Лаб. практикум РПУ. Практикум по дисциплинам Устройства приема и обработки радиосигналов в спрс иРадиоприемные устройства
 Скачать 0.52 Mb.
|
U2ПФУПЧД   B2ОсцB1ГЧ         1 2 3 ПЧ реализован на элементах, входящих в микросхему DA2 типа 237ХА2. Основу УПЧ составляет трехкаскадный усилитель на транзисторах VT7, VT8, VT9 с непосредственными связями между каскадами. КТ4 КТ4’ КТ5’ КТ5 Рис. 5. Структурная схема лабораторной установки для исследования тракта ПЧ Каскады УПЧ – Широкополосные, с резистивной нагрузкой (резисторы R22, R23, R25). Каждый каскад охвачен местной последовательной по току отрицательной обратной связью (обеспечивается резисторами R22, R24, R27, R28). Кроме того, усилитель охвачен двумя петлями общей обратной связи. Первая цепь образуется посредством R20, R19, C14 (действует только по постоянному току), вторая – посредством R27. Отрицательные обратные связи обеспечивают высокую температурную стабильность УПЧ, малые нелинейные искажения и более равномерную АЧХ. На выходе УПЧ включен двухкаскадный эмиттерный повторитель на транзисторах VT10 и VT11. Сигнал с выхода УПЧ поступает на детектор и контролируется в точках КТ5 и КТ5’. Структурная схема лабораторной установки для исследования тракта ПЧ приведена на рис.5. Выход генератора (Г) подключается ко входу тракта ПЧ (разъем КТ4 макета). Для точной оценки частоты генератора используется частотомер (Ч), подключаемый к разъему «Выход 1В» генератора. Для измерения напряжения сигнала на входе тракта ПЧ служит вольтметр (В1), подключаемый к разъему КТ4’. К выходу УПЧ (разъем КТ5) подключается вольтметр (В2). Для контроля формы сигнала на входе и выходе тракта ПЧ служит двухканальный осциллограф (Осц). Его первый канал, используемый для наблюдения формы входного сигнала, может быть подключен вместо вольтметра В1 к разъему КТ4’. Второй канал, служащий для наблюдения формы выходного сигнала, подключается к разъему КТ5’. Порядок выполнения работы 1. Изучить принципиальную схему тракта ПЧ. Подключить измерительные приборы, включить питание приборов и макета. Выключить систему АРУ и гетеродин макета. 2. Определить коэффициент усиления и полосу пропускания тракта ПЧ. Для этого подать от генератора немодулированный сигнал частотой 465 кГц. Установить напряжение сигнала на входе тракта (Uвх) равным 2 мВ. Убедиться с помощью вольтметра В2 и осциллографа в наличии сигнала на выходе УПЧ. Небольшим изменением выходного напряжения. Убедиться в отсутствии искажений выходного сигнала по его изображению на экране осциллографа. Измерить значение выходного напряжения (Uвых). Рассчитать значение коэффициента усиления тракта ПЧ (в разах) К=(Uвых/Uвх) и выразить его в децибелах : К[дБ]=20lg(Uвых/Uвх). Перестраивая генератор, измерить полосу пропускания (DFпч) тракта по уровню – 6 дБ. Сравнить измеренное значение DFпч со значением DFпр, определенным при выполнении работы 1. 3. Исследовать избирательные свойства тракта. Для этого снять амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) тракта ПЧ. Подав на вход усилителя немодулированный сигнал напряжением Uвх=2 мВ, плавно увеличивать и уменьшать частоту сигнала относительно 465 кГц, фиксируя значения выходного напряжения (Uвых). Результаты измерений оформить в виде таблицы. Необходимо зафиксировать значения  и Uвых, соответствующие всем максимумам и минимумам АЧХ в пределах полосы пропускания тракта (если они имеются). На скатах АЧХ измерения удобно провести, фиксируя значения частот, соответствующих снижению выходного напряжения в Ц2, 2, 4, 10, 20, 50, 100 раз.Рассчитать значение коэффициента усиления тракта в децибелах для каждой частоты, на которой производились измерения. Построить зависимость К (в децибелах) от . Используя график АЧХ, определить :- значение полосы пропускания (DFпч) по уровню –6 дБ относительно максимального значения К; - значение центральной частоты полосы пропускания (0), которое может несколько отличаться от номинального значения промежуточной частоты (465 кГц); - значения полос пропускания тракта по уровням –20 дБ и –30дБ Кпр 20 = DFпч / DF20дБ , Кпр 30 = DFпч / DF30дБ; - значение ослабления по соседнему каналу δск = К( 0) – К( ск), где К( 0) и К( ск) – значения коэффициента усиления тракта ПЧ в децибелах на центральной частоте 0 и на частотах соседних каналов ( ск= 0 ± 9 кГц). Если построенная АЧХ не позволяет непосредственно оценить К( ск), АЧХ следует экстраполировать.4. Снять амплитудно-амплитудную характеристику тракта ПЧ. Для этого, подав от генератора немодулированный сигнал с частотой 0 и, изменяя напряжение Uвх в пределах от 1мВ до 30 мВ, снять зависимость Uвых от Uвх. Результаты измерений свести в таблицу. Для каждого значения Uвх рассчитать соответствующее значение коэффициента усиления к в децибелах.