.6.4 Объясните принцип действия диодного АД с временной и спектральной точек зрения.

1.7.5 Чему равно и от каких параметров зависит входное сопротивление диодного АД? Поясните механизм влияния на входное сопротивление диодного АД сопротивления нагрузки.

1.7.6 Каковы особенности и область применения параллельного диодного АД?

1.7.7 Какие искажения возникают при детектировании АМ колебаний и какие способы борьбы с ними? 

2 Лабораторная работа №2. Исследование преобразователя частоты 

2.1 Цель работы 

 Исследовать основные свойства преобразователя частоты. 

2.2 Описание лабораторного макета 

Лабораторный макет «Исследование преобразователя частоты» выполнен в виде сменного блока установки по курсу «Радиоприемные устройства».

Макет включает в себя транзисторный преобразователь частоты, сумматор сигналов и помех, усилитель гетеродина, измерительный тракт и цепи коммутации (рисунок 2.1).

 

 

Рисунок 2.1 – Внешний вид передней панели  

Преобразователь частоты (ПЧ) выполнен на транзисторе VT. Сигнал и помехи поступают на базу транзистора через сумматор (S). Их уровень измеряется на гнезде КТ4.

Напряжение гетеродина подается последовательно в эмиттерную цепь транзистора от внешнего источника через усилитель гетеродина (УГ) и измеряется на гнезде КТ5. Переключаемые с помощью S2 резисторы R5, R6, R7 позволяют исследовать зависимость свойств преобразователя частоты  от глубины отрицательной обратной связи. 

Т а б л и ц а 2.1

Положение переключателя S2

1

2

3

4

Rэ , Ом

51

24

12

0

 Постоянная составляющая тока транзистора регулируется переменным резистором R2 и измеряется миллиамперметром РА, стоящим в коллекторной цепи. Величина тока отображается в миллиамперах. Нагрузкой транзистора VT является резистор R4 сопротивлением 100 Ом, что обеспечивает в выходной цепи преобразующего элемента режим, близкий к КЗ, позволяющий производить измерение крутизны преобразования.

Напряжение, снимаемое с резистора R4, подается на полосовой пьезокерамический фильтр (ПФ) и далее на двухкаскадный УПЧ, к выходу которого через КТ7 подключается вольтметр переменного напряжения. Полосовой фильтр и избирательный УПЧ, настроенные на 465 кГц, обеспечивают достаточно высокое ослабление колебаний с частотой гетеродина, исключающее влияние этих колебаний на результат измерения выходного напряжения. Полосовой фильтр и двухкаскадный УПЧ образуют измерительный тракт, позволяющий производить количественную оценку уровня колебаний на выходе преобразователя частоты.

Посредством переключателя S1 сигнал с выхода сумматора может быть подан как на вход преобразователя частоты (положение 2), так и непосредственно на вход измерительного тракта при исследовании его характеристик (положение 1).

          За УПЧ следуют амплитудный детектор (АД) и усилитель звуковой частоты (УЗЧ), сигнал с которого можно подать на динамик и осциллограф. Эти узлы используются при исследовании интерференционных свистов, возникающих в преобразователе частоты.

Для выполнения лабораторной работы используются генератор ВЧ, расположенный на панели №2 лабораторной установки, частотомер и вольтметр, расположенные на панели №4, а также динамик, расположенный на панели №5.

Для выполнения лабораторной работы помимо лабораторной установки требуется дополнительное оборудование:

двухлучевой (двухканальный) осциллограф;

ВЧ генератор – 2 шт.;

милливольтметр переменного напряжения. 

2.3 Домашнее задание 

         2.3.1 Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе:  [1, с.131¸149]; [5, с.222¸242].

              2.3.2  Подготовьте заготовку отчета. 

2.4 Лабораторное задание 

         2.4.1 Исследование параметров измерительного тракта. Исследование зависимости крутизны преобразования от напряжения гетеродина, тока эмиттера транзистора и сопротивления резистора в эмиттерной цепи.

         2.4.2 Исследовать эффективность преобразования по высшим гармоникам напряжения гетеродина.

         2.4.3 Исследование интенсивности дополнительных каналов приема.

         2.4.4 Расчет и экспериментальная проверка частот свистящих точек настройки. 

2.5 Порядок проведения измерений 

2.5.1 Исследование параметров измерительного тракта.

2.5.1.1 Измерить резонансный коэффициент передачи измерительного тракта ПЧ (рисунок 2.2).

Переключатель S1 установить в положение 1, от генератора Г1 подать немодулированное напряжение частотой 465 кГц. Уровень выходного напряжения генератора Г1 подобрать таким образом, чтобы напряжение U1 на гнезде КТ4 было порядка 2 мВ.

Вольтметр блока №4 перевести в режим «ВЧ».

Подстроить частоту генератора по максимуму выходного напряжения U3, измеряемого на КТ7. Рассчитать коэффициент передачи измерительного тракта

К0 ИЗМ.ТР. = U3 / U1.   

 

Рисунок 2.2 – Исследование параметров измерительного тракта 

 2.5.1.2 Снять резонансную характеристику измерительного тракта при напряжении на входе тракта, равном Uвх  = 2 мВ. Построить резонансную характеристику и по графику определить отстройку от резонансной частоты (Df), соответствующую ослаблению сигнала на 10, 20, 30 дБ. 

  2.5.2 Исследование зависимости крутизны преобразования от напряжения гетеродина, тока эмиттера транзистора и сопротивления резистора в эмитерной цепи. 

Методика определения крутизны преобразования (Y21ПР) при различных режимах работы преобразующего элемента VT (рисунок 2.3).

 

Рисунок 2.3 – Исследование зависимости малосигнальных параметров преобразователя частоты от режима работы преобразующего элемента 

Переключатель S1 установить в положение 2.

Выбрать значение частоты гетеродина  fГ  (в качестве гетеродина используется ВЧ генератор блока №2) таким, чтобы ослабление колебаний этой частоты было существенно больше 30 дБ (выбор произвести по резонансной характеристике измерительного тракта ПЧ).

Выбрать значение частоты сигнала fС (генератора Г1) таким образом, чтобы частота полезного преобразованного продукта (fПР) была равна частоте настройки тракта ПЧ

FПР = | fГ fС | = 465 кГц . 

Установить требуемые значения напряжений сигнала UС и гетеродина UГ, поочередно фиксируя их милливольтметром на КТ4 и В2 на КТ5 (при измерении UС обязательным является выключение гетеродина, при измерении UГ обязательным является выключение генератора Г1).

С помощью переменного резистора R2 установить требуемое значение эмиттерного тока транзистора VT.

С помощью переключателя S2 установить желаемое значение сопротивления в эмиттерной цепи транзистора.

Значение напряжения сигнала UС  в КТ4 установить не более 2 мВ. Генератор Г1 подстроить по максимуму напряжения на выходе измерительного тракта ПЧ и записать величину UВЫХ в КТ7.

Рассчитать значения тока преобразованной частоты в коллекторной цепи транзистора и крутизны преобразования  

IПР = UВЫХ/ (RН * К0 ИЗМ.ТР.), 

Y21ПР = IПР / UС

          где RН  - значение сопротивления резистора R4  (100 Ом). 

2.5.2.1 Снять зависимость Y21ПР от уровня напряжения гетеродина UГ.

Установить напряжение сигнала в КТ4 UС =2 мВ.

Переключатель S2 установить в положение 4 (RЭ = 0 Ом).

Переменным резистором установить ток эмиттера IЭ = 1 мА.

Напряжение гетеродина в КТ5 изменять в пределах от 10 до 100 мВ. Построить график зависимости Y21ПР от UГ  и определить оптимальное напряжение UГ ОПТ, при котором Y21ПР  принимает максимальное значение.

2.5.2.2 Снять зависимость Y21ПР от величины постоянной составляющей тока эмиттера IЭ. Исследование проводится при RЭ = 0 Ом (переключатель S2 в положении 4)  UГ  = UГ ОПТ. Значение тока IЭ следует изменять от минимального до максимального, допускаемого потенциометром R2. Построить график зависимости Y21ПР от  IЭ.

