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

31
Селективный УРЧ выполнен на биполярном транзисторе Т1 и колеба- тельной контуре, образованного индуктивностью L=L4+L5+L6 и емкостью
C=Ck. Переключение параметров связи нагрузки с контуром УРЧ выполня- ется переключателями S
1
и S
2
5.3
Краткие сведения из теории анализа селективного
усилителя радиочастоты
Обобщенная эквивалентная схема селективного усилителя радиоча- стоты с одиночным колебательным контуром без учета влияния обратной связи представлена на рисунке 5.2.
L
2
U
вых
C
вых
|Y
21
|U
вх
g
вых
C
L
L
U
к
g
к
m
1
m
2
C
к
g
н
Рис. 5.1 –Эквивалентная схема УРЧ: где m
1
= 1 – коэффициент включения в контур усилительного каскада; к
вых
2
U
U
m 
– коэффициент включения в контур входа следующего кас- када;
22
вых
C
C

- выходная емкость усилительного каскада;
K
C
,
L
C
- емкость конденсатора контура и собственная емкость ка- тушки L;
22
вых
g
g

,
11
н
g
g 
- выходная проводимость усилительного каскада и входная проводимость следующего каскада
K
g
- резонансная проводимость контура УРЧ;
21
Y
- модуль крутизны усилительного элемента УРЧ;
U
вх
– напряжение на входе усилительного каскада.

32
Модуль коэффициента передачи селективного усилителя определя- ется выражением
2
Э
2 1
21 1
вх вых






g
m
m
Y
U
U
K
, где
11 2
1 22 2
1
Э
g
m
g
g
m
g
K





- эквивалентная резонансная проводимость контура;









f
f
f
f
Q
0 0
Э

- обобщенная расстройка контура УРЧ;
Э
Э
1
d
Q 
,












K
K
g
g
m
g
g
m
d
d
11 2
2 22 2
1
K
Э
1
- эквивалентное затухание контура
УРЧ;
K
d
- конструктивное (собственное) затухание контура УРЧ.
Модуль резонансного коэффициента передачи селективного УРЧ с перестройкой частоты изменением емкости:
 
 
Э
0 2
1 21
Э
2 1
21 0
0 0
2
вх вых
d
L
f
m
m
Y
g
m
m
Y
f
U
f
U
K










Уравнение нормированной амплитудно-частотной характеристики се- лективного усилителя с одиночным колебательным контуров определяется выражением:
 
2 0
0 1
1




K
K
f
Y
Оптимальный коэффициент включения m
2опт
(при фиксированном ко- эффициенте включения m
1
), обеспечивающий режим согласования нагрузки
í
g с контуром УРЧ: н
11 2
1
к опт
2
g
g
m
g
m



Коэффициент включения нагрузки в колебательный контур определя- ется выражением:

33




мкГн
2
мкГн
2
к вых
2
L
L
U
U
m
K





где
2
 ,
K
 – число витков отвода катушки на нагрузку и число витков кон- турной катушки соответственно.
Избирательность УРЧ определяется выражением:
 
2 0
1 1





f
Y
[раз] или
2 1
lg
20





[дБ].
Величина обобщенной расстройки относительно канала прямого про- хождения при использовании УРЧ в приемнике супергетеродинного типа определяется соотношением:











пр
0 0
пр
Э
f
f
f
f
Q

Величина обобщенной расстройки контура УРЧ относительно зер- кального канала определяется соотношением:













пр
0 0
0
пр
0
Э
2 2
f
f
f
f
f
f
Q

, где
465
пр

f
кГц – промежуточная частота.
5.4
Расчетное задание
5.4.1 Произвести расчет коэффициентов включения сопротивления нагрузки УРЧ в контур и индуктивности контурной L
4
если полная индуктив- ность контура равна 180 мкГн. Значения катушек связи принять L
5
= 5 мкГн, L
6
= 10 мкГн, конструктивное затухание контура d
к
= 0.01.
5.4.2 Установить значения максимальной и минимальной емкости контура, используя данные таблицы 5.1, согласно варианту.

34
Таблица 5.1 – Значения элементов контура УРЧ
№ варианта
Варьируемые элементы контура УРЧ
С
min
, пФ
С
max
, пФ
1 40 520 2
41 518 3
42 516 4
43 514 5
44 512 6
45 498 7
46 496 8
47 494 9
48 492 10 49 490 11 50 488 12 51 486 13 52 484 14 53 482 15 54 480 16 55 478 17 56 476 18 57 474 19 58 472 20 59 470 5.4.3 Рассчитать частотные зависимости резонансного коэффициента передачи и полосу пропускания для УРЧ в диапазоне рабочих частот для режимов слабого и сильного шунтирования. Модуль крутизны усилитель- ного элемента Y
21
 = 150 мА/В.
5.4.4 Рассчитать неравномерность резонансного коэффициента пере- дачи эквивалентную добротность колебательного контура УРЧ.
5.4.5 Рассчитать избирательность селективного УРЧ по прямому и зеркальному каналам для приемника супергетеродинного типа на краях диапазона рабочих частот. Промежуточная частота равна 465 кГц. Проана- лизировать полученные результаты.

