Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лабораторные работы по КОУ №5,6 - файл коу5.doc


Лабораторные работы по КОУ №5,6
скачать (499.7 kb.)

Доступные файлы (2):

коу5.doc771kb.28.11.2008 00:15скачать
КоУ6.doc1701kb.28.11.2008 00:16скачать

содержание
Загрузка...

коу5.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство ж/д транспорта РФ

Уральский государственный Университет Путей Сообщения


Кафедра электроники


Лабораторная работа № 5

По дисциплине «Каналообразующие устройства»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ.


Выполнил:

Группа Ш

Проверил:
г. Екатеринбург, 2008

Цель работы: изучение принципа действия преобразователя частоты с использованием дискретных элементов и интегральных микросхем, снятие амплитудно-частотных характеристик преобразователей частоты и определение их параметров.


Верхняя настройка гетеродина

f,кГц

700

750

800

830

850

870

890

900

920

930

950

1000

U, В

0,1

0,2

0,25

0,3

0,4

0,5

0,75

1,2

1,45

0,6

0,35

0,22




Нижняя настройка гетеродина

f,кГц

1700

1750

1770

1780

1785

1790

1800

1810

1820

1825

1840

1880

1900

U, В

0,2

0,35

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,25

0,9

0,75

0,5

0,25

0,2



Расчет.

FВ = 3 кГц

f = 15 кГц

При верхней настройке гетеродина:

Полоса пропускания = f1 – f2 = кГц

Избирательность по соседнему каналу:

fз = fрез +2* fпр = кГц

Uсос = В

σсос = 20 lg

Частотные искажения.

fFв = кГц, =

Мк =

При нижней настройке гетеродина:

Полоса пропускания = f1 – f2 = 1835-1773 = 62 кГц

Избирательность по соседнему каналу:

fс = fрез +2* ∆f = 1800 + 30 =1830 кГц

Uсос = 0,65 В

σсос = 20 lg

Частотные искажения.

fFв = 1803 кГц, = 1,49

Мк =

^ Индивидуальное задание: объясните принцип действия преобразователя частоты.

Преобразователи частоты в супергетеродинных радиоприемниках предназначены для линейного переноса спектра входного радиосигнала в область более низкой промежуточной частоты без изменения формы спектра и вида модуляции. При схемной реализации радиоприемника должно выполняться требование постоянства промежуточной частоты независимо от частоты принимаемого сигнала. Для этого в тракте радиочастоты и в гетеродине необходимо предусмотреть синхронную перестройку резонансных частот колебательных контуров, входящих в состав соответствующих узлов радиоприемника.



Рис. 1.1. Частотные спектры сигналов на входе радиоприемника и на выходе преобразователя частоты

Основная операция, которая реализуется в преобразователе частоты, заключается в получении сигнала с разностной частотой, которая получила название промежуточной частоты:

ωпр=ωгωс

где ωпр - промежуточная частота,

ωс - частота радиосигнала (несущая или средняя частота),

ωг - частота гетеродина.

Преобразователь частоты состоит из двух основных узлов – смесителя С и гетеродина Г.

Гетеродин представляет собой вспомогательный автогенератор, вырабатывающий сигнал с частотой ωг. В смесителе реализуется операция перемножения радиосигнала и сигнала с частотой гетеродина, в результате которой с учетом тригонометрических преобразований формируется сигнал с промежуточной частотой ωпр=ωгωс:

uс(t)·uг(t) =Uссosωct · Uгcosωгt =

=0,5 Uс Uг [ сos(ωгωс)t + сos(ωг + ωс)t]

Сигнал с суммарной частотой ωг+ωс далее должен быть отфильтрован в тракте промежуточной частоты с помощью фильтров.

Особенностью работы схем смесителей является то, что они реагируют одинаково на сигналы, отстоящие от частоты гетеродина на величину промежуточной частоты, в результате чего появляется паразитный канал приема, называемый соседним каналом, симметрично расположенный по отношению к частоте полезного сигнала относительно частоты гетеродина. В рассматриваемом случае, чаще всего встречающемся на практике, при так называемой верхней настройке гетеродина, частота соседнего канала оказывается выше частоты гетеродина. Может использоваться также и нижняя настройка гетеродина, тогда спектры полезного сигнала и сигнала по зеркальному каналу меняются местами. При любой настройке гетеродина сигнал по соседнему каналу должен подавляться до входа смесителя с помощью фильтров во входном устройстве и усилителе радиосигналов.

Преобразование частоты позволяет обеспечить высокое качество работы радиоприемников. Промежуточная частота сравнительно мала и не изменяется при перенастройке радиоприемника на другую радиостанцию. Поэтому можно существенно повысить чувствительность радиоприемника за счет реализации высокого коэффициента усиления в тракте промежуточной частоты, более простыми средствами обеспечить устойчивость работы усилителей и реализовать прямоугольную форму амплитудно-частотной характеристики усилителей, что необходимо для получения требуемой избирательности по соседнему каналу.