2.5.2.3 Исследовать влияние сопротивления в цепи эмиттера на крутизну преобразования. Для этого снять зависимости Y21ПР от UГ при значениях RЭ, равных 12 Ом,  24 Ом  и 51 Ом (переключатель S2 в положениях 3, 2 и 1 соответственно). Исследование провести при значении постоянной составляющей эмиттерного тока IЭ = 1 мА. Построить на одном чертеже графики зависимостей Y21ПР от UГ  для значений RЭ, равных 0 Ом, 12 Ом,  24 Ом  и 51 Ом. Определить значения UГ ОПТ

  2.5.3 Исследовать эффективность преобразования по высшим гармоникам напряжения гетеродина.

Для этого рассчитать значения частот сигнала fС, колебания которых совместно с гармониками (q = 1, 2, 3) выбранной частоты гетеродина fГ образуют продукты преобразования с частотой fПР, равной значению fПЧ, т. е. 

FПР = | q*fГfС | = 465 кГц . 

Устанавливая на генераторе колебания частот fС, соответствующих преобразованию по 2-й и 3-й гармоникам гетеродина, снять зависимости Y21ПР от UГ . Условия измерения те же, что и в п. 2.5.2.1. Построить графики зависимостей Y21ПР от UГ при q = 2, 3 на том же чертеже, что и при q = 1 (п. 2.5.2.1). 

2.5.4 Исследование дополнительных каналов приема и интерференционных свистов в преобразователе частоты.

2.5.4.1 Исследовать интенсивность дополнительных каналов приема.

Установить fГ как в п. 2.5.2.1 , а UГ  = UГ ОПТ , RЭ = 0 Ом. Для установленной частоты гетеродина рассчитать частоты экстремумов резонансной характеристики преобразователя: 

FК = |(q*fГ / s) ± (fПЧ /s)|      

соответствующих s = 1, 2  и  q = 0, 1, 2, 3.

Не изменяя частоты гетеродина, поочередно подавать на сигнальный вход преобразователя колебания с частотами fК. При каждой настройке небольшим изменением частоты генератора Г1 добиваться максимального значения выходного напряжения UВЫХ в КТ7 и записывать это значение.

Провести исследование для всех рассчитанных частот fК. Результаты исследования оформить в виде таблицы.

2.5.4.2 По результатам проведенных исследований построить резонансные характеристики преобразователя частоты совместно с измерительным трактом ПЧ. Резонансная характеристика представляет частотную зависимость нормированных значений UВЫХ. Нормирование проводится к значению выходного напряжения при основной настройке (s = 1,  q = 1). На характеристиках следует указать значения s и q, соответствующие каждой настройке, на оси частот отметить положение частоты гетеродина и ее гармоник.

2.5.4.3  Проверить свистящие точки настройки (рисунок 2.4).

 

Рисунок 2.4 – Проверка свистящих точек настройки 

На панели громкоговорителя (правая панель лабораторной установки) тумблер «Радиоприемник – УЗЧ» установить в нижнее положение, тумблер «Динамик – RЭКВ» установить в верхнее положение. Регулятор усиления УЗЧ на панели «Исследование преобразователя частоты» установить в крайнее правое положение.

Рассчитать при s = 2, 3, 4  и  q = 1, 2  частоты свистящих точек настройки и соответствующие им значения частоты гетеродина 

fСВ = fПЧ * (q ± 1) / (sq) ,        

 fГ  = fСВ + fПЧ. 

Установить режим преобразователя частоты: UС = 30 мВ, UГ = UГ ОПТ. Последовательно устанавливая частоты генераторов Г1 и Г2 равными рассчитанным значениям fСВ и fГ  и изменяя в небольших пределах одну из этих частот, прослушать в громкоговорителе свисты. (Контроль частоты генераторов Г1 и Г2 осуществлять поочередно переключая тумблер «ВХОД1 – ВХОД2» частотомера).

2.5.4.4 Выбрать одно из рассчитанных значений fСВ. Настроить генераторы Г1 и Г2 на fСВ и fГ соответственно.

Изменить частоту одного из генераторов на DF = 3 кГц.

Установить на слух, соответствует ли частота слышимого звука значению

DF = 3 кГц .

Определить с помощью осциллографа частоту переменного напряжения в КТ8.

            2.5.4.5 При настройке на частоту fСВ ± DF уменьшать уровень сигнала до тех пор, пока слышимость свиста станет пренебрежимо малой. Зафиксировать это значение входного напряжения. Повторить эту операцию для fСВ  с другими значениями s и q . Сделать выводы о влиянии уровня сигнала на интенсивность свистов при различных значениях s

            2.6 Отчет должен содержать: 

         - принципиальную схему преобразователя частоты;

         - резонансную характеристику измерительного тракта;

         - таблицы и графики экспериментальных данных;

         - выводы, к которым пришли, сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими. 

2.7 Контрольные вопросы 

2.7.1 Как происходит преобразование частоты?

2.7.2 Какой физический смысл имеет обратное преобразование частоты?

2.7.3 Чем отличается частотные характеристики преобразователя, работающего в линейном по сигналу режиме, от нелинейного?

2.7.4 Какими мерами ослабляется действие помех по побочным каналам приема?

2.7.5 Нарисуйте принципиальную схему транзисторного преобразователя частоты на полевом транзисторе и биполярном транзисторе, поясните принцип его работы? 

3 Лабораторная работа №3. Исследование систем АРУ приемника

3.1 Цель  работы

 Изучить принципы построения систем автоматической регулировки усиления (АРУ) приемников, экспериментально исследовать инерционную систему АРУ, сопоставить результаты с теоретическими сведениями о системах АРУ. 

3.2 Описание  лабораторного макета         

Исследуемый макет представляет собой усилитель промежуточной частоты (УПЧ) приемника с амплитудным детектором и системой АРУ (рисунок 3.1). Регулировка усиления осуществляется изменением режима по постоянному току транзисторов УПЧ. При выключенной системе АРУ в режиме ручной регулировки усиления (переключатель S2 в положении “РРУ”) для этой цели служит потенциометр «РРУ», выведенный на переднюю панель. Значение напряжения регулировки усиления, подаваемого на каскады УПЧ, отображается в вольтах на цифровом индикаторе измерителя Р1, расположенного на панели №4 лабораторной установки.

 

 

Рисунок 3.1 – Внешний вид лицевой панели сменного блока

«Исследование систем АРУ»   

            С выхода УПЧ (гнездо КТ3) усиленный сигнал подается на амплитудный детектор. Продетектированный сигнал (гнездо КТ5) поступает на усилитель постоянного тока (УПТ) системы АРУ. Коэффициент усиления УПТ зависит от положения переключателя S5. К выходу УПТ (КТ6) подключен однозвенный фильтр низкой частоты (ФНЧ), постоянная времени которого t зависит от положения переключателя S3 и равна 0.01с или 5 мкс. Первое значение типично для инерционных систем АРУ приемников радиосвязи с амплитудной модуляцией. Второе значение отражает ситуацию, когда постоянная времени ФНЧ выбрана неправильно и действие системы АРУ приводит к искажению закона модуляции АМ сигнала.

          При включенной системе АРУ (переключатель S2 в положении АРУ) с ростом сигнала на входе УПЧ (гнездо КТ2) возрастает постоянное напряжение на выходе детектора. Это напряжение усиливается УПТ и через ФНЧ воздействует на транзисторы УПЧ, уменьшая его коэффициент усиления. С помощью переключателя S4 можно включить задержку срабатывания АРУ.

          Структурная схема лабораторного макета включает также генератор прямоугольных импульсов (ГИ) и амплитудный модулятор АМ. При подаче на КТ1 немодулированного синусоидального напряжения ПЧ и при включенном ГИ (тумблер S1 в положении ВКЛ) на вход УПЧ поступает напряжение промежуточной частоты с прямоугольным законом модуляции. Именно данный закон модуляции позволяет более наглядно продемонстрировать влияние инерционности системы АРУ на форму сигнала при различных величинах постоянной времени фильтра низкой частоты.

          Для выполнения лабораторной работы используются встроенные измерительные приборы лабораторной установки:

     - измеритель Р1, расположенный на панели №4, отображающий в вольтах значение напряжения регулировки усиления;

          - генератор ВЧ, расположенный на панели №2;

     - генератор НЧ, расположенный на панели №2;

     - вольтметр, расположенный на панели №4.

