Радиоприемные. Радиоприемные_устройства_МУ_Преселектор_ЛР_01. Методические указания по выполнению лабораторных работ для самостоятельной подготовки студентов специальностей направлений Радиотехника, Телекоммуникации

• Название: Методические указания по выполнению лабораторных работ для самостоятельной подготовки студентов специальностей направлений Радиотехника, Телекоммуникации
• Анкор: Радиоприемные
• Дата: 02.05.2023
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: Радиоприемные_устройства_МУ_Преселектор_ЛР_01.pdf
• Тип: Методические указания; #1103712
• страница: 2 из 3

2.2.4
Вывод результатов измерения технических параметров
Вывод результатов расчета характеристик исследуемой схемы произ- водится после проведения процедуры моделирования нажатием клавиши F2 в виде файла с расширением *.dpl. Для представления результатов в графи- ческом или табличном видах необходимо выбрать вид представления ре- зультатов в разделах «Компоненты» и «Диаграммы». Выбрав нужное пред- ставление результатов, его необходимо вывести на свободное поле и уста- новить наименование параметров, при необходимости определив границы их изменения. Результаты требуется представить в декартовой системе ко- ординат в частотной или временной области.
Для удобства анализа результатов можно воспользоваться возможно- стями специальных математических операций, например вывода на экран значения АЧХ в децибелах или разах, ФЧХ в градусах, это осуществляется с помощью задаваемой опции «Уравнение» с присвоением порядкового но- мера, например «Eqn1». При этом необходимо указать узлы выхода (Out) и

15 входа (In) (рис. 2.2). В качестве примера для представления АЧХ исследуе- мого объекта уравнение «Eqn1» будет иметь вид «y=dB(out/in.v)» в дБ,
«y=(out/in.v)» в разах (рис. 2.2). Описание ФЧХ исследуемой схемы будет определяться другим уравнением, например «Eqn2», представляемым в виде «Phase=phase(out/in.v)».
При необходимости получения результатов моделирования для кон- кретного случая, например значение коэффициента передачи «y» и фазы
«Phase» на произвольной частоте, оно производится с помощью маркера
«М1». Маркер захватывается с помощью мыши в верхней панели основной панели программного обеспечения и удерживается до его установки на экс- периментальной зависимости (рис. 2.3). Для получения результатов с задан- ною точностью необходимо двойным нажатием левой клавиши мыши на сноску маркера задать необходимую точность расчета, а также вид результа- тов моделирования. Число установок маркеров вывода графических зависимо- стей не ограничивается и определяется потребностью исследователя.
Рис. 2.3 – Результаты моделирования входной цепи с укороченной связью с ненастроенной антенной на нижней, средней и верхней частотах диапазона

16
Изменение положения маркера на частотной оси производится с по- мощью стрелок вправо «» или «» влево клавиатуры компьютера
(рис. 2.3). При наличии нескольких графических зависимостей на одном ри- сунке с помощью кнопок управления «» и «» можно переместить маркер с одной графической зависимости на другую.
Вывод результатов расчета характеристик исследуемой схемы произ- водится после проведения процедуры моделирования нажатием клавиши F2 в виде файла с расширением *.dpl. Для представления результатов в графи- ческом или табличном видах необходимо выбрать вид представления ре- зультатов в разделах «Компоненты» и «Диаграммы». Выбрав нужное пред- ставление результатов, его необходимо вывести на свободное поле и уста- новить наименование параметров, при необходимости определив границы их изменения. Результаты требуется представить в декартовой системе ко- ординат в частотной или временной области.
Для получения дополнительной информации, например при исполь- зовании специальных математических операций, следует использовать оп- цию «Справка», находящуюся на верхней части главного окна Qucs.

