Файл: Методические указания по выполнению лабораторных работ для самостоятельной подготовки студентов специальностей направлений Радиотехника, Телекоммуникации.pdf

23
Э
0
ВЦ
d
f
П

(4.4)
Изменение границ диапазона рабочих частот ВЦ при различных зна- чениях емкости связи обусловлено вносимой реактивностью. При этом диа- пазон перекрываемых частот смещается в сторону меньших частот. Это сме- щение характеризуется коэффициентом перекрытия по частоте:
АЦ
min
К
АЦ
max
К
min
Э
max
Э
Пf
C
C
C
C
C
C
K




(4.5) где max
Э
C
и min
Э
C
– максимальная и минимальная эквивалентная емкость контура ВЦ с учетом вносимой емкости антенной цепи;
М
max max
К
C
C
C


,
М
min max
К
C
C
C


– полная емкость контура ВЦ без учета вносимых реактивностей со стороны антенны и нагрузки;
С
max
, С
min
– максимальное и минимальное значения переменного кон- денсатора контура ВЦ, соответственно;
С
м
– емкость монтажа схемы входной цепи.
Границы диапазона принимаемых частот определяются выражениями: max
Э
0min
2 1
C
L
f




, min
Э
0max
2 1
C
L
f




(4.6)
Входная цепь с индуктивной (трансформаторной) связью состоит из двух контуров, настроенных на разные частоты. Один контур образован ин- дуктивностью связи L
св и емкостью антенной цепи С
АЦ
. Частота резонанса антенного контура определяется выражением:
АЦ
СВ
АЦ
2 1
C
L
f




(4.7)
Второй контур ВЦ настроен на частоту сигнала рабочего диапазона и перестраивается в пределах min
C
f
и max
C
f
При условии, что
Cmin
АЦ
f
f

, имеет место режим удлинения, характе- ризуется коэффициентом удлинения:

24
АЦ
Cmin
УДЛ
f
f
K

(4.8)
При условии, что
Cmax
АЦ
f
f

имеет место режим укорочения, характе- ризуется коэффициентом укорочения:
Cmax
АЦ
УК
f
f
K

(4.9)
В схеме с индуктивной связью ВЦ с антенной в контур входной цепи вносится индуктивность, параллельно подключаемая контуру ВЦ. При этом в режиме удлинения диапазон принимаемых частот смещается в сторону больших частот, практически меняя коэффициент перекрытия по частоте.
В схеме с комбинированной связью (в режиме удлинения) изменение резонансного коэффициента передачи обусловлено влиянием индуктивной и емкостной связями. Это позволяет получить минимальное изменение ре- зонансного коэффициента передачи во всем рабочем диапазоне принимае- мых частот.
Переключение вида связи контура входной цепи с ненастроенной ан- тенной выполняются переключателями S
1
… S
4
4.4
Расчетное задание
4.4.1 Используя аналитические выражения (4.2) и (4.3), рассчитать ре- зонансный коэффициент передачи и полосу пропускания в начале, середине и конце диапазона принимаемых частот для схемы с емкостной связью, предварительно определив границы рабочих частот (4.6). Значения элемен- тов электрической принципиальной схемы взять из таблицы 4.1 в соответ- ствии с вариантом.