Построить амплитудно-амплитудную характеристику тракта (зависимость Uвых от Uвх) и зависимость К (в децибелах) от Uвх. На графиках отметить области входных напряжений, соответствующие режимам линейного усиления, наличия искажений и ограничения. По графику К(Uвх) определить значение Uвх.нас – напряжения, при котором коэффициент усиления уменьшается на 1 дБ по сравнению с малосигнальным значением. 5. Исследовать нелинейные искажения огибающей, возникающие в тракте ПЧ. Для этого подать от генератора амплитудно-модулированный сигнал с глубиной модуляции m=50%. Наблюдать и зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходе тракта ПЧ при трех значениях входного напряжения : Uвх= Uвх.нас / 3. Искажения огибающей выходного напряжения при этом должны отсутствовать; Uвх= Uвх.нас. Искажения огибающей заметны; Uвх= 3*Uвх.нас. Искажения огибающей велики – случай, соответствующий режиму ограничения. Включив громкоговоритель, прослушать высокочастотный сигнал для каждого значения Uвх. Лабораторная работа №5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ Цель работы Ознакомление с общими принципами построения преобразователей частоты (ПрЧ) и исследование основных свойств преобразователя частоты лабораторного макета приемника. Основные разделы дисциплины, изучаемые перед выполнением работы 1. Принципиальные схемы преобразователей частоты. 2. Общая теория преобразования частоты Система [Yпр] – параметров активного квазилинейного четырехполюсника. 3. Выбор режима работы преобразователя частоты. 4. Резонансная характеристика преобразователя частоты. 5. Дополнительные каналы приема. 6. Пораженные частоты настройки. Содержание работы 1. Ознакомиться с принципиальной схемой ПрЧ и особенностями его работы. 2. Исследовать работу гетеродина преобразователя частоты. 3. Определить коэффициент передачи преобразователя частоты. 4. Исследовать дополнительные каналы приема. 5. Проверить свистящие точки настройки. Описание лабораторного макета Исследуемый балансный преобразователь частоты (см. прил., рис.П1) реализован на микросхеме DA1 типа 237ХА1. На транзисторах этой же микросхемы построен и гетеродин. Сигнал на вход ПрЧ подается через контрольный модуль U1 и широкополосный УРЧ на транзисторе VT1. Схемная реализация не позволяет разделить УРЧ и собственно ПрЧ, поэтому исследования в данной работе проводятся для совокупности этих узлов, называемых далее «блок преобразователя частоты». Однако наличие широкополосного УРЧ с постоянным коэффициентом усиления не препятствует исследованию основных свойств ПрЧ. Гетеродин ПрЧ реализован на транзисторах VT4-VT6 с внутренней обратной связью и автоматическим регулированием амплитуды колебаний посредством цепи VT4, R11, R12, R13. Частота колебаний определяется резонансной частотой контура гетеродина, образуемого L4, C11, и емкостью варикапа VD1. Емкость варикапа изменяется посредством изменения напряжения, снимаемого с потенциометра R17. Напряжение с контура гетеродина выводится через контрольный модуль U3 на разъем Х7 (КТ3). Это же напряжение действует на базе транзистора VT2 и VT3. Собственно преобразователь частоты выполнен по балансной схеме на транзисторах VT2 и VT3. Ток, а следовательно и крутизна характеристик этих транзисторов изменяется с частотой гетеродина под влиянием токозадающего транзистора VT4. В коллекторную цепь транзисторов VT2 и VT3 посредством трансформаторной связи включен контур L3, C8, настроенный на промежуточную частоту 465 кГц. Напряжение преобразованной частоты с этого контура через контрольный модуль U2 поступает на вход тракта ПЧ приемника и на разъем Х5 (КТ4). Выход генератора сигналов (Г) подключается ко входу 2 контрольного модуля U1 (разъем КТ2 макета). Выходное напряжение измеряется с помощью вольтметра (В1). Он может подключаться либо к выходу ПрЧ (разъем КТ4), либо к выходу УПЧ (разъем КТ5). В последнем случае, благодаря наличию узкополосного фильтра в тракте ПЧ, исключается влияние на показания вольтметра всех составляющих напряжения на выходе ПрЧ с частотами отличными от пч. Рис.6. Структурная схема лабораторной установки для исследования преобразователя частоты Для контроля частоты гетеродина используется частотомер (Ч), напряжение гетеродина измеряется вольтметром (В2). Эти приборы подключаются к разъемам КТ3 и КТ3’. Порядок выполнения работы 1. Изучить принципиальную схему ПрЧ. Подключить измерительные приборы, включить питание приборов и макета. 2. Исследовать работу гетеродина преобразователя частоты. Для этого определить с помощью частотомера пределы изменения частоты гетеродина ( r min и r max) при измерении управляющего напряжения на варикапе VD1 посредством потенциометра R17 «Частота гетер». Снять зависимость напряжения на контуре гетеродина (Uг) от частоты гетеродина ( r). Построить график зависимости Ur от ( r).3. Рассчитать частоту основного канала приема ( с), задавшись значением частоты гетеродина r из интервала r min… r max. c = r - пч,где пч – уточненное значение промежуточной частоты, определенное в работе 1.4. Определить коэффициент передачи блока преобразователя частоты. 4.1. Установить выбранную частоту гетеродина и подать от генератора Г немодулированный сигнал с частотой с и напряжением Uс вх=1мВ. Выключить систему АРУ приемника. Подстроить Г по максимуму напряжения преобразованной частоты (Uпр вых) на выходе ПрЧ (разъем КТ4). Убедиться в достоверности измерения вольтметром В1 напряжения преобразованной частоты поочередным выключением гетеродина и генератора сигнала Г.4.2. Измерит Uпр вых и рассчитать значение коэффициента передачи блока преобразователя частоты Кпр=Uпр вых / Uс вх. 4.3. Повторить измерения п.4.1. для других значений r (и соответственно с)в диапазоне от r min до r max. Построить график зависимости Кпр( с).При одном из значений r и с снять амплитудную характеристику блока ПрЧ – зависимость Кпр от Uс вх. Построить соответствующий график при изменении Uc вх от 100 мкВ до 20 мВ.5. Исследовать дополнительные каналы приема. 5.1. Для установленной частоты гетеродина рассчитать частоты дополнительных каналов приема:  соответствующих m=1,2 и n=0,1,2. 5.2. При установленной частоте гетеродина r подать от генератора сигнал с частотой, соответствующей основной настройке (m=n=1). Установить уровень сигнала, подаваемого от генератора, Uc.вх=30 мкВ. Подключив вольтметр В1 к входу УПЧ (разъем КТ5), убедиться в наличии сигнала преобразованной частоты на выходе поочередным выключением гетеродина и генератора по максимуму выходного напряжения. Зафиксировать значение выходного напряжения при основной настройке Uпр вых 1.1.5.3. Не изменяя частоту гетеродина и входное напряжение, поочередно подавать на вход блока преобразователя колебания с рассчитанными частотами дополнительных каналов приема к, соответствующим выбранным значениям коэффициентов m и n. При каждой настройке на к небольшим изменением частоты генератора Г добиваться максимального значения выходного напряжения. Каждый раз убеждаться в правильном измерении поочередным выключением гетеродина и генератора сигнала Г. Зафиксировать значения выходного напряжения Uпр вых m,n, соответствующие каждой настройке на к.Оформить результаты в виде таблицы. 5.4. Повторить исследования по п.5.2 и 5.3 при напряжении сигнала Uс вх = 1 мВ. 5.5. По результатам проведенных исследований построить частотные характеристики блока преобразователя частоты совместно с трактом ПЧ. Частотная характеристика - представляет собой график зависимости нормированных значений Uпр вых m,n от к. Нормирование проводится к значению выходного напряжения при основной настройке (m = n = 1). На характеристиках следует указать значения m и n, соответствующие каждой настройке, на оси частот отметить также положение частоты гетеродина и ее гармоник. Сравнить частотные характеристики при различных уровнях сигнала.6. Проверить свистящие точки настройки. 6.1. Рассчитать при m = 2, 3, 4 и n = 1, 2 частоты свистящих точек св= (n ± 1)/(m-n)* пч, r= св+ пч.6.2. Выбрать значение св, при котором рассчитанное значение частоты гетеродина может быть установлено в данном макете.6.3. Установить частоту гетеродина, подать от генератора Г сигнал с частотой св±1 кГц и уровнем 1 мВ. Включить систему АРУ приемника. Включив громкоговоритель, прослушать свист и определит на слух его частоту Fсв.рассчитать значение Fсв=│ пр 1- пр 2│, где пр 1= r – ( св±1 кГц), пр 2=│n* r – m*( св±1 кГц)│.6.4. Изменяя в небольших пределах частоту гетеродина (или сигнала) убедиться в изменении частоты свиста на выходе на выходе приемника. Зафиксировать отклонение частоты гетеродина от установленного значения (±D r) или отклонение частоты сигнала то установленного значения (±D с), при котором свист перестает быть слышен. Объяснить причину этого явления.6.5. Увеличить уровень сигнала на входе до 10 мВ. Убедиться в усилении интенсивности свиста. |