Дополнительными приборами, необходимыми для проведения работы, являются:

     - двухлучевой (двухканальный) осциллограф;

     - милливольтметр переменного напряжения.

3.3 Домашнее задание 

3.3.1 Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе:    [1, с.237¸253]; [2, с.373¸385].

           3.3.2 Подготовьте заготовку отчета. 

3.4 Рабочее задание 

3.4.1 Определение максимального коэффициента усиления тракта.

3.4.2 Снятие регулировочной характеристики.

3.4.3 Определить коэффициент усиления УПТ.

         3.4.4 Снять и построить амплитудную характеристику УПЧ.

          3.4.5 Определить значения входных уровней, начиная с которых возникает искажение АМ  сигнала. 

3.5 Порядок выполнения работы 

3.5.1 Определить    максимальное     значение коэффициента усиления УПЧ (рисунок 3.2)

К УПЧ макс = Uвых УПЧ  / Uвх УПЧ. 

Генератор импульсов выключен.

Система АРУ выключена (S2 в положении РРУ).

Включить генератор ВЧ на панели №2.

Установить частоту генератора ВЧ fген » 455 кГц.

Установить на выходе генератора ВЧ немодулированное напряжение (М=0 %). Для этого необходимо, чтобы напряжение на выходе НЧ генератора было равно 0 В.

Установить выходное напряжение ВЧ генератора Uвых ген = Uвх УПЧ  »5 мВ

 (-46 дБ В).

Для этого необходимо подать напряжение на вход УПЧ с выхода генератора «-40 дБ» и на шкале индикатора уровня ВЧ с помощью регулятора «Уровень ВЧ» установить стрелку на значение «-6 дБ»

Напряжение на выходе УПЧ (в КТ3) измеряется внешним вольтметром

Напряжение РРУ выставляется таким образом, чтобы усиление УПЧ было максимальным.

 

 

Рисунок 3.2 – Определение максимального коэффициента усиления УПЧ

3.5.2 Снять регулировочную характеристику УПЧ (зависимость коэффициента усиления УПЧ КУПЧ от величины напряжения регулирования Uрег).

Для этого необходимо подать на вход УПЧ (КТ2) немодулированное переменное напряжение Uвх УПЧ »5 мВ, изменять потенциометром РРУ напряжение регулирования от 0 до 12 В (фиксировать значения Uрег по показаниям измерителя Р1) и фиксировать Uвых УПЧ в КТ3. На основании результатов эксперимента рассчитать и построить график зависимости КУПЧ  от Uрег.  

Т а б л и ц а 3.1

Uрег , В

0

1

2

3

12

Uвых УПЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

К= Uвых УПЧ /Uвх УПЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 3.5.3 Определить коэффициент усиления УПТ КУПТ при различных положениях переключателя S5 (рисунок 3.3)

 

КУПТ = U вых УПТ / U вх УПТ.

 

 

Рисунок 3.3 - Определение коэффициента усиления УПТ 

Для проведения измерений необходимо на вход УПЧ подать модулированное напряжение промежуточной частоты порядка 5 мВ. Модуляция ВЧ генератора осуществляется напряжением низкой частоты, подаваемым от НЧ генератора, расположенного на панели №2. Глубина модуляции зависит от величины напряжения НЧ.

Установить максимальное усиление УПЧ.

Тумблер S4 «ЗАДЕРЖКА АРУ» установить в положение ВЫКЛ.

Включить питание НЧ генератора. Установить его частоту порядка 1000 Гц.

Наблюдать на экране осциллографа напряжение в КТ3.

Изменяя выходное напряжение НЧ генератора регулятором «Uвых», добиться глубины модуляции порядка М=50 %.

Затем:

а) изменяя глубину модуляции и усиление УПЧ, добиться напряжения низкой частоты на входе УПТ (в КТ5) порядка  10 - 20  мВ.

Записать величину U вх УПТ;

б) измерить напряжение низкой частоты на выходе УПТ (в КТ6) при различных положениях (К1, К2, К3) переключателя S5 УСИЛЕНИЕ УПТ. Измерение производится вольтметром панели №4 в режиме «НЧ». 

Т а б л и ц а 3.2

Положение переключателя S5

К1

К2

К3

U вых УПТ , В   в КТ6

 

 

 

КУПТ= U вых УПТ/ U вх УПТ

 

 

 

 3.5.4 Снять и построить амплитудную характеристику УПЧ (зависимость Uвых от Uвх) при разомкнутой петле АРУ и максимальном усилении УПЧ (схема соединений на рисунке 3.2).

Переключатель S2 - в положении «РРУ».

Генератор НЧ выключен  (М=0 %).

Переменным резистором РРУ установить максимальное напряжение РРУ.

В КТ3 измерять напряжение на выходе УПЧ.

Затем изменять выходное напряжение ВЧ генератора от 0,1 мВ до 60 – 100 мВ .

Величина напряжения на выходе ВЧ генератора, выраженная в дБ В, определяется алгебраической суммой показаний индикатора УРОВЕНЬ ВЧ и ослаблением, указанным рядом с соответствующим разъемом ВЧ генератора. (Например, напряжение снимается с разъема «-40 дБ», показания индикатора УРОВЕНЬ ВЧ «-12 дБ», значит, с выхода ВЧ генератора снимается напряжение –52 дБВ или 2,51 мкВ). Таблица перевода значений уровня напряжения из относительных единиц в абсолютные приведена в приложении А.

Величины напряжений в КТ2 и КТ3 фиксировать в таблице. 

Т а б л и ц а 3.3

Uвх УПЧ , дБВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвх УПЧ , мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвых УПЧ , мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 По полученным данным построить зависимость Uвых УПЧ  = f(Uвх УПЧ).  

3.5.5 Снять и построить амплитудную характеристику УПЧ (зависимость Uвых от Uвх) при замкнутой петле АРУ: переключатель S2 установить в положение АРУ.

В остальном методика та же, что в п.3.5.4.

Измерения проводить при различных положениях переключателей S4 и S5.

Т а б л и ц а 3.4

Uвх УПЧ , дБВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвх УПЧ , мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uвых УПЧ , мВ

Задержка АРУ выкл

К1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка АРУ выкл

К2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка АРУ выкл

К3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка АРУ вкл

К1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка АРУ вкл

К2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задержка АРУ вкл

К3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 По полученным данным построить зависимости Uвых УПЧ = (Uвх УПЧ) в тех же координатных осях, что и  в п.3.5.4.

Провести оценку эффективности системы АРУ. Для этого определить изменение уровня выходного  сигнала  (в децибелах)  при увеличении  входного на 50дБ относительно Uвх УПЧ = -60дБВ.

          3.5.6 Определить значения входных уровней, начиная с которых возникает искажение АМ  сигнала (рисунок 3.4).

 

 

Рисунок 3.4 – Определение входных уровней, при которых возникают

искажения АМ сигнала 

Для проведения измерений необходимо на вход УПЧ подать модулированное напряжение промежуточной частоты порядка 5 мВ. Модуляция ВЧ генератора осуществляется напряжением низкой частоты, подаваемым от НЧ генератора, расположенного на панели №2. Глубина модуляции зависит от величины напряжения НЧ.

Установить максимальное усиление УПЧ.

Установить переключатель S3 в положение «t1».

Включить питание НЧ генератора. Установить его частоту порядка 1000 Гц.

Наблюдать на экране осциллографа напряжение в КТ3.

Изменяя выходное напряжение НЧ генератора регулятором «Uвых», добиться глубины модуляции порядка М=50 %.

            Для трех случаев:

      - РРУ;

      - АРУ с задержкой при К3;

      - АРУ без задержки при К3.

Определить максимальные значения входного напряжения Uвх УПЧ, при которых становятся заметны на глаз искажения огибающей выходного сигнала в КТ3 и на выходе амплитудного детектора (в КТ4).

Оценить увеличение динамического диапазона тракта при использовании системы АРУ.           

            3.6 Отчет должен содержать: 

         - принципиальную схему систем исследования АРУ;

         - таблицы и графики результатов;

         - осциллограммы влияния постоянной времени ФНЧ на работу системы АРУ;

            - выводы, к которым пришли, сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими. 

