close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Andronnikov2

код для вставкиСкачать
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АРУ
СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМНИКА АМ СИГНАЛОВ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы
на стенде УРПС
Составители:
Андроников В. Б.
Романова М. Я.
ГУАП, Санкт-Петербург
2018 г.
ВВЕДЕНИЕ
Радиоприем, как правило, сопровождается существенным изменением
параметров принимаемого сигнала, вызванным различными внешними причинами. Наиболее вероятными причинами изменения уровня мощности принимаемого сигнала являются изменение условий распространения радиоволн
на трассе передатчик – приемник, многолучевое распространение радиоволн,
различие мощностей радиопередатчиков, различие в удаленности передатчиков от точки приема. В случае приема сигналов с подвижного объекта причиной изменения мощности принимаемого сигнала может быть наличие эффекта Доплера.
К внутренним причинам изменения параметров сигнала можно отнести непостоянство напряжений источников питания, неравномерность усиления резонансных систем приемника в диапазоне перестройки и при переходе
от одного поддиапазона к другому. Для супергетеродинного приемника значительное влияние оказывает нестабильность частоты гетеродина.
Изменение уровня входного сигнала вызывает изменение мощности
сигнала на выходе приемника. Для защиты оконечных устройств от перегрузки необходимо предусмотреть регулирование усиления. Ручная регулировка усиления может применяться при сравнительно медленных изменениях
уровня входного сигнала, например, при перестройке с одной радиостанции
на другую. При этом имеют место некоторые эксплуатационные неудобства.
При быстрых изменениях уровня входного сигнала, например, при наличии
эффекта замираний радиоволн, необходимо использовать автоматическую
регулировку усиления (АРУ), которая должна обеспечивать относительное
постоянство напряжения сигнала на выходе детектора при изменении уровня
сигнала на входе радиоприемника [1].
2
