Материал: методичка по лабам Рцис

5.Исследование линейного и квадратичного детектирования при модуляции сигнала пилообразным напряжением. Не меняя параметров сигна-

ла гетеродина и несущего колебания, включить режим пилообразного напряжения для генератора, формирующего модулирующее напряжение, и установить частоту повторения 500 Гц. Зарисовать напряжение в точке 9 для двух режимов детектирования: квадратичного и линейного (тумблер S3).

6.Обработка и анализ результатов измерения. По измеренным значе-

ниям мощностей гармоник рассчитать их амплитуды, учитывая, что входное сопротивление спектроанализатора 50 Ом.

Зная амплитуды гармоник на входе нелинейных элементов, характеристики нелинейных элементов и АЧХ фильтров, рассчитать амплитуды гармоник на выходе каждого функционального узла: модулятора (точка 3), преобразователя частоты (точка 6) и детектора (точка 9). Принять, что АЧХ фильтров вне полосы пропускания по уровню 0,1 равна нулю. Сравнить расчетные значения амплитуд гармоник с экспериментально полученными.

Сравнить сигналы и их спектры на выходе линейного и квадратичного детекторов. Объяснить различия.

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

•краткие положения теории и схемы устройств, использованных для осуществления рассмотренных нелинейных преобразований радиосигналов;

•графики (рисунки) форм и спектров исследованных сигналов;

•объяснение полученных результатов;

•выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.В чем состоит особенность воздействия двух колебаний на нелинейную цепь?

2.Как с помощью нелинейного сопротивления осуществить амплитудную модуляцию?

3.Что такое детектирование? Какие виды детектирования существуют?

4.Что такое гетеродинирование и как оно осуществляется? Что такое «инверсия спектра»?

5.На нелинейный элемент, ВАХ которого аппроксимирована полиномом 4-й степени, подается напряжение в виде суммы двух гармонических ко-

131

лебаний с частотами, указанными преподавателем. Какие частоты могут содержаться в спектре тока, протекающего через нелинейный элемент?

6.Что означает условие отсутствия отсечки при анализе изучаемых в лабораторной работе процессов на основе полиномиальной аппроксимации? Привести примеры. Использовался ли режим с отсечкой при настройке аппаратуры в ходе работы?

7.Возможна ли амплитудная модуляция в устройстве с нелинейным

элементом, ВАХ которого аппроксимирована полиномом i = a0 + a1u + a3u3 ?

8.Пояснить процедуру амплитудной модуляции со спектральной точки

зрения.

9.Пояснить процедуру гетеродинирования со спектральной точки зре-

ния.

10.Пояснить процедуру АМ-детектирования со спектральной точки

зрения.

11.К чему приведет отличие вольт-амперной характеристики нелинейного элемента от квадратичной при гетеродинировании?

12.При разработке радиоприемника необходимо обеспечить перенос

частоты входного сигнала, которая может лежать в диапазоне 88…108 МГц, на промежуточную частоту, равную 10 МГц. В каком диапазоне должна изменяться для этого частота гетеродина?

13.Что общего между амплитудной модуляцией, гетеродинированием и детектированием?

14.Как осуществляется амплитудное детектирование?

132

12. ИССЛЕДОВАНИЕ RС-АВТОГЕНЕРАТОРОВ

Цель работы – исследование условий самовозбуждения колебаний в автогенераторах с частотно-зависимой обратной связью.

12.1. Теоретические сведения

RС-автогенераторы представляют собой комбинацию активных четырехполюсников (усилителей) и RС-цепей, играющих роль элементов обратной связи. RС-автогенераторы используются на частотах ниже единиц мегагерц. Основное их преимущество – малые габариты.

Структурная схема автогенератора приведена на рис. 12.1, а.

UUɺвыхх

Рис. 12.1

В RС-автогенераторах в качестве активного четырехполюсника обычно используется широкополосный усилитель с характеристикой Kу(ω) = const ,

а в качестве четырехполюсника цепи обратной связи – набор частотнозависимых RС-цепей. Комплексная частотная характеристика четырехпо-

Принципиальные схемы исследуемых автогенераторов приведены на рис. 12.2. На рис. 12.2, а изображена схема автогенератора, в цепь обратной связи которой включена фазосдвигающая дифференцирующая трехзвенная RС-цепь, на рис. 12.2, б – схема автогенератора, в цепь обратной связи которой включена фазосдвигающая дифференцирующая четырехзвенная RС-цепь, на рис. 12.2, в – схема автогенератора, в цепь обратной связи которой включена фазосдвигающая интегрирующая трехзвенная RС-цепь, а на рис. 12.2, г – RС- генератор, цепь обратной связи которого образована мостом Вина.

В соответствии с частотным критерием устойчивости Найквиста возможность возникновения колебаний в RС-генераторах определяется по характеру изменения комплексной частотной характеристики разомкнутого

133

При выполнении неравенства Hɺ(ω0 ) = β(ω0 )Kу > 1 в автогенераторе бу-

дут нарастать колебания с частотой ω0 , а их рост будет ограничен нелиней-

ностью элементов, входящих в автогенератор. Комплексная частотная характеристика разомкнутого тракта автогенератора с трехзвенной фазосдвигающей цепью, представляющей собой фильтр верхних частот, в четырехполюснике обратной связи (рис. 12.3, а) запишется в виде

Hɺ (ω) = −βɺ(ω) Kу = − (ωRC)3( ) Kу . (12.3)

((ωRC)3 − 5ωRC ) + j 1 − 6(ωRC)2

Частоту возникающих в RC-генераторе колебаний ω0 определяют из выражения баланса фаз (12.1) с учетом выполнения условия Im[Hɺ(ω0 )] = 0 :

а минимальное значение коэффициента передачи усилителя, при достижении которого в генераторе возникнут колебания, определяют из баланса амплитуд (12.2) с учетом выражения (12.3) в виде