Расчет и построение колебательной характеристики для нелинейного усилителя. Определение амплитуды рабочей гармоники на выходе НЭ и на колебательном контуре. Амплитудная модуляция сигналов

Министерство образования  Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________________

                                                                      Кафедра теоретических

                                                                      основ радиотехники (ТОР)

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

ЗАДАНИЕ № 2

1. Нелинейное резонансное усиление сигналов и умножение частоты

Нелинейный резонансный усилитель или умножитель частоты собран по схеме, изображенной на рис. 1. На вход схемы поступает напряжение

, В

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

Требуется:

а) построить ВАХ заданного НЭ, рассчитать коэффициенты аппроксимирующей функции, построить эту функцию на одном графике с ВАХ;

б) рассчитать и построить колебательную характеристику для нелинейного усилителя или аналогичную ей для умножителя частоты;

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

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

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

Дано:

Аппроксимирующая функция: кусочно-линейная

построим ВАХ заданного НЭ

рассчитаем и построим колебательную характеристику для умножителя частоты

рассчитаем и построим спектр тока НЭ вплоть до четвертой гармоники включительно

определить амплитуду рабочей гармоники на выходе НЭ  и на колебательном контуре

рассчитаем мощность , поступающую от источника питания, мощность , выделяемую в нагрузке на рабочей частоте, мощность , выделяемую на коллекторе в виде тепла и КПД усилителя или умножителя частоты

2. Амплитудная модуляция сигналов.

На вход схемы подается напряжение

, В

На выходе модулятора необходимо получить АМ сигнал

, В

Нелинейные искажения при модуляции не должны превышать 10%, а линейные (частотные) – 30%. Под частотными искажениями будем понимать изменение коэффициента модуляции  при изменении частоты от 0 до .

Требуется:

а) построить ВАХ заданного НЭ, в качестве аппроксимирующей функции использовать степенной полином, рассчитать коэффициенты аппроксимирующей функции;

б) рассчитать и построить статическую модуляционную характеристику (для заданной амплитуды );

в) по статической модуляционной характеристике выбрать смещение , максимальную амплитуду  модулирующего сигнала и наибольший коэффициент модуляции  тока при неискаженной модуляции;

г) изобразить на одном рисунке ВАХ НЭ, входное напряжение и ток НЭ, используя три координатные плоскости;

д) рассчитать и построить спектр тока на выходе НЭ; при этом входной сигнал не содержит модулирующее напряжение;

е) определить и обосновать параметры контура ,  и , обеспечивающие допустимые линейные искажения (<30%, т.е. при ). Рассчитать фазовый сдвиг  ;

ж) выбрать коэффициент включения контура, обеспечивающий требуемую амплитуду  выходного АМ-сигнала. Влиянием НЭ на контур можно пренебречь.

Дано:

построим ВАХ заданного НЭ, в качестве аппроксимирующей функции используем степенной полином, рассчитаем коэффициенты аппроксимирующей функции

коэффициенты степенного полинома рассчитаем в среде MATLAB 6.5

u=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];

i=[0 0.6 1.4 2.0 4.0 9.0 20 34 50 73 100].*10^-3;

plot(u,i);

grid on

построим ВАХ НЭ и аппроксимирующую функцию

рассчитаем и построим статическую модуляционную характеристику (для заданной амплитуды )

по статической модуляционной характеристике выбререм смещение