17
3
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА
3.1
Правила и порядок выполнения лабораторной работы
Для успешного выполнения лабораторной работы необходима тща- тельная подготовка. Необходимо предварительно изучить цель работы, ос- новные сведения из теории и принципы работы исследуемой электрической принципиальной схемы.
Электрическая принципиальная схема исследуемого объекта нахо- дится в подкаталоге соответствующей лабораторной работы, в данном слу- чае в подкаталогах «Входные цепи» или «УРЧ». Для подключения схемы необходимо загрузить файл с расширением *.sch. Загрузка файла может быть выполнена захватом мышкой и переносом на поле виртуального рабо- чего стола программного обеспечения Qucs.
Результатом выполнения лабораторной работы является отчет, оформленный в соответствии с требованиями, представленными в методи- ческих указаниях. Варианты исходного задания приведены в настоящих указаниях.
3.2
Основные требования оформления отчета
3.2.1
Правила оформления пояснительной записки по отчету
Требования к содержанию отчета по лабораторным работам
Структура отчета:
– титульный лист (см. приложение А);
– цель работы и задачи исследования;
– основная часть;
– выводы (заключение);
– ответы на контрольные вопросы;
– список использованной литературы;
– приложения.

18
Отчет по лабораторной работе должен содержать наименование темы лабораторной работы, цель и задачу исследования. В нем приводится исследуемая электрическая принципиальная схема, краткое ее описание, а при необходимости и ее эквивалентная схема. В основной части отчета по лабораторной работе излагаются результаты теоретического расчета и результаты экспериментальных исследований. В завершении исследований представляются выводы по каждому пункту исследования. В выводах необходимо представить количественную и качественную оценку иссле- дуемых зависимостей или/и схем с обязательным пояснением причин изменения их поведения и характера зависимостей или исследуемого параметра.
Требования к оформлению отчета о лабораторной работе
При оформлении отчетов по текстовым работам (контрольным и ла- бораторным) следует руководствоваться требованиями образовательного стандарта вуза: ОС ТУСУР 01-2013. Работы студенческие по направлениям подготовки и специальностям технического профиля. Общие требования и правила оформления. Режим доступа: http://www.tusur.ru/export/sites/ru.tusur.new/ru/education/documents/inside/tec h_01-2013_new.pdf
3.2.2
Правила оформления результатов исследований
Все результаты теоретического расчета и экспериментального иссле- дования рекомендуется приводить в виде таблиц и/или графиков (рисун- ков). Предпочтительно, чтобы результаты исследований представлялись в виде графиков. Графические зависимости по возможности приводятся на одном рисунке. Такое представление дает возможность провести сравни- тельный анализ зависимостей при различных вариантах схемотехнической реализации или при различных изменениях входных параметров исследуе- мого объекта.

19
3.2.3
Требования к написанию выводов
Выполнение лабораторной работы завершается написанием выводов по каждому пункту задания на экспериментальное исследование. Формиро- вание каждого вывода производится в три этапа: описательный, констати- рующий и пояснения закономерностей и/или причин их изменения или от- клонения от теории. На первом этапе необходимо проиллюстрировать ре- зультаты экспериментального исследования в графическом или табличном виде и описать поведение зависимостей при различных режимах исследова- ния. На втором, констатирующем этапе необходимо представить качествен- ную и количественную оценку исследуемой зависимости и описать харак- тер изменения ее поведения На третьем этапе по каждому пункту исследо- вания производится анализ причин поведения теоретических и эксперимен- тальных зависимостей с последующей оценкой результатов расчетной и экспериментальной зависимостей, а также необходимо пояснить причину их расхождения. В завершение выводов необходимо представить общие за- кономерности поведения измеряемых зависимостей и их связи с парамет- рами исследуемой схемы или системы.

