Расчет параметров колебательного контура ВЦ на минимальной и максимальной частотах диапазона. Расчет параметров двухконтурной ВЦ с внешне- и внутриемкостной связью между контурами на минимальной частоте диапазона

1. Теоретическая подготовка к работе

Лабораторная работа охватывает материал, входящий в разделы «Входные цепи» и «Усилители высокой частоты» второй части курса «Радиотехнические устройства». При подготовке к работе необходимо усвоить следующие вопросы:

-    назначение и основные параметры ВЦ и УВЧ;

- изменение параметров ВЦ и УВЧ в диапазоне частот, характеристики избирательности по соседнему и дополнительным каналам приёма;

- принципиальные и эквивалентные схемы ВЦ с емкостной, индуктивной и комбинированной связью с антенной;

-   уметь нарисовать принципиальные схемы УВЧ на транзисторах по схеме с ОЭ и ОБ;

-   объяснить характер исследуемых зависимостей.

Перед началом работы следует выполнить индивидуальное расчётное задание.

2. Задание для предварительной подготовки

2.1. Рассчитать, используя данные из табл.1.1, параметры колебательного контура ВЦ (рис. 1.1) на минимальной и максимальной частотах диапазона.

Таблица 1.1

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Минимальная частота, кГц	150	200	250	500	600	700	800	900	1000	1200	4000
Максимальная частота, кГц	300	400	415	1000	1200	1400	1600	1800	2000	2400	6000
Собственное     затухание контура	0,01	0,01	0,01	0,01	0,009	0,009	0,009	0,009	0,008	0,008	0,008
Максимальная емкость, пФ	1000	800	500	400	350	300	300	300	300	300	250
Емкость связи, пФ	50	50	50	40	40	40	30	30	30	30	20
Емкость антенны, пФ	150	150	150	200	200	200	200	210	210	210	220

Рис. 1.1. Электрическая схема исследуемого колебательного  контура

- Индуктивность контура

LК = 0,025/(fc min * fc min*Cк мах)=0,025/(600*600*350)= 198,4 мкГн

Эта индуктивность постоянна в рабочем диапазоне частот, изменяется только величина емкости

Cк мах задана в таблице  1.1

Cк мin = (fc min/ fc max)*(fc min/ fc max)* Cк мах=(600/1200)*(600/1200)*350=87,5 пФ

Cк cр = (fc min/ fc ср)*(fc min/ fc ср)* Cк мах=(600/900)* (600/900)*350=155,5 пФ

- Характеристическое сопротивление контура

    ρ = (LК/ Cк) = 1/ w0*Cк = w0*Lк=198,4/155,5=1129,55

Для ненагруженного ( холостого) контура:

- резонансные сопротивление и проводимость контура

Ro=Qo*ρ=111*1129,55=125,380 кОм

Go= 1/Ro = do/ρ= 0.000007

Qo = 1/ do=111

- полоса пропускания контура

Пo  = fo/Qo = fo* do

Для нагруженного контура Rн = 100 кОм, 20 кОм, 1 кОм

do --> dэ = 4do,

- Roэ = Qэ*ρ =ρ/dэ, Gэ = 1/ Roэ = dэ/ρ

- Пэ 0,7 = fo/Qэ = fo* dэ

При питании от генератора тока коэффициент включения P1 =1,

Rг =1Мом.

- коэффициент включения P2 со стороны нагрузки определить для двух значений Rн = 20 кОм и 1 кОм,

P2 = 1 при Rн = 100 кОм.

- Значения индуктивностей L1 и L2 (рис 1.1) соответствуют рассчитанному значению P2

L1 = (1- P2)*LК=

L2 = P2*LК=

- Коэффициент передачи контура ВЦ на резонансной частоте

  Ко = P1*P2 / Rг*Gэ, где P1 =1, Rг = 1 МОм

- Избирательность контура ВЦ по соседнему (СК), зеркальному (ЗК) и каналу прямого прохождения при верхней настройке гетеродина определяется по формуле

Se, dБ = 20 lg, где ξ – обобщенная расстройка

- для соседнего канала fск = fс + 10кГц

ξск = (1/dэ)*[( fск/ fс)-( fс/fск)]

- для зеркального канала fзк = fс + 2fпр, fпр = 465кГц

ξзк = (1/dэ)*[( fзк/ fс)-( fс/fзк)]

При работе в диапазоне частот fc min … fc max наименьшее значение избирательности Se соответствует fc = fc max