25
Таблица 4.1 – Значения элементов контура входной цепи
№ варианта
Варьируемые элементы входной цепи
С
sh
, пФ
С
3
, пФ
С
4
, пФ
1 1.0 2.0 28.0 2
1.2 2.1 28.2 3
1.4 2.2 28.4 4
1.6 2.3 28.6 5
1.8 3.4 28.8 6
2.0 2.5 30.0 7
2.2 2.6 30.2 8
2.4 2.7 30.4 9
2.6 2.8 30.6 10 2.8 2.9 30.8 11 3.0 3.0 31.0 12 3.2 3.1 31.2 13 3.4 3.2 31.4 14 3.6 3.3 31.6 15 3.8 3.4 31.8 16 4.0 3.5 32.0 17 4.2 3.6 32.2 18 4.4 3.7 32.4 19 4.6 3.8 32.6 20 4.8 3.9 32.8
Значения индуктивностей контурной катушки и катушек связи, пере- страиваемой емкости контура, сопротивления потерь, а также коэффици- енты связи между индуктивностями принимаются по умолчанию, как уста- новлены в данных и указано на электрической принципиальной схеме (рис.
4.2). Величина конструктивного затухания в расчетной части принимается
d
к
= 0.01.
4.4.2 Используя выражения (4.3) и (4.4), рассчитать полосу пропускания в начале, середине и в конце диапазона схемы ВЦ с емкостной связью с нена- строенной антенной. Значения емкостей связи взять в соответствии номина- лами электрической принципиальной схемы, элементы колебательного кон- тура – из таблицы 4.1.

26 4.4.3 Используя формулу (4.5), рассчитать коэффициент перекрытия по частоте
Ï f
K
, для схемы с емкостной связью с ненастроенной антенной.
4.5
Экспериментальное задание
4.5.1 Загрузка файла «Входные цепи.sch» с электрической принципи- альной схемой производится из подкаталога «01 Входные цепи» путем за- хвата курсором «мышки» и удерживая левой кнопки манипулятора вносите в рабочее поле приложения «Qucs» или проводится сборка схемы. После за- грузки файла (сборки), для проведения экспериментального исследования необходимо внести коррективы номиналов элементов ВЦ из таблицы 4.1.
4.5.2 Для диапазонной входной цепи с емкостной связью с ненастро- енной антенной в средневолновом диапазоне длин волн снять частотные за- висимости K
0
= Y(f
0
) и П
ВЦ
= φ(f
0
) при двух величинах емкости связи.
Определить коэффициент перекрытия по частоте.
4.5.3 Для входной цепи с укороченной антенной снять частотную за- висимость K
0
= Y(f
0
).
Определить частоту резонанса антенной цепи.
Определить коэффициент перекрытия по частоте.
4.5.4 Для входной цепи с удлиненной антенной снять частотную зави- симость K
0
= Y(f
0
).
Определить частоту резонанса антенной цепи.
Определить коэффициент перекрытия по частоте.
4.5.5 Для входной цепи с комбинированной связью с антенной снять частотную зависимость K
0
= Y(f
0
).
Определить значение емкости связи, при которой изменение резо- нансного коэффициента передачи в пределах диапазона изменения прини- маемых частот будет минимально.
Определить коэффициент перекрытия по частоте.

27

4.6
Указания и рекомендации по проведению исследования
4.6.1 Экспериментальные исследования ВЦ проводятся для схемы, элементы которой необходимо взять из таблицы 4.1, в соответствии с при- нятыми правилами, сделав необходимые корректировки в исходной элек- трической принципиальной схеме.
4.6.2 Для удобства расчета резонансного коэффициента передачи напряжение входного сигнала рекомендуется принять равным 1 мВ или вос- пользоваться специальными математическими функциями.
4.6.3 Полоса пропускания для емкостной связи контура ВЦ с антенной определяется по уровню 0.707 относительно уровня напряжения, соответ- ствующего резонансу входной цепи.
4.6.4 Исследования частотных зависимостей изменения резонансного коэффициента передачи ВЦ производятся не менее чем на трех частотах диапазона: на нижней, верхней и средней. При этом необходимо фиксиро- вать частоты, полосу пропускания ВЦ (при емкостных связях с антенной).
4.6.5 Измерение резонансной частоты антенной цепи для индуктивной связи контура ВЦ с антенной (см. пп. 4.5.3 и 4.5.4) производится при мини- мальном значении коэффициента удлинения (укорочения). В режиме укоро- чения значение резонансной частоты антенной цепи определяется по харак- терному изменению АЧХ (рис. 2.3).
4.7
Рекомендации по оформлению экспериментальных
результатов и выводов исследования
4.7.1 Результаты расчета и экспериментального исследования реко- мендуется сводить в таблицу.
4.7.2 Графические зависимости K
0
= Y(f
0
) для всех видов связи ВЦ с ненастроенной антенной необходимо представить на одном графике.
На этом же графике представить и результаты теоретического расчета ча- стотной зависимости для емкостной связи с ненастроенной антенной.