20
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «ИССЛЕДОВАНИЕ
ДИАПАЗОННОЙ ВХОДНОЙ ЦЕПИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СВЯЗЯХ
С НЕНАСТРОЕННОЙ АНТЕННОЙ»
4.1
Цель работы
Объектом изучения в лабораторной работе является диапазонная входная цепь с емкостной, индуктивной и комбинированной связями с не- настроенной антенной, а целью является исследование:
– частотных зависимостей резонансного коэффициента передачи при различных связях с ненастроенной антенной;
– частотных зависимостей полосы пропускания входной цепи при ем- костной связи с ненастроенной антенной;
– коэффициента перекрытия диапазонной входной цепи при различ- ных связях с ненастроенной антенной.
4.2
Описание электрической принципиальной схемы
входной цепи
Электрическая принципиальная схема входной цепи средневолнового диапазона изображена на рисунке 4.1.
Схема диапазонной входной цепи позволяет исследовать частотные характеристики для случаев использования емкостной, индуктивной и ком- бинированной связей с ненастроенной антенной. Антенна представлена в виде простейшего эквивалента антенны, состоящего из цепи C
а
= 200 пФ, R
а
= 200
Ом. Колебательный контур ВЦ образован следующими элементами: индук- тивность L
3
, монтажная емкость схемы C
sh
и емкость контура с изменяе- мыми параметрами C
к
. Пределы изменения емкости C
к находятся в пределах
50…500 пФ. Конкретный вариант номиналов емкости контура и исследуе- мой схемы (таблица 4.1) определяется согласно выбранному варианту лабо- раторной работы. Величины связи между катушками индуктивной связи и контуром входной цепи могут быть изменены в соответствии с заданными

21 требованиями двойным нажатием левой клавиши мышки, предварительно установив курсор на поле с изображением катушек связи.
Рис. 4.1 – Электрическая принципиальная схема ВЦ
Переключения цепей для исследования ВЦ осуществляются переклю- чателями S
1
…S
4
. Конденсаторы C
1
и C
2
позволяют обеспечить внешнеем- костную связь с ненастроенной антенной. При исследовании индуктивной связи ВЦ с антенной используются индуктивности L
1
(в режиме укороче- ния) и L
2
(в режиме удлинения). Сопротивления R
1
и R
2
эмитируют потери в катушках связи с антенной. Нагрузкой ВЦ является сопротивление R
n
Исследования проводятся в диапазоне средних волн, ориентировоч- ные границы которого лежат в пределах 500…1 600 кГц. Все исследования проводятся относительно узла подключения нагрузки. Исследуемые про- цессы представляются в виде АЧХ контура для трех частотных значений настройки ВЦ, выводимые разверткой параметра C
к
, которые выводятся в окне вывода данных расчета. Вид представления информации берется из раздела «Компоненты» опции «Диаграммы», а далее производится выбор

22 декартовой системы координат. Границы представления графических ре- зультатов исследования могут быть вставлены в автоматическом или руч- ном режиме.
4.3
Краткие сведения из теории анализа входной цепи
Резонансный коэффициент передачи входной цепи (рис. 4.1):
 
А
0
ВЫХ
0
E
f
U
K 
(4.1) где
 
0
ВЫХ
f
U
– напряжение сигнала резонансной частоты на нагрузке R
n
;
Е
а
– э.д.с. сигнала в антенне.
Для ВЦ с емкостной связью с ненастроенной антенной резонансный коэффициент передачи ВЦ определяется выражением:


Э
АЦ
2 0
0 2
d
L
C
f
K





(4.2) где св а
св а
АЦ
C
C
C
C
C



– полная емкость антенной цепи;
С
АЦ
и С
св
– емкость антенны и емкость связи контура ВЦ с ненастро- енной антенной соответственно;
L, d
э
– индуктивность и эквивалентное затухание контура ВЦ с учетом потерь собственных и вносимых в контур антенной цепью и нагрузкой.
Эквивалентное затухание входной цепи с учетом потерь, вносимых антенной и нагрузкой, определяется выражением:


n
R
L
f
L
R
C
f
d
d









0
a
2
АЦ
3 0
К
Э
2 2


(4.3) где d
к
– конструктивное затухание контура;
R
а
– сопротивление антенны.
Полоса пропускания ВЦ, с учетом вносимых потерь со стороны ан- тенной цепи и нагрузки определяется выражением:

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