3.7 Контрольные вопросы 

3.7.1 Каковы назначения и виды регулировок?

3.7.2 Нарисуйте структурные схемы обратной, прямой и комбинированной АРУ и проведите их сравнительный анализ.

3.7.3 Каковы структурная схема и назначение элементов цепи АРУ?

3.7.4 Каковы назначения и схема фильтра в цепи АРУ?

3.7.5 Почему в обратной АРУ принципиально нельзя получить идеальную характеристику регулирования?

4 Лабораторная работа №4. Изучение принципа работы супергетеродинного приемника АМ сигналов 

4.1 Цель работы

Ознакомиться с принципом работы супергетеродинного приемника АМ сигналов и его основных узлов. Приобрести практические навыки определения параметров и снятия характеристик радиовещательного приемника.

4.2 Описание  лабораторного макета 

         Лабораторный макет (рисунок 4.1) выполнен в виде сменного блока и позволяет в комплексе с контрольно-измерительной аппаратурой измерять параметры и наблюдать форму сигналов в различных точках радиоприемника. Функциональная схема макета нанесена на его  верхней панели,  на которой также  расположены разъемы для подключения  контрольно-измерительной  аппаратуры,  органы регулировки и коммутации:

1. Ручка  регулировки  частоты гетеродина «НАСТРОЙКА».

2. Выключатель гетеродина.

3. Выключатель АРУ.

4. Ручка  регулировки  выходного напряжения УЗЧ «ГРОМКОСТЬ».

 

 

Рисунок 4.1 – Лицевая панель сменного блока «Изучение принципа работы супергетеродинного приемника АМ Сигналов» 

В качестве источника АМ радиосигнала при проведении измерений может быть использован генератор ВЧ, расположенный в блоке №2 лабораторной установки. Генератор ВЧ перестраивается по частоте в трех поддиапазонах, имеет встроенный индикатор частоты. Выходное напряжение генератора равно 1 В на гнезде «0 дБ» при установке стрелки индикатора уровня ВЧ на деление 0 дБ (без нагрузки). Амплитудная модуляция осуществляется напряжением НЧ, подаваемым от генератора НЧ, расположенного на этой же панели установки. Глубина модуляции определяется визуально с помощью осциллографа.

При необходимости может быть использован внешний генератор ВЧ (рекомендуется Г4-102).

В блоке №4 лабораторной установки расположен частотомер, имеющий два коммутируемых входа. Один вход предназначен для измерения частоты напряжения на выходе гетеродина. Второй вход целесообразно использовать для измерения частоты напряжения в случае использования внешнего генератора ВЧ.

Выход приемника посредством переключателя (расположен на панели №5 лабораторной установки) соединяется либо с громкоговорителем, либо с резистором RН, являющимся эквивалентом нагрузки.

           Обязательными дополнительными приборами, необходимыми для проведения работы, являются:

     - двулучевой (двухканальный) осциллограф;

     - милливольтметр переменного напряжения.

      В процессе проведения работы следует учесть следующее:

1. Макет  не  предназначен  для  приема  радиовещательных станций, а служит для чисто учебных целей.

2. Приемник  имеет  узкий  диапазон перестройки. Средняя частота настройки приемника составляет 800 кГц. Промежуточная частота равна 455 кГц.

3. Величины напряжений на разъемах макета могут  не соответствовать реально существующим  в схеме  приемника, поскольку принципиальная схема макета построена  таким образом, чтобы подключение  контрольно-измерительной  аппаратуры  не вызывало заметного изменения параметров самого радиоприемника.

4. Большинство измерений следует проводить при выключенном громкоговорителе (переключатель на панели №5 – в положении RЭКВ.) Включение громкоговорителя допускается на короткое время при настройке приемника.

4.3 Домашнее задание 

         4.3.1   Изучите    основные    вопросы   темы   по   конспекту   лекций   и   

литературе [1, с.25-32, с. 273-277].

           4.3.2  Подготовьте заготовку отчета. 

4.4 Рабочее задание 

4.4.1 Осциллографировать напряжения в контрольных точках макета радиоприемника.

4.4.2 Снять амплитудно-частотную характеристику входной цепи.

4.4.3 Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя промежуточной частоты.

4.4.4 Настроить радиоприемник на частоту сигнала.

         4.4.5 Определить избирательность приемника по зеркальному сигналу.

           4.4.6 Определить избирательность приемника по соседнему каналу. 

4.5 Порядок выполнения работы 

4.5.1 Осциллографировать напряжения в контрольных точках макета радиоприемника.

4.5.1.1 Произвести соединения согласно рисунку  4.2.

Подключить вход I осциллографа к выходу генератора НЧ «0 дБ».Подключить вход II осциллографа к выходу генератора ВЧ «0 дБ». Режим синхронизации осциллографа – по входу I. Длительность развертки 0,2 мс/дел. Коммутатор входов осциллографа установить в положение, соответствующее визуализации напряжения, подаваемого на вход II.

4.5.1.2 Тумблер «АРУ» установить в положение «ВКЛ». Тумблер включения гетеродина установить в положение «ВКЛ». В качестве нагрузки радиоприемника подключить громкоговоритель. Регулятор «громкость» установить в среднее положение.

4.5.1.3 Установить требуемые параметры выходного напряжения генератора ВЧ в следующем порядке:

- частота 800,0 кГц (диапазон II генератора ВЧ);

- напряжение на выходе «-20 дБ» 10 мВ (установить с помощью внешнего вольтметра);

- частота модуляции 1000 Гц (диапазон II генератора НЧ);

- глубина модуляции 50 % (установить визуально с помощью осциллографа. Глубина модуляции изменяется при изменении выходного напряжения генератора НЧ). По показаниям вольтметра генератора НЧ записать величину напряжения UНЧ 50%, соответствующую глубине модуляции 50 %.

 

Рисунок 4.2 – Схема соединения элементов лабораторной установки для проведения осцилографирования напряжений в контрольных точках лабораторного макета

 4.5.1.4 Вход II осциллографа подключить к выходу гетеродина (КТ3). Осциллографировать напряжение в КТ3. Режим синхронизации осциллографа – по входу II. Длительность развертки 0,2 мкс/дел.

4.5.1.5 Вход II осциллографа подключить к выходу УПЧ (КТ5). Выход гетеродина соединить с входом частотомера на панели № 4. Настроить гетеродин так, чтобы в громкоговорителе прослушивался неискаженный тон частотой 1000 Гц. (Частота настройки гетеродина - приблизительно 1255 кГц).

Осциллографировать напряжение в КТ5. Режим синхронизации осциллографа – по входу I. Длительность развертки 0,2 мс/дел.

Убедиться в пропадании сигнала при отклонении частоты гетеродина от 1255 кГц на ± 20 кГц. Восстановить настройку гетеродина.

4.5.1.6 Вход II осциллографа подключить к выходу детектора (КТ5). Осциллографировать напряжение в КТ5. Режим синхронизации осциллографа – по входу I. Длительность развертки 0,2 мс/дел.

4.5.1.7 Вход II осциллографа подключить к выходу УЗЧ (КТ6). Осциллографировать напряжение в КТ6. Режим синхронизации осциллографа – по входу I. Длительность развертки 0,2 мс/дел. 

4.5.2 Снятие амплитудно-частотной характеристики входной цепи.

4.5.2.1 Проверить частоту настройки гетеродина - 1255 кГц. Выключить гетеродин. После этого положение ручки «НАСТРОЙКА» не изменять.

4.5.2.2 Произвести переключения согласно рисунка 4.3.

4.5.2.3 Установить параметры выходного напряжения генератора ВЧ:

- частота 800,0 кГц (диапазон II генератора ВЧ);

- глубина модуляции 0 % (Установить визуально с помощью осциллографа. Глубина модуляции изменяется при изменении выходного напряжения генератора НЧ);

- выходное напряжение генератора 500 мВ (установить с помощью милливольтметра). В дальнейшем при выполнении п.2 величину выходного напряжения генератора ВЧ не менять!

 

 

Рисунок 4.3 – Схема соединения элементов лабораторной установки для снятия АЧХ входной цепи

 4.5.2.4 Изменяя частоту генератора ВЧ в пределах поддиапазона II, снять зависимость напряжения на выходе входной цепи от частоты генератора (амплитудно - частотная характеристика (АЧХ) входной цепи) и заполнить таблицу 4.1.

