Нелинейное резонансное усиление сигналов и умножение частоты. Амплитудная модуляция сигналов

                        Министерство образования  Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________________

Кафедра теоретических основ радиотехники (ТОР)

                    РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

                                               ЗАДАНИЕ № 2

НЕЛИНЕЙНОЕ РЕЗОНАНСНОЕ УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ И УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ

Нелинейный резонансный усилитель или умножитель частоты собран по схеме, изображенной на рисунке 1.

Рис.1

На вход схемы поступает напряжение u_вх(t) = U₀+ U_mcosω₀t

В качестве выходной нагрузки включен резонансный контур с  для умножителя частоты.

Требуется:

1)  Построить ВАХ заданного НЭ, рассчитать коэффициенты аппроксимирующей функции, построить эту функцию на одном графике с ВАХ.

2)  рассчитать и построить колебательную характеристику для умножителя частоты;

3)  рассчитать и построить спектр тока НЭ вплоть до четвертой гармоники включительно;

4)  определить амплитуду рабочей гармоники на выходе НЭ  и на колебательном контуре ;

5)  рассчитать мощность , поступающую от источника питания, мощность , выделяемую в нагрузке (контуре) на рабочей частоте, мощность , выделяемую на коллекторе в виде тепла и КПД усилителя или умножителя частоты .

Напряжение питания умножителя для всех вариантов можно принять равным .

ВЫПОЛНЕНИЕ:

Исходные данные:   S = 3 мА/В, U_н = -5 В

U₀ = -2 B, U_m = 6 B

u_вх(t) = -2 + 6cos(80·10⁶ t) В

L = 0.7 мГн,  r = 20 Ом,  ω_рез = 1.42·10⁶ рад/с,  n = 1,  p = 0.1

1. ВАХ НЭ.

Рис 2. Графики входного напряжения, ВАХ и тока через НЭ.

Найдем оптимальный угол отсечки через γ-функции:

Найдем угол отсечки в рабочей точке:

2.КОЛЕБАТЕЛЬНЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Т.к. ВАХ задана кусочно-линейной аппроксимацией, то зависимость тока рабочей (первой) гармоники от амплитуды входного напряжения можно найти следующим образом.   I₃ = SU_mγ₁(θ)

Рис 3. График функцииγ1(θ)

Далее получаем:

3.СПЕКТР ТОКА.

Спектр тока найдем через γ-функции.

4.АМПЛИТУДЫ РАБОЧИХ ГАРМОНИК.

МОЩНОСТИ.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ.

Требуется:

1)  Рассчитать и построить статическую модуляционную характеристику

(для заданной амплитуды U_m).