- для канала прямого прохождения fпк = fпр = 465кГц

ξпк = (1/dэ)*[( fс мах/ fпк)-( fпк/fс мах)]- для диапазона

ξпк = (1/dэ)*[( fс мin/ fпк)-( fпк/fс min)]- для диапазона СВ

- Коэффициент прямоугольности АЧХ

  Кп = П0,1/П0,7, где П0,1 = 99 fс мах dэ

2.2 Рассчитать параметры двухконтурной ВЦ (рис. 1.2) с внешне- и внутриемкостной связью между контурами на минимальной частоте диапазона

рис. 1.2.  электрическая схема двухконтурной ВЦ

Индуктивность и емкость контуров ДКЦ соответствует рассчитанным ранее. Расчёту подлежат емкости связи Ссв1 и Ссв2, коэффициент включения ρ2  со стороны нагрузки и коэффициент передачи ДКЦ.

Коэффициент связи между контурами для критической связи β=1

Ксв = β*dэ = dэ

Половина коэффициента связи реализуется внешнеемкостной, вторая половина- внутриемкостной связями

Ксв1 = 0,5 Ксв = Ксв2

Коэффициенты внешне- и внутриемкостной связей равны

Ссв1 = Ксв1 Cк мах

Ссв2 = Cк мах/ Ксв2

Коэффициент включения ρ2

ρ2 = 2,5*  ((dэ-do) * fc min*Cк мах*RН)

Коэффициент передачи Кдск

Кдск = 0,8*K

При перестройке в пределах рабочего диапазона частот изменяется только емкость Cк, остальные элементы ДКЦ сохраняют свои значения, рассчитанные на нижней частоте диапазона.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Собрать электрическую схему - рис. 1.1. на основе одиночного колебательного контура при P2 = 1, Rн = 100 кОм. Определить резонансную частоту, полосу пропускания по уровню – 3 Дб, коэффициент прямоугольности КП0,1, избирательность по соседнему, зеркальному и каналу прямого прохождения. Снять изменение этих параметров при других значениях сопротивлений нагрузки Rн = 20 кОм и 1 кОм при соответствующих расчётным коэффициентам включения P2.

        Повторить измерения для средней максимальной частот диапазона.

На основе полученных данных построить зависимости изменений полосы пропускания и избирательностей от частот и значений сопротивлений нагрузки. Вычислить значения dэ и  Qэ. Ток источника тока принять равным 0,01 А.

3.2. Собрать электрическую схему - рис. 1.2, на основе двухконтурной ВЦ. На минимальной и максимальной частотах диапазона определить резонансную частоту, форму АЧХ, полосу пропускания, избирательности по зеркальному и каналу прямого прохождения при P2 = 1, Rн = 100 кОм. Оценить изменение этих параметров в диапазоне частот.

  3.3. Собрать электрическую схему - рис. 1.3 с внешнеемкостной связью с антенной.

Рис. 1.3. электрическая схема входной цепи с внешнеемкостной связью

          Определить значения резонансных коэффициентов передачи для двух значений емкости связи (исходное значение Ссв задано в табл. 1.1, второе – равно половине исходного) для крайних и двух промежуточных частот в пределах заданного диапазона при Rн = 100 кОм и 1 кОм. Построить соответствующие зависимости. Определить избирательности по зеркальному и каналу прямого прохождения на крайних частотах при P2 = 1 и Rн = 100 кОм. Напряжение источника напряджения принять равным 10мВ.

4. Контрольные вопросы

1. Назначение входных цепей. Их эквивалентная схема при внешнеемкостной и индуктивной связях с антенной. Влияние антенны на настройку ВЦ.

2. Эквивалентные схемы настроенной и ненастроенной антенны. Понятие удлиненной и укороченной антенны. Зависимость коэффициент передачи ВЦ от соотношения между резонансной частотой антенны и частотой настройки контура ВЦ.

3. Понятие о собственных и эквивалентных параметрах нагруженного колебательного контура. Вносимые сопротивления, коэффициенты включения, коэффициенты связи, их влияние на избирательность ВЦ.

4. Избирательность по соседнему, зеркальному и каналу прямого прохождения. Влияние избирательности на коэффициент передачи. На каких частотах рабочего диапазона должны определяться требования к избирательности ВЦ и РПУ.

5. Зависимость коэффициента передачи ВЦ от частоты при разных видах связи с антенной.