            Т а б л и ц а 4.1

Частота генератора, кГц

 

 

 

 

Напряжение на выходе входной цепи Uвых, мВ при Uвх = 500 мВ

 

 

 

 

Нормированное напряжение на выходе входной цепи, Uвых / Uвых.макс.

 

 

 

 

При снятии АЧХ необходимо провести не менее 10 измерений на различных рационально выбранных частотах в пределах указанного диапазона. В таблицу обязательно должны быть занесены результаты измерения на резонансной частоте ВЦ. Величина Uвых.макс. соответствует максимальному значению напряжения, из занесенных во вторую строку таблицы.

По данным, занесенным в первую и третью строки таблицы, построить график АЧХ входной цепи. На графике показать полосу пропускания ∆fвц по уровню 0,707 .

4.5.2.5 По вышеприведенной методике снять АЧХ ВЦ при положениях ручки «НАСТРОЙКА», соответствующих частотам гетеродина 1200 кГц и 1310 кГц. Графики АЧХ ВЦ  построить в тех же координатных осях, что и предыдущий. Сравнить графики, сделать необходимые выводы.

4.5.3 Снятие амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты.

4.5.3.1 Произвести соединения согласно рисунку 4.4. При снятии АЧХ УПЧ гетеродин должен быть выключен, АРУ должна быть выключена.

На вход УПЧ с выхода генератора ВЧ подать немодулированное напряжение 10 мВ частотой 435 кГц – 475 кГц. Величину напряжения проконтролировать с помощью милливольтметра. Во время проведения измерений выходное напряжение генератора поддерживать постоянным.

 

 

Рисунок 4.4 – Схема соединения элементов лабораторной установки

 для снятия АЧХ УПЧ 

4.5.3.2 Изменяя частоту генератора в диапазоне частот от 440 кГц до 470 кГц, снять зависимость напряжения на выходе УПЧ от частоты генератора и заполнить таблицу 4.2. 

Т а б л и ц а 4.2

Частота генератора, кГц

 

 

 

 

Напряжение на выходе УПЧ Uвых, мВ при Uвх = 10 мВ

 

 

 

 

Нормированное напряжение на выходе УПЧ, Uвых / Uвых.макс.

 

 

 

 

 4.5.3.3 По данным таблицы 4.2 построить график нормированной АЧХ УПЧ. На графике показать полосу пропускания ∆fупч 0,707.

4.5.4  Настройка радиоприемника на частоту сигнала.

4.5.4.1 Произвести соединения согласно рисунку 4.5. Гетеродин включить, АРУ включить, громкоговоритель включить, регулятор «ГРОМКОСТЬ» установить в среднее положение.

4.5.4.2 Установить требуемые параметры выходного напряжения генератора ВЧ в следующем порядке:

- частота 800,0 кГц (диапазон II генератора ВЧ);

- напряжение на выходе «-40 дБ» 1,0 мВ (установить с помощью внешнего вольтметра);

- частота модуляции 1000 Гц (диапазон II генератора НЧ);

- глубина модуляции 50 % (установить UНЧ 50%).

4.5.4.3 Изменяя частоту гетеродина, настроить приемник по  наличию звука в динамике и изображению сигнала звуковой частоты на экране осциллографа (синхронизация по входу I, длительность развертки 0,2 мс/дел.). Записать частоту сигнала и гетеродина в таблицу 4.3.

Т а б л и ц а 4.3

Частота сигнала fс, кГц

Частота гетеродина fг, кГц

fг - fс, кГц

800,0

 

 

850,0

 

 

750,0

 

 

 

 

Рисунок 4.5 – Схема соединения элементов лабораторной установки для проверки соотношения частот при настройке приемника на частоту радиостанции

 4.5.4.4 Аналогично измерения для других частот сигнала, указанных в таблице. Занести полученные результаты в таблицу 3. Вычислить величину fг-fс и занести в таблицу 4.3. Сравнить полученные результаты с результатами п. 4.5.3.3. Сделать необходимые выводы.

 4.5.5 Снятие АЧХ радиоприемника вблизи частоты настройки.

4.5.5.1 Произвести соединения согласно рис. 4.6. Вольтметр перевести в режим измерения НЧ.

4.5.5.2 Установить параметры выходного напряжения генератора ВЧ как в п. 4.5.4.2.

4.5.5.3 Установить частоту гетеродина - 1255 кГц.

4.5.5.4 Изменяя частоту генератора в диапазоне частот от 780 кГц до 820 кГц, снять зависимость напряжения на выходе детектора от частоты генератора ВЧ и заполнить таблицу 4.4.

 

Т а б л и ц а 4.4

Частота генератора ВЧ, кГц

 

 

 

 

Напряжение на выходе детектора Uвых, мВ при Uвх = 1,0 мВ

 

 

 

 

Нормированное напряжение на выходе детектора, Uвых / Uвых.макс.

 

 

 

 

 4.5.5.5 По данным таблицы 4.4 построить график нормированной АЧХ приемника. На графике показать полосу пропускания ∆f0,707.

  

 

Рисунок 4.6 – Схема соединения элементов лабораторной установки для

снятия АЧХ радиоприемника 

4.5.6. Определение избирательности приемника по зеркальному каналу

4.5.6.1 Произвести соединения согласно рисунка 4.5. АРУ выключить, громкоговоритель включить, регулятор «ГРОМКОСТЬ» установить в среднее положение. Установить частоту гетеродина - 1255 кГц.

4.5.6.2 Установить параметры выходного напряжения генератора ВЧ в следующем порядке:

- частота 800,0 кГц (диапазон II генератора ВЧ);

- частота модуляции 1000 Гц (диапазон II генератора НЧ);

- глубина модуляции 50 % (установить UНЧ 50%);

- напряжение UС на выходе генератора ВЧ установить минимально возможным, при котором в КТ6 наблюдается неискаженное напряжение НЧ. (При необходимости переключиться на выход «-60 дБ»). Записать значение напряжения UС.

4.5.6.3 Подстроить приемник по  наличию звука в динамике и изображению сигнала звуковой частоты на экране осциллографа (синхронизация по входу I, длительность развертки 0,2 мс/дел.). Зафиксировать по экрану осциллографа наблюдаемое значение напряжения UНЧ.

4.5.6.4 Рассчитать частоту зеркального канала приема fзерк.

4.5.6.5 Установить параметры выходного напряжения генератора ВЧ в следующем порядке:

- частота fзерк (диапазон III генератора ВЧ);

- частота модуляции 1000 Гц (диапазон II генератора НЧ);

- глубина модуляции 50 % (установить UНЧ 50%);

- напряжение на выходе генератора ВЧ UЗЕРК установить таким, при котором в КТ6 наблюдается неискаженное напряжение НЧ, равное по величине UНЧ (как в п.4.5.6.3). Записать значение напряжения UЗЕРК. Убедиться в наличии звука в громкоговорителе.

4.5.6.6 Рассчитать значение избирательности приемника по зеркальному каналу

.

4.5.7 Ознакомиться с работой системы АРУ.

4.5.7.1 Произвести соединения согласно рисунка 4.5 АРУ выключить, громкоговоритель включить, регулятор «ГРОМКОСТЬ» установить в среднее положение. Установить частоту гетеродина - 1255 кГц.

4.5.7.2 Установить параметры выходного напряжения генератора ВЧ в следующем порядке:

- частота 800,0 кГц (диапазон II генератора ВЧ);

- частота модуляции 1000 Гц (диапазон II генератора НЧ);

- глубина модуляции 50 % (установить UНЧ 50%);

- напряжение UС на выходе генератора ВЧ установить минимально возможным, при котором в КТ6 наблюдается неискаженное напряжение НЧ. (При необходимости переключиться на выход «-60 дБ»). Записать значение напряжения UС1 .

4.5.7.3 Плавно повышая напряжение на выходе генератора, записать такое его значение UС2, при котором начинает искажаться форма синусоидального напряжения звуковой частоты на "КТ6".

