Исследование входной цепи с электронной перестройкой при различных видах связи с антенной: Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ВХОДНОЙ ЦЕПИ С ЭЛЕКТРОННОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ СВЯЗИ С АНТЕННОЙ

Лабораторный макет (рис. 1) представляет собой одноконтурную входную цепь, перестраиваемую изменением напряжения на варикапе.

Основные характеристики макета:

1. Диапазон частот: а) для 1-го поддиапазона 540-760 кГц; б) для 2-го поддиапазона 750-1120 кГц; в) для 3-го поддиапазона 1120-1600 кГц.

2. Пределы изменения управляющего напряжения на варикапе составляют

2-56 В.

3. Коэффициент перекрытия варикапа по емкости – 2,25.

Питание макета включается тумблером "Сеть". Коммутацию вида
связи антенны с контуром входной цепи осуществляют с помощью
переключателя S1:

- при внешнеемкостной связи переключатель SI ставят в положе­ние 2 или 3 (емкость связи С2 или С3);

- при индуктивной связи - 4;

- при смешанной связи  - 1.

Переход с одного поддиапазона на другой производят с помощью переключателя S2, перестройку контура - с помощью ручки "Настройка".

Рис.1. Схема электрическая принципиальная лабораторной установки ВЦ.

Управляющее постоянное напряжение контролируется вольтметром, подключенным к клемме Еy.

С. помощью переключателя S3 можно подключать в качестве на­грузки различные резисторы (RI, R2, R3). Эквивалент антенны смон­тирован внутри макета (C1=200пФ).

Цель работы.

1. Исследовать зависимость резонансного коэффициента пере­дачи входной цепи (ВЦ) от частоты K₀(f) при различных видах связи с антенной и различных нагрузках в трех поддиапазонах.

2. Определить формы резонансных характеристик ВЦ К(f) на краях и в середине одного поддиапазона для внешнеемкостной и индуктивной связи при одном значении сопротивления нагрузки при малом (1мВ) и большом (1В) уровнях входного сигнала.

3. Определить изменение эквивалентного затухания контура ВЦ  внутри поддиапазона  по результатам измерения 2.

Указания по проведению эксперимента.

1. Составить план проведения измерений, структурную схему изме­рительной установки и согласовать их с преподавателем. Минималь­ная величина управляющего напряжения на варикапе должна быть не менее 1B.

2. Резонансный коэффициент передачи ВЦ в диапазоне определяется видом связи с антенной и находится на трех частотах каждого поддиапазона.

3. Снять амплитудно-частотную характеристику ВЦ, определить рас­стройки по обе стороны от резонансной частоты, при которых имеет место ослабление сигнала на 3, 6 и 20дБ в двух-трех точках каж­дого поддиапазона.

4. Определить эквивалентное затухание контура ВЦ по формуле:

где  полоса пропускания ВЦ на уровне 0,7;  - резо­нансная частота.

Содержание отчета

В отчете необходимо привести следующее:

1.  Структурную схему установки для снятия экспериментальных
зависимостей и принципиальную схему ВЦ (отдельно для каждого вида
связи) только для одного поддиапазона.

2.  Результаты выполнения расчетного задания,

3.  Таблицы с результатами экспериментальных исследований.

4.  Оценку погрешности определения резонансного коэффициента
передачи ВЦ на резонансной частоте (на краях одного из поддиапа­-
зонов*).

5.  Графики зависимости резонансного коэффициента передачи от
частоты внутри каждого поддиапазона для различных видов связи
(графики привести на одном рисунке).

* Поддиапазон, для которого определяют погрешность измерения коэффициента передачи, устанавливает преподаватель.

Контрольные вопросы

1.  Какие параметры характеризуют селективные свойства ВЦ?

2.  Структурная и принципиальная схемы входных цепей с внеш-
неемкостной, индуктивной связями и принцип их работы.

3.  Достоинства и недостатки схем ВЦ с внешнеемкостной, ин-­
дуктивной и смешанной связями. Графики зависимости резонансно­-
го коэффициента передачи от частоты для каждого вида связи.

4.  Обобщенная эквивалентная схема одноконтурных входных
цепей и назначение каждого элемента.

5.  Как влияют величины входного сопротивления и емкости
усилителя высокой частоты на параметры входной цепи?

6.  Зависит ли неравномерность коэффициента передачи по диа-­
пазону от величины емкости связи?

7.  Как выбрать емкость конденсатора связи?

8.  От чего зависит избирательность входной цепи?

9.  Что определяет выбор полосы пропускания ВЦ?

10.  Какую величину связи выбирать при индуктивной связи ан-­
тенны с контуром ВЦ?

11.  Привести схему подключения входной цепи, к усилителю вы-­
сокой частоты на биполярном транзисторе и пояснить назначение
каждого элемента.

12.  Какое влияние оказывает мощная сосредоточенная помеха,
действующая вместе с полезным сигналом, на входную цепь, пе-
рестраиваемую с помощью варикапа?

Расчетное задание.

Рассчитать и построить графики зависимости резонансного коэффициента передачи родной цепи от частоты при емкостной связи с антенной и индуктивной связи с "удлиненной" и "укоро­ченной" антеннами, используя следующие данные:

= 200 пФ, эквивалентное затухание контура входной цепи 2·10^-2; коэффициент включения  = 0,6.

Остальные исходные данные следует выбирать из табл. 1 и 2 по последней и предпоследней цифрам номера своей зачетной книжки.

Результаты расчета резонансного коэффициента передачи ВЦ за­нести в

табл. 3.

Краткие сведения о входных цепях

Резонансный коэффициент передачи одноконтурной ВЦ с внешнеемкостной связью [1]

,

где - емкость антенны; - емкость связи; - коэф­фициент включения входа следующего каскада к контуру ВЦ;  - угловая резонансная частота;  - эквивалентное за­тухание контура ВЦ; L - индуктивность контура ВЦ.

Резонансный коэффициент передачи ВЦ с индуктивной (транс­форматорной) связью [1]

,

где  - коэффициент связи между контурами; - резонансная частота антенной цепи;  - индуктивность связи.  Резонансная частота антенной цепи

В режиме укорочения  коэффициент передачи увели­чивается с ростом частоты (), так как ЭДС, наводимая антенной цепью в контуре ВЦ, пропорциональна реак­тивной составляющей сопротивления между контурами. Кроме того, она пропорциональна току в антенной цепи, а по мере увеличения частоты и приближения к резонансной частоте антенной цепи происходит уменьшение комплексного сопротивления , образо­ванного емкостью антенны, индуктивностью связи и увеличение тока в антенне.

В режиме "удлинения"  коэффициент передачи умень­шается с ростом частоты (). Это объясняется увеличением сопротивления антенной цепи , что вызывает уменьшение тока в ней. Кроме того, сопротивление связи между кон­турами растет. Изменение    более сильно, особенно при приближении к .   На практике обычно выбирают .

При больших амплитудах сигнала на контуре с варикапом происхо­дит сдвиг частот, на которых наблюдаются максимум амплитуды первой гармоники тока в контуре и ее нулевая фаза (первую из этих частот называют квазирезонансной, вторую - резонансной) [3]. Для упрощения расчетов цепей с нелинейной емкостью вводят понятие эффективной емкости при большом сигнале, что позволяет использо­вать при таких расчетах формулы той же структуры, что и для линей­ных цепей. Понятие эффективной емкости зависит от условий, при ко­торых оно определено. Во всех случаях эффективная емкость с увели­чением амплитуды переменного напряжения возрастает. Это связано с тем, что увеличение емкости на одной полуволне сигнала превыша­ет уменьшение на другой полуволне.