28
Емкостнаясвязь C
3
Частота
f
мин
f
ср
f
макс
Частота сигнала, кГц
K
0
П
ВЦ
, кГц
K
Пf
Емкостнаясвязь C
4
Частота сигнала, кГц
K
0
П
ВЦ
, кГц
K
Пf
Индуктивнаясвязь в режиме укорочения
Частота сигнала, кГц
K
0
K
Пf
Резонансная частота антенной цепи, кГц
Индуктивнаясвязь в режиме удлинения
Частота сигнала, кГц
K
0
K
Пf
Резонансная частота антенной цепи, кГц
Комбинированная связь (величина С
3
определяется самостоятельно)
Частота сигнала, кГц
K
0
K
Пf
4.7.3 Графические зависимости полосы пропускания контура для ем- костной связи привести на одном графике совместно с результатами теоре- тического исследования.
4.8
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Дайте определение входной цепи.
2. Почему в радиоприемных устройствах используется ненастроенная антенна?
3. Каково назначение входной цепи в радиоприемных устройствах?
4. Какими основными качественными показателями характеризуются входные цепи?
5. Что такое «эквивалент» антенны?

29 6. Каков характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для емкостной связи ВЦ с не- настроенной антенной?
7. Чем вызвано изменение коэффициента перекрытия по частоте при изменении величины емкости связи ВЦ с ненастроенной антенной?
8. Почему и как меняется полоса пропускания при изменении вели- чины емкости связи ВЦ с ненастроенной антенной?
9. Каков характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для индуктивной связи ВЦ с ненастроенной антенной в режиме «удлинения»?
10. Объяснить характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для индуктивной связи
ВЦ с ненастроенной антенной в режиме «удлинения»?
11. Каков характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для индуктивной связи ВЦ с ненастроенной антенной в режиме «укорочения»?
12. Объяснить характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для индуктивной связи
ВЦ с ненастроенной антенной в режиме «укорочения»?
13. Каков характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для комбинированной связи
ВЦ с ненастроенной антенной?
14. Объясните характер зависимости K
0
= Y(f
0
) для комбинированной связи ВЦ с ненастроенной антенной?
15. Чем обусловлено наличие резонанса контура антенной цепи?
16. Дайте сравнительную оценку изменения коэффициента перекры- тия по частоте для емкостной, индуктивной и комбинированной связи кон- тура ВЦ, в режиме «удлинения», с ненастроенной антенной, а также объяс- ните причину изменения границ рабочих частот.

30
5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ИССЛЕДОВАНИЕ
ДИАПАЗОННОГО СЕЛЕКТИВНОГО УСИЛИТЕЛЯ
РАДИОЧАСТОТЫ»
5.1
Цель работы
Цели работы по исследованию диапазонного селективного усилителя радиочастоты:
– исследование частотных зависимостей резонансного коэффициента усиления K
0
= Y(f
0
) для режимов слабого и сильного шунтирования колеба- тельного контура УРЧ;
– исследование частотных зависимостей полосы пропускания П
ВЦ
=
= φ(f
0
) для режимов слабого и сильного шунтирования колебательного кон- тура УРЧ;
– исследование избирательных свойств по дополнительным каналам приема.
5.2
Описание электрической принципиальной селективного
усилителя радиочастоты
Электрическая принципиальная схема входной цепи средневолнового диапазона изображена на рисунке (рис. 5.1).
Рис. 5.1 – Электрическая принципиальная схема селективного УРЧ