Выбор значения промежуточной частоты производится с учетом следующих факторов. При большем значении промежуточной частоты улучшается избирательность по соседнему каналу, обеспечиваемая колебательными контурами в радиочастотном тракте, так как в этом случае увеличивается разность частот между соседним и основным каналом, равная 2ωпр. С другой стороны, при меньшем значении промежуточной частоты облегчается схемная реализация усилителей и полосовых фильтров в тракте промежуточной частоты. Следует также учитывать, что промежуточная частота не должна попадать в диапазоны частот, выделенные для радиовещательных диапазонов. В частности для диапазонов длинных, средних и коротких волн принято стандартное значение промежуточной частоты 460 ± 5 кГц, при котором обеспечиваются все вышеперечисленные требования.

Узлы преобразователя частоты могут быть реализованы как на дискретных элементах – полупроводниковых диодах и транзисторах, так и на интегральных микросхемах.

Принцип действия преобразователей частоты на полупроводниковых диодах и транзисторах основан на использовании нелинейных статических характеристик этих элементов. Рассмотрим принцип действия преобразователя частоты с использованием биполярного транзистора (рис.1.3).

В цепь базы подается сигнал с частотой ωс, а в цепь эмиттера – сигнал гетеродина с частотой ωг, оба этих напряжения будут действовать во входной цепи транзистора между базой и эмиттером. Такой способ подачи входных сигналов позволяет уменьшить взаимное влияние источников сигналов друг на друга. В качестве гетеродина может использоваться любой тип автогенератора и его схема на рисунке не показана. В коллекторной цепи применена система из двух связанных контуров, позволяющая получить форму АЧХ, приближенную к прямоугольной. Рабочая точка транзистора по постоянному току определяется напряжением смещения Uсм и выбирается на наиболее нелинейном участке входной характеристики транзистора (рис. 1.4) с помощью резисторов в цепи базы Rб1 и Rб2 с учетом сопротивления резистора Rэ в цепи эмиттера). Это позволяет наилучшим образом использовать нелинейные свойства транзистора.

Амплитуда напряжения гетеродина выбирается таким образом, чтобы рабочая точка под влиянием этого напряжения перемещалась в широких пределах по нелинейному участку характеристики, при этом также в широких пределах изменяется входная проводимость транзистора g(t)=dIб/dUбэ=f(Uг). Амплитуда напряжения с частотой радиосигнала Uс.m выбирается в 5…10 раз меньше амплитуды напряжения с гетеродина Uг.m, при этом в каждый момент времени ток базы, создаваемый этим напряжением, будет определяться соотношением:

iб (t) =Uсcosωct · g[uг(t)]

В идеальном случае зависимость проводимости от напряжения гетеродина должна иметь параболический характер, в этом случае проводимость является линейной функцией напряжения гетеродина и будет достигаться идеальное перемножение двух сигналов:

iб (t) =Uсcosωct · k Uгcosωгt

Однако реальные характеристики транзистора отличаются в той или иной степени от идеальных, в результате чего в выходном сигнале смесителя будет присутствовать множество гармоник с частотами (ωсnωг) и (ωс + nωг). Фильтрация этих гармоник должна обеспечиваться фильтрами в тракте промежуточной частоты.

Линейность переноса радиочастотного спектра в область промежуточной частоты достигается за счет того, что напряжение радиочастотного сигнала в 5…10 раз меньше напряжения гетеродина, поэтому в любой момент времени можно считать практически линейным тот участок вольтамперной характеристики, в пределах которого перемещается рабочая точка под действием радиочастотного сигнала.

Преобразователи частоты можно с успехом построить на интегральных микросхемах (ИМС). Для этой цели используются перемножители аналоговых сигналов с различными принципами действия. Чаще всего принцип действия перемножителей основан на управлении крутизной проходной характеристики биполярного транзистора под действием одного из входных сигналов. При этом для расширения возможностей таких перемножителей их схемы реализуют на дифференциальных усилительных каскадах.
Вывод: в данной лабораторной работе мы исследовали преобразователь частоты, сняли АЧХ преобразователя. По АЧХ определили избирательность по соседнему каналу и коэффициент частотных искажений σс=7,3 дБ и Мк=0,06 дБ.

Соседний канал – паразитный канал приема. Его появление связано с принципом действия систем ПЧ, т.е. он одинаково реагирует на полезный сигнал ωс и на сигнал по соседнему каналу ωс . Т.о. возникает необходимость подавить соседний канал, т.е. обеспечить избирательность по ωпр . в этом случае соседний канал подавляется до входа системы, это осуществляется во входном устройстве и УРС.

Чтобы подавить соседний канал, необходимо увеличить добротность колебательного контура, но при увеличении добротности появляется отрицательный момент: увеличиваются частотные искажения.

Для этого избирательность по соседнему каналу реализуется в тракте промежуточной частоты, т.к. ωпр достаточно низкая по сравнению с радиочастотой, при этом довольно легко организовать в этом тракте хорошую форму АЧХ. Идеальной формой для АЧХ является прямоугольная, а в нашем случае АЧХ имеет форму близкую к прямоугольной, что свидетельствует о том, что частотные искажения будут минимальными.


Скачать файл (499.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru