Учебное пособие 800161

Здесь = 0 - р, причем

= arctg к, к = 2c / (Gi + Gш).

Следует отметить, что с ростом сопротивления Rш проводимость Gш уменьшается и, следовательно, возрастает постоянная времени к. При = 0 огибающая амплитуд выходного сигнала нарастает по закону 1-exp(-t/к), так как

что непосредственно следует из (5.10). Отсюда следует, что с ростом Rш, а следовательно, и с ростом значения к крутизна фронта выходного сигнала будет все более и более уменьшаться. При наличии расстройки 0 зависимость крутизны фронта от к значительно усложняется и определяется зависимостью (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость крутизны фронта

9

Задание и вопросы для лабораторной работы

Принципиальная схема макета приведена на рис. 7. Схема собственно резонансного усилителя содержит транзистор VT1, колебательный контур LкC с подключаемым параллельно ему переменным шунтирующим резистором R4 и резистор ОС по постоянному току R5 (он включен в сеть эмиттера для увеличения входного и выходного сопротивления и стабилизации схемы). Усиливаемый сигнал поступает на вход усилителя через импульсный модулятор. При переключении тумблера «вх. сигнал» в положение «непрер.». импульсный модулятор выключен и на вход усилителя поступают либо непрерывные высокочастотные колебания, либо колебания с гармонической АМ. При переключении этого же тумблера в положение «имп. мод.» включается импульсный модулятор и на входе усилителя поступают высокочастотные радиоимпульсы с прямоугольной огибающей.

Рис. 7. Принципиальная схема макета

В работе для вывода усилителя на линейный участок вольт-амперной характеристики потенциометр R2 «рег. Uб0» устанавливается в крайнее положение по часовой стрелке, что соответствует максимальному напряжению Uб0, равному

1,3÷1,6 В.

10

1. Исследование избирательных свойств резонансного усилителя

Отключить R4 от контура. Собрать схему согласно рис. 8. Установить частоту гармонических колебаний генератора ВЧ равной резонансной частоте fр контура усилителя. Момент настройки в резонанс фиксируется по максимальной амплитуде отклонения милливольтметра, подключенного к выходу схемы усилителя. Внимание: во время работы напряжение на выходе схемы не должно быть больше1 - 2В.

Рис. 8. Схема лабораторного макета

Определить полосу пропускания 2f0: для этого необходимо расстроить частоту f0 генератора относительно частоты fр так, чтобы амплитуда на выходе уменьшилась до уровня 0,707 Uвых-max. Расстройку произвести в большую и меньшую стороны от резонансной частоты (до частот fmax и fmin).

Вычислить значение полосы пропускания по формуле 2fр = fmax - fmin. По найденному значению полосы определить эквивалентную добротность резонансного усилителя Qэкв=fр/ 2fр. Записать полученные результаты (f0 и Qэкв).

2. Исследование прохождения через резонансный усилитель колебаний с гармонической амплитудой модуляцией

Собрать схему лабораторной установки в соответствии с рис. 9. Снять зависимость коэффициента демодуляции от расстройки. Для этого установить на генераторе Г3-33 частоту f1= 0,1 кГц и, управляя ручкой регулятора выходного напряжения, добиться глубины модуляции генератора Г4-18 равной

70 - 80%.

Проконтролировать глубину модуляции на выходе генератора с помощью осциллографа, переключив его вход с выхода макета на выход генератора. Коэффициент модуляции вычисляется по формуле М = (Еmax-Emin)/(Emax+Emin).

11

Рис. 9. Схема лабораторной установки

Переключить осциллограф на выход пакета. Меняя частоту модуляции F = 0.1 - 15 кГц, снять зависимость коэффициента модуляциина выходе резонансного усилителя. Теоретически коэффициент демодуляции Dтеор определяется по формуле:

В формулу подставляется экспериментально полученное значение эквивалентной добротности Qэкв. Построить гра-

фики Dэксп = Dэксп(F); Dтеор = Dтеор(F).

Установить частоту модуляции F = 0,1 кГц при коэффициенте модуляции М = 60 - 70%. Расстроить частоту высокочастотного генератора f0 относительно резонансной частоты на величину определенной ранее половины полосы пропускания f0. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения и дать объяснения экспериментально полученной картине. Увеличить расстройку генератора относительно резонансной частоты контура до величины, равной 2f0.Зарисовать осциллограммы выходного напряжения.

3. Исследование прохождения радиоимпульса с прямоугольной огибающей через резонансный усилитель

Собрать схему лабораторной установки в соответствии с рис. 10. Установить частоту генератора равной частоте резо-

12

нансного контура. Добиться величины выходного сигнала, равной 0,5 В. Зарисовать осциллограммы радиоимпульсов на входе и выхода лабораторного макета.

Рис. 10. Схема лабораторной установки

Включить шунтирующее сопротивление R4 и, меняя его величину, уменьшить амплитуду радиоимпульса в 2 -2,5 раза. Увеличив в 2 - 2,5 раза входную чувствительность осциллографа, зарисовать эпюры напряжений. Определить длительность переднего фронта выходного импульса.

Выключить шунтирующее сопротивление R4. Провести наблюдение формы выходного радиоимпульса при расстройке несущей частоты f0 генератора относительно fр на величину

f0± f0 и f0± 2 f0.

Зарисовать осциллограммы и дать в выводах объяснение причины искажений выходного радиоимпульса.

Содержание отчета

1.Краткое изложение теории исследуемых процессов.

2.Блок-схема лабораторного макета.

3.Укрупненные блок-схемы лабораторных установок при проведении основных экспериментов.

4.Результаты экспериментов в табличной и графической форме.

5.Основные выводы по лабораторной работе, включающие анализ причин искажения радиоимпульсов при изменении шунтирующего сопротивления R4 и расстройки генератора относительно резонансной частоты в контура.

13

Контрольные вопросы

1.Чем объяснить изменение коэффициента глубины модуляции АМ - колебаний на выходе усилителя?

2.Почему и как искажаются АМ-колебания при расстройке несущей на величину относительно резонансной частоты?

3.Есть ли разница в искажении АМ-колебания при рас-

стройке несущей на + f0 и на - f0 относительно резонансной частоты?

4.Являются ли искажениями АМ-колебаний при расстройке несущей нелинейными и почему?

5.Чем объяснить искажения формы радиоимпульсов на выходе резонансного усилителя, настроенного на частоту несущей?

6.Почему и как искажается огибающая радиоимпульса при расстройке частоты заполнения относительно резонансной частоты контура усилителя?

14

Лабораторная работа №6 Амплитудная модуляция

Цель лабораторной работы заключается в исследовании физических процессов при амплитудной модуляции смещением. В работе изучается схема модулятора на полевом транзисторе, снимается статическая и динамическая характеристики макета модулятора.

Теоретические сведения

При передаче информации по радиоканалу используются высокочастотные колебания, у которых один из параметров изменяется в соответствии с изменением передаваемого сообщения. Таким параметром может быть амплитуда колебаний и тогда мы имеем дело с амплитудной модуляцией (АМ).

Аналитическое выражение для тонального АМколебания, т.е. передающего низкочастотный гармонический сигнал, имеет вид

u(t) = u0[1 + Mcost] cos(0t + 0).

Здесь u0 – амплитуда колебаний при отсутствии передаваемого низкочастотного сигнала (амплитуда несущего колебания); М = u/u0 – коэффициент модуляции АМ-колебания; u

– максимальное изменение амплитуды высокочастотного колебания; 0 – частота высокочастотного колебания (частота несущего колебания); – частота передаваемого сигнала.

Передаваемый сигнал (а) и соответствующее ему АМ - колебание (б) приведены на рис. 11.

15

t

а

Рис. 11. Передаваемы сигнал и АМ-колебание

Для получения АМ - колебания необходимо устройство, у которого можно изменять коэффициент передачи с помощью модулирующего сигнала. Таким устройством может быть транзисторный усилитель, у которого под действием модулирующего сигнала изменяется положение рабочей точки.

Упрощенная схема транзисторного модулируемого усилителя на полевом транзисторе с модуляцией смещением приведена на рис. 12. К затвору транзистора подводятся: а) постоянное напряжение смещения, определяющее рабочую точку; б) низкочастотный модулирующий сигнал, управляемый изменением средней крутизны сток - затворной характеристики полевого транзистора; в) высокочастотное колебание, для которого усилитель можно рассматривать как усилитель с переменным коэффициентом усиления, управляемым модулирующим напряжением. В стоковую цепь транзистора введен резонансный параллельный контур LC, имеющий резонансную частоту, совпадающую с частотой несущего колебания, т.е. ωр = ωо.

В этом случае схема является усилителем только напряжения Uf, а модулирующее напряжение UF управляет усилением.

16

1)оптимальное значение постоянного напряжения смещения Uзо как середину линейного участка АВ и 2) амплитуду напряжения модулирующего сигнала, не дающего значительных искажений как (UА-UB)/2. К динамическим характеристикам относят: 1) зависимость коэффициента модуляции от амплитуды модулирующего напряжения, т.е. М = f(Uf), которая снимается при постоянной амплитуде несущего колебания (рис. 14,б);

2)зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего напряжения, т.е. М = f(F) (рис. 15). По динамическим характеристикам можно определить нелинейные и частотные искажения, вносимые в канал передачи сигнала модулятором.

18