35
5.5
Экспериментальное задание
5.5.1 Загрузка файла «Усилитель радиочастоты.sch» с исследуемой электрической принципиальной схемой селективного усилителя УРЧ про- изводится из подкаталога «02 УРЧ» путем захвата курсором «мышки» и удерживая левой кнопки манипулятора вносите в рабочее поле приложения
«Qucs». После загрузки файла, для проведения экспериментального иссле- дования необходимо внести коррективы номиналов элементов ВЦ из таб- лицы 5.1.
5.5.2 Снять и построить частотную зависимость резонансного коэф- фициента усиления K
0
= Y(f
0
) для двух значений автотрансформаторной связи контура УРЧ с нагрузкой. Определить коэффициент перекрытия по частоте.
5.5.3 Снять и построить частотную зависимость полосы пропускания
П
ВЦ
= φ(f
0
) для двух значений автотрансформаторной связи контура УРЧ с нагрузкой.
5.5.4 Измерить и определить характер изменения избирательных свойств по прямому и зеркальному каналам при слабой и сильной авто- трансформаторной связях контура УРЧ с нагрузкой на нижних и верхних частотах диапазона для случая супергетеродинного приема. Промежуточная частота равна 465 кГц. Настройка гетеродина в приемнике – верхняя.
5.6
Указания по проведению экспериментального исследования
5.6.1 Произвести подготовку принципиальной схемы в соответствии с рисунком 5.1 и таблицей 5.1 и определить величину изменения конденса- тора при заданных значениях индуктивности колебательного контура УРЧ.
5.6.2 Оценка избирательных свойств УРЧ по прямому и зеркальному каналам произвести из условия минимума обобщенной расстройки.

36
5.7
Рекомендации по оформлению экспериментальных
результатов и выводов исследования
5.7.1 Результаты расчета и экспериментального исследования реко- мендуется сводить в таблицу.
Переключатель S
1
замкнут, S
2
– разомкнут (сильное шунтирование)
Частота
f
мин
f
ср
f
макс
Частота сигнала, кГц
K
0
П
ВЦ
, кГц
K
Пf
Переключатель S
1
– разомкнут, S
2
– замкнут(слабое шунтирование)
Частота сигнала, кГц
K
0
П
ВЦ
, кГц
K
Пf
5.7.2 Экспериментальные и теоретические зависимости K
0
= Y(f
0
) для всех видов связи с нагрузкой необходимо представить на одном графике.
5.7.3 Экспериментальные и теоретические частотные зависимости по- лосы пропускания селективного усилителя для режимов слабого и сильного шунтирования также необходимо представить на одном графике П
УРЧ
=
φ(f
0
).
5.8
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Каково назначение усилителя радиочастоты?
2. Каковы особенности работы УРЧ в приемнике супергетеродинного типа?
3. Определите назначение элементов электрической принципиальной схемы УРЧ.
4. Каков путь протекания постоянной и переменной составляющих коллекторного, базового и эмиттерного токов транзистора УРЧ?
5. Каково назначение УРЧ цепи в радиоприемных устройствах?
6. Покажите и объясните характер изменения резонансного коэффи- циента передачи УРЧ с перестраиваемым одиночным контуром.

37 7. Объясните характер изменения избирательных свойств по прямому каналу диапазонного селективного УРЧ.
8. Объясните характер изменения избирательных свойств по зеркаль- ному каналу диапазонного селективного УРЧ.
9. Объясните характер измерения частотной зависимости резонанс- ного коэффициента для слабого шунтирования контура УРЧ.
10. Объясните характер измерения частотной зависимости резонанс- ного коэффициента для сильного шунтирования контура УРЧ.
11. Как влияет изменение коэффициента включения в контур на се- лективные характеристики УРЧ?
12. Как зависит полоса пропускания УРЧ от коэффициента включения сопротивления нагрузки в колебательный контур?
13. Как влияет режим работы усилительного элемента на коэффици- ент передачи УРЧ?
14. Как влияет режим работы усилительного элемента на полосу про- пускания УРЧ?
15. Как осуществляется стабилизация режима работы усилительного элемента в УРЧ?

38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пушкарёв В. П. Устройства приема и обработки сигналов : учеб. пособие / В. П. Пушкарёв. – Томск : Томск. гос. ун-т систем упр. и радио- электроники, 2012. – 203 с.
2. Пушкарёв В. П. Устройства приема и обработки сигналов: учеб. ме- тодическое пособие / В. П. Пушкарёв. – Томск : Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2005. – 69 с.
3. Пушкарёв В. П. Устройства приема и обработки сигналов : учеб. метод. пособие / В. П. Пушкарёв. – Томск : ТМЦДО, 2012. – 278 с.

39
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Пример оформления титульного листа
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра радиотехнических систем (РТС)
Лабораторная работа № 1
Тема: Исследование диапазонной входной цепи
при различных связях с ненастроенной антенной
Выполнил студент гр. 1В6
______________ Иванов А. В.
«___» __________ 20__ г.
Проверил
Доцент каф. СРС
_____________ Колесов А. Н.
«___» __________ 20__ г.
Томск – 2016