4.5.7.4 Включить АРУ. Повышая напряжение на выходе генератора, записать такое его значение UС3, при котором начинает искажаться форма синусоидального напряжения звуковой частоты на выходе детектора (разъем "КТ6").

4.5.7.5 Сравнить величины UС1 , UС2 , UС3 . Сделать необходимые выводы. 

4.6 Отчет должен содержать: 

         - таблицы и графики экспериментальных данных;

         - выводы, к которым пришли, сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими. 

4.7 Контрольные вопросы 

4.7.1 Объяснить необходимость преобразования частоты сигнала в радиоприемнике. В чем состоит назначение входной цепи радиоприемника?

4.7.2 Почему УПЧ в радиоприемнике обладает узкой полосой пропускания?

4.7.3 Почему приемник прямого усиления обладает плохой:

         а) избирательностью;

         б) чувствительностью.

4.7.4 Как соотносятся между собой частота принимаемого радиоприемником сигнала и чистота зеркального канала?

4.7.5 В каких функциональных элементах радиоприемника осуществляется подавление зеркального сигнала?

4.5.6 Перечислите основные параметры радиоприемников и объясните их физическую сущность. 

5 Лабораторная работа №5. Исследование УПЧ

5.1 Цель работы

 Изучить принцип работы и основные характеристики усилителей промежуточной частоты.

5.2 Описание лабораторного макета

Лабораторный макет «Исследование УПЧ» выполнен в виде сменного блока установки по курсу «Радиоприемные устройства».

Макет включает в себя три усилителя промежуточной частоты, амплитудный детектор, цепи ручной регулировки усиления УПЧ, цепи коммутации (рисунок 5.1).

 

 

Рисунок 5.1 – Лицевая панель сменного блока «Исследование УПЧ»

Переключатель S1 – S3 «ВЫБОР УПЧ” позволяет изменять схему УПЧ. В положении 1 – УПЧ с парой расстроенных контуров в качестве фильтра; в положении 2 – УПЧ с твердотельным фильтром и широкой полосой пропускания; в положении 3 – УПЧ с твердотельным фильтром и узкой полосой пропускания. Средняя частота настройки всех УПЧ 455 кГц.

Высокочастотный сигнал поступает на вход макета через коаксиальные разъемы, обозначенные на лицевой панели КТ1 и КТ2. Усиленный сигнал можно наблюдать и измерять в КТ3.

Амплитудный детектор и УЗЧ позволяют контролировать огибающую АМ сигнала на выходе УПЧ. Низкочастотный сигнал снимается в КТ4.

Усиление УПЧ регулируется переменным резистором «РРУ». Контроль регулирующего напряжения осуществляется вольтметром постоянного напряжения в КТ5.

          При выполнении лабораторной работы, помимо исследуемого макета, используются высокочастотный генератор, частотомер, два милливольтметра переменного напряжения В1 и В2, вольтметр постоянного напряжения В3, генератор звуковых частот и осциллограф.

В процессе выполнения работы уровень сигнала на входе детектора устанавливается калиброванным аттенюатором высокочастотного генератора. Напряжение на входе УПЧ измеряется в КТ1 или КТ2 милливольтметром В1. Напряжение на выходе УПЧ можно измерить в КТ3 милливольтметром В2 или наблюдать с помощью осциллографа.

Генератор звуковых частот  используется при работе высокочастотного генератора в режиме внешней модуляции.

5.3 Домашнее задание 

         5.3.1   Изучите    основные    вопросы   темы   по   конспекту   лекций   и   

литературе [1], с.112-128, [2], с.159-195.

  5.3.2  Подготовьте заготовку отчета. 

5.4 Рабочее задание

5.4.1 Снятие амплитудно-частотных характеристик УПЧ.

5.4.2 Снятие регулировочной характеристики УПЧ.

5.4.3 Исследование линейных искажений сигнала, вносимых УПЧ.

5.5 Порядок выполнения работы 

5.5.1.1 Снятие амплитудно-частотных характеристик УПЧ.

Произвести соединения согласно рисунку 5.2.

 5.5.1.2 Снять АЧХ УПЧ1.

           Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 1.

           От ВЧ генератора на вход УПЧ подать немодулированное напряжение (генератор НЧ выключен) Uвх порядка 0,3 мВ – 3 мВ частотой 455 кГц.

            Записать величину Uвх.

Регулятор «РРУ» установить в положение, соответствующее максимальному усилению.

Изменять частоту генератора fГ от 400 кГц до 510 кГц и фиксировать величину напряжения на выходе УПЧ UвЫх.

Полученные данные занести в таблицу. Рассчитать коэффициент усиления УПЧ на разных частотах:

К(f) = UВЫХ / Uвх.

 

 

Рисунок 5.2 – Схема соединения аппаратуры для проведения измерений по пункту 5.4.1 – 5.4.2

Построить нормированную амплитудно-частотную характеристику УПЧ1. Определить по графику полосу пропускания УПЧ и прямоугольность АЧХ. 

Т а б л и ц а 5.1

fГ, кГц

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

510

UВЫХ, мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К(f) / К(f)МАКС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 5.5.1.3 Снять АЧХ УПЧ2.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 2.

Измерения и обработку результатов провести аналогично  п. 5.5.1.1.

5.5.1.4 Снять АЧХ УПЧ3.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 3.

Измерения и обработку результатов провести аналогично  п. 5.5.1.1.

5.5.1.5 Сравнить полученные результаты. Сделать необходимые выводы.

5.5.2 Снять регулировочную характеристику одного из УПЧ (по заданию преподавателя).

От ВЧ генератора на вход УПЧ подать немодулированное напряжение (генератор НЧ выключен) Uвх порядка 0,3 мВ – 3 мВ частотой 455 кГц.

Записать величину Uвх.

Изменять напряжение РРУ от минимального до максимального. Занести в таблицу значения UРРУ (по показаниям вольтметра В3) и UВЫХ (по показаниям милливольтметра В2).

Рассчитать коэффициент усиления УПЧ при различных UРРУ

Т а б л и ц а 5.2

UРРУ , В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UВЫХ , мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К / КМАКС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Построить нормированную характеристику регулирования усиления УПЧ. 

  5.5.3 Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ.

Линейные искажения тракта УПЧ – детектор – УЗЧ определяются неодинаковым воспроизведением различных модулирующих частот на выходе УЗЧ. Нормированный коэффициент передачи тракта для модулирующих (звуковых) частот

 КЗЧН = К * К  

             где  К - нормированный коэффициент передачи УПЧ для модулирующих  частот;

К - нормированный коэффициент передачи детектора и УЗЧ для модулирующих частот.

В этом случае К определяет линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 

К = КЗЧН / К

Измерения проводятся в три этапа:

- определяется К  для различных частот модуляции;

- определяется КЗЧН  для различных частот модуляции;

- определяется К  для различных частот модуляции. 

5.5.4 Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 1.

5.5.4.1 Подать на вход УПЧ модулированное напряжение заданных параметров.

Произвести соединения согласно рисунку 5.3.

 

 

Рисунок 5.3 – Схема соединения аппаратуры для установления модулированного напряжения с заданными параметрами

От ВЧ генератора на вход УПЧ подать немодулированное напряжение (генератор НЧ выключен) Uвх порядка 0,3 мВ – 3 мВ частотой 455 кГц.

Зафиксировать значение Uвх по показаниям милливольтметра В1.

Включить генератор НЧ. Установить частоту генератора 1000 Гц.

Изменяя напряжение на выходе НЧ генератора, с помощью осциллографа установить глубину модуляции ВЧ напряжения m=0,5.

Регулятор «РРУ» установить в положение, соответствующее максимальному усилению. 

  5.5.4.2 Определить КЗЧН для различных частот модуляции.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 1.

Изменять частоту модуляции F от 0,2 кГц до 20 кГц. С помощью вольтметра В2 фиксировать значения напряжения в КТ4. Полученные данные занести в таблицу.

Рассчитать КЗЧ  для каждой из частот модуляции.

Определить КЗЧН для каждой частоты модуляции. 

  5.5.4.3  Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 2.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 2.

Далее производить измерения и вычисления аналогично  п.п. 5.5.4.1 –5.5.4.2 

  5.5.4.4  Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 3.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 3.

Далее производить измерения и вычисления аналогично  п.п. 5.5.4.1 –5.4.4.2 

Т а б л и ц а 5.3

F, кГц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UКТ4, мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЗЧ  = UКТ4 / m Uвх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЗЧН = КЗЧ / КЗЧ МАКС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U*КТ4, мВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К2 = U*КТ4 / UКТ3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К = К2 / К2 МАКС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К = КЗЧН / К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  5.5.4.5  Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 2.

            Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 2.

Далее производить измерения и вычисления аналогично  п.п. 5.5.4.1 –5.5.4.2

5.5.4.6  Исследовать линейные искажения сигнала, вносимые УПЧ 3.

Переключатель «ВЫБОР УПЧ» установить в положение 3.

Далее производить измерения и вычисления аналогично  п.п. 5.5.4.1 –5.5.4.2 

5.6 Отчет должен содержать: 

         - таблицы и графики экспериментальных данных;

         - выводы, к которым пришли, сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими. 

5.7 Контрольные вопросы 

5.7.1 Назовите основные качественные показатели УПЧ.

5.7.2 Поясните принципы построения УПЧ с распределенной и сосредоточенной избирательностью.

5.7.3 Укажите достоинства и недостатки УПЧ с распределенной и сосредоточенной избирательностью.

5.7.4 Нарисуйте принципиальную схему УПЧ с двумя связанными контурами.

5.7.5 Укажите достоинства и недостатки УПЧ с двумя связанными контурами.

5.7.6 Опишите способы формирования необходимых АЧХ И ФЧХ в УПЧ с распределенной избирательностью.

5.7.7 Опишите основные типы ФСИ, применяемых в УПЧ. 

6 Лабораторная работа №6. Исследование частотных детекторов 

6.1  Цель работы 

Изучить принципы построения частотных детекторов, экспериментально исследовать процесс детектирования ЧМ - сигналов на основе:

-преобразования изменения частоты колебания в изменение амплитуды с последующим детектированием с помощью амплитудного детектора;

-преобразования изменения частоты колебания в изменение фазы с последующим детектированием с помощью фазового детектора. 

6.2. Описание лабораторного макета 

            Лабораторный макет «Исследование частотных детекторов» выполнен в виде сменного блока установки по курсу «Радиоприемные устройства» (рисунок 6.1).

 

 

Рисунок 6.1 – Внешний вид блока «Исследование частотных детекторов»

Макет включает в себя ВЧ генератор с возможностью осуществления частотной модуляции  и три схемы частотных детекторов (ЧД).

ВЧ генератор в контрольной точке КТ3 формирует частотно-модулированное (ЧМ) синусоидальное напряжение с регулируемым индексом модуляции и амплитудой Uс. Частота генерации fс регулируется в диапазоне 2200-2900 кГц переменным резистором ЧАСТОТА. Амплитуда Uс ЧМ напряжения регулируется переменным резистором АМПЛ. Индекс частотной модуляции зависит от величины поданного на КТ1 модулирующего напряжения низкой частоты Uм  от генератора НЧ (рекомендуемый диапазон  напряжений 0,1 В – 0,5 В).

          Макет содержит детекторы, выполненные на основе:

     - расстроенного контура и диодного детектора (детектор № 1);

     - дробного частотного детектора (детектор № 2);

       - фазового детектора с одиночным контуром (детектор №3).

Переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА (S1 – S3) служит для подключения той или иной схемы детектора.

В схемах детекторов № 1 и 3 имеется возможность подключения параллельно колебательному контуру резисторов с помощью независимого переключателя R1-R2.

Постоянная составляющая напряжения с выхода детектора через переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА подается на КТ4 и отображается в вольтах на цифровом индикаторе измерителя Р2, расположенного на панели №4 лабораторной установки.

          Для выполнения лабораторной работы также используются:

     - генератор НЧ, расположенный на панели №2 лабораторной установки. Используется для модуляции напряжения ВЧ генератора;

- измеритель Р1, расположенный на панели №4, отображающий в вольтах напряжение смещения на варикапе ВЧ генератора;

     - частотомер, расположенный на панели №4, необходимый для контроля частоты ВЧ генератора.

     - вольтметр, расположенный на панели №4, необходимый для измерения величины НЧ напряжения на выходе детектора. Используется в режиме «НЧ».

         Дополнительным прибором, необходимым для проведения работы, является двухлучевой (двухканальный) осциллограф.

6.3. Домашнее задание 

         6.3.1   Изучите    основные    вопросы   темы   по   конспекту   лекций   и    литературе [1, с.205-227], [2, с.319-335].

         6.3.2  Подготовьте заготовку отчета. 

6.4 Рабочее задание 

6.4.1Снять детекторные характеристики частотного детектора на основе расстроенного контура (детектор № 1).

6.4.2 Снять детекторные характеристики дробного частотного детектора (детектор № 2).

6.4.3 Снять детекторные характеристики частотного детектора на основе фазового детектора (детектор №3).

6.4.4 Наблюдать и анализировать искажения сигнала на выходе детекторов.

6.4.5 Снять частотные характеристики детекторов.

6.4.6 Сравнить коэффициенты передачи детекторов. 

6.5 Порядок выполнения работы 

6.5.1 Снять модуляционную характеристику ВЧ генератора (зависимость частоты синусоидального напряжения на выходе генератора от напряжения смещения варикапа).

Произвести соединения согласно рисунку 6.2. Развертку осциллографа синхронизировать по входу 1.

Ручкой «Частота» изменять напряжение смещения на варикапе ВЧ генератора от минимального до максимального. Напряжение смещения отображается в вольтах  цифровым индикатором измерителя Р1. Частота генератора определяется частотомером. 

Результаты измерений занести в таблицу.

Построить зависимость  fс = f (Uсм). По графику определить девиацию частоты генератора при различных напряжениях смещения и амплитудах НЧ напряжения на варикапе (по заданию преподавателя).

На экране осциллографа наблюдать осциллограмму напряжения на выходе ВЧ генератора (в КТ3).

6.5.2 Снять детекторную характеристику частотного детектора на основе расстроенного контура (детектор № 1). Для этого получить зависимость постоянной составляющей U= на выходе частотного детектора от изменения частоты сигнала при отсутствии модуляции (Uм = 0).

Установить переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА в положение 1.

 

 

Рисунок 6.2 – Схема соединений для снятия характеристики ВЧ генератора 

Переменным резистором ЧАСТОТА изменять частоту напряжения на выходе ВЧ генератора fс в пределах 2200-2900 кГц, при этом фиксировать величину U= в КТ4 по показаниям индикатора измерителя Р2.

Провести измерения для двух величин добротности Q резонансного контура детектора: подключен резистор R1 (Q1); подключен резистор R2 (Q2).

Результаты измерений занести в таблицы. Построить детекторные характеристики Uвых=f (fс) для различных Q. Определить частоты максимально линейных участков детекторной характеристики (возрастающего fср1 и убывающего fср2).

Снять детекторную характеристику дробного частотного детектора (детектор № 2). Для этого получить зависимость постоянной составляющей U= на выходе частотного детектора от изменения частоты сигнала при отсутствии модуляции (Uм = 0).

Установить переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА в положение 2.

Переменным резистором ЧАСТОТА изменять частоту напряжения на выходе ВЧ генератора fс в пределах 2200-2900 кГц, при этом фиксировать величину U= в КТ4 по показаниям индикатора измерителя Р2.

Результаты измерений занести в таблицу. Построить детекторную характеристику Uвых=f (fс).

Определить среднюю fср  частоту на максимально линейном участке детекторной характеристики.

Снять детекторную характеристику фазового детектора с одиночным контуром (детектор №3). Для этого получить зависимость постоянной составляющей U= на выходе частотного детектора от изменения частоты сигнала при отсутствии модуляции (Uм = 0).

Установить переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА в положение 3.

Переменным резистором ЧАСТОТА изменять частоту напряжения на выходе ВЧ генератора fс в пределах 2200-2900 кГц, при этом фиксировать величину U= в КТ4 по показаниям индикатора измерителя Р2.

Провести измерения для двух величин добротности Q резонансного контура детектора: подключен резистор R1 (Q1); подключен резистор R2 (Q2).

Результаты измерений занести в таблицы. Построить детекторные характеристики Uвых=f (fс) для различных Q.

Определить среднюю fср  частоту на максимально линейном участке детекторной характеристики.

6.5.3 Наблюдать низкочастотный сигнал на выходе детектора. Оценить искажения низкочастотного сигнала на выходе детектора при отклонении значения fс  от fср  для данного вида детектора.

Произвести соединения согласно рисунку 6.3. Развертку осциллографа синхронизировать по входу 2.

          Установить переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА в положение 1.

          Установить переменным резистором ЧАСТОТА частоту ВЧ генератора, равную fср для данного вида детектора. Переменный резистор «Ампл.» установить в крайнее положение по часовой стрелке.

          Установить частоту генератора НЧ 1000 Гц. Установить напряжение на выходе генератора НЧ максимально возможным в пределах  Uм = 100 – 500 мВ таким образом, чтобы напряжение низкой частоты UW  на выходе детектора (в КТ4), наблюдаемое на экране осциллографа, имело вид неискаженной синусоиды.

 

Рисунок 6.3 – Схема соединений для наблюдения НЧ сигнала на выходе детектора

Установить частоту генератора НЧ 1000 Гц. Установить напряжение на выходе генератора НЧ максимально возможным в пределах  Uм = 100 – 500 мВ таким образом, чтобы напряжение низкой частоты UW  на выходе детектора (в КТ4), наблюдаемое на экране осциллографа, имело вид неискаженной синусоиды.

Переменным резистором ЧАСТОТА изменять величину fс  и наблюдать искажение формы низкочастотного сигнала UW на экране осциллографа. Обратить внимание на взаимное соответствие частоты fс, частот перегибов детекторной характеристики и вида искажений. Сделать необходимые выводы.

Обратить внимание на взаимное соответствие фазы напряжения на выходе детектора и знака крутизны детекторной характеристики на частоте fср  для данного вида детектора.

Переменным резистором «Ампл.» изменять амплитуду напряжения на выходе ВЧ генератора от максимальной до минимальной. Отметить изменение амплитуды НЧ напряжения на выходе детектора.

         Аналогично провести наблюдения для детекторов №№ 2 и 3.

         Примечание. Для детекторов №№ 1 и 3 наблюдения провести при подключенных резисторах R1.

Сделать необходимые выводы. 

6.5.4 Снять частотные характеристики детекторов.

Произвести соединения согласно рисунку 6.4.

Установить переключатель ВЫБОР ДЕТЕКТОРА в положение 1.

 

 

Рисунок 6.4 – Схема соединений для снятия характеристик детекторов 

Включить генератор низкой частоты. FНЧ=1000 Гц. Установить напряжение на выходе генератора НЧ (напряжение модулирующего сигнала Uм на входе генератора высокой частоты в КТ1) Uм = 100 мВ.

Установить переменным резистором ЧАСТОТА частоту генератора высокой частоты, равную средней частоте линейного участка детекторной характеристики fср для данного вида детектора.

Вольтметр перевести в режим «НЧ».

Получить зависимость эффективного значения напряжения UW  на выходе детектора от частоты модуляции Fм , изменяя частоту модуляции Fм  в диапазоне 20 Гц - 20 кГц. Результаты измерений занести в таблицу 6.1. 

Т а б л и ц а 6.1

Fм , кГц

0,02

20,0

UW , В

 

 

 

 

 

 

 

         Аналогично провести измерения для детекторов №№ 2 и 3.

         Примечание. Для детекторов №№ 1 и 3 измерения провести при подключенных резисторах R1.  

6.5.5 Сравнить коэффициенты передачи детекторов на различных частотах модуляции. Сделать необходимые выводы.

6.5.6  Дополнительное задание (схема соединений согласно рисунку 6.2).

Вход 1 осциллографа подключить к КТ3. Развертку осциллографа синхронизировать по входу 1.

Установить частоту генератора НЧ 1000 Гц. Установить напряжение на выходе генератора НЧ Uм = 0 мВ.

Переключатель горизонтальной развертки осциллографа установить в положение 0,5 мкс/дел. Получить устойчивое изображение нескольких периодов синусоидального напряжения высокой частоты без модуляции.

Увеличивая напряжение на выходе генератора НЧ Uм  от 0 мВ до 500 мВ наблюдать «размывание» изображения в правой части экрана, т.е. изменение мгновенного значения фазы напряжения ВЧ в процессе частотной модуляции. 

6.6 Отчет должен содержать: 

         - таблицы и графики экспериментальных данных;

         - выводы, к которым пришли, сравнивая полученные экспериментальные данные с теоретическими. 

6.7 Контрольные вопросы 

         6.7.1 Укажите особенности одноактных и балансных ЧД.

         6.7.2 Приведите принципиальные схемы  и поясните принцип работы ЧД с преобразованием отклонения частоты в изменение амплитуды.

         6.7.3 Какова принципиальная схема  ЧД с одиночным контуром, преобразующим изменение частоты изменение фазового сдвига?

         6.7.4 Каков принцип действия  ЧД с одиночным контуром, преобразующим изменение частоты изменение фазового сдвига?

         6.7.5 С помощью векторных диаграмм поясните принцип действия ЧД со связанными контурами.

         6.7.6 Проведите и поясните классификацию ЧД.  

Список литературы 

         1. Радиоприемные устройства. Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин, А.А. Кубицкий и др. Под ред. Н.Н. Фомина.- М.: Радио и связь, 2003. – 520 с.

2. Радиоприемные устройства / Под ред. В.И. Сифорова. – М.: Радио и связь, 1983. – 545 с.

3. Проектирование радиоприемных устройств. В.Г. Дурнев, К.О. Зеневич, Б.И. Крук. – М.: Радио и связь, 1988. – 536 с.

4. Е.И. Манаев Основы радиоэлектроники. – М.: Радио и связь, 1990. – 512 с.

5. Н.Н. Буга Радиоприемные устройства. Учебное пособие для ВУЗов – М.: Радио и связь, 1986. – 324 с.

    

Приложение А 

Таблица перевода значений уровня напряжения из относительных единиц в абсолютные

Таблица позволяет перевести значения относительных уровней напряжений, выраженных в децибелах относительно 1 В (дБ В), в абсолютные единицы напряжения – микровольты (мкВ), которые между собой связаны следующими выражениями

e (дБ В) = 20 lg Е (мкВ) * 10-6 / 1 (В)], 

Е (мкВ) = 10 [(e(дБ В) + 120) / 20]

Значению напряжения в мкВ, указанному в каждой клетке таблицы, соответствует относительный уровень, равный алгебраической сумме чисел, стоящих в заголовках, соответствующих данным строке и столбцу.

 Т а б л и ц а А.1

Уровни, дБВ

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

-80

35,5

39,8

44,7

50,1

56,2

63,1

70,8

79,4

89,1

100

-70

112

126

141

159

178

200

224

251

282

316

-60

355

398

447

501

562

631

708

794

891

1000

-50

1120

1260

1410

1590

1780

2000

2240

2510

2820

3160

-40

3,55*103

3,98*103

4,47*103

5,01*103

5,62*103

6,31*103

7,08*103

7,94*103

8,91*103

104

-30

11,2*103

12,6*103

14,1*103

15,9*103

17,8*103

20,0*103

22,4*103

25,1*103

28,2*103

31,6*103

-20

35,5*103

39,8*103

44,7*103

50,1*103

56,2*103

63,1*103

70,8*103

79,4*103

89,1*103

105

-10

112*103

126*103

141*103

159*103

178*103

200*103

224*103

251*103

282*103

316*103

0

355*103

398*103

447*103

501*103

562*103

631*103

708*103

794*103

891*103

106

  

Cодержание 

1 Лабораторная работа № 1. Исследование амплитудного детектора.              3  

2 Лабораторная работа №2. Исследование преобразования частоты.             10

3 Лабораторная работа №3. Исследование систем АРУ приемника.               17

4 Лабораторная работа №4. Изучение принципа работы супергетеродинного    

приемника АМ сигналов                                                                                       24 

5 Лабораторная работа №5. Исследование УПЧ                                                34

6 Лабораторная работа №6. Исследование частотных детекторов                  39

Список литературы                                                                                                47

Приложение  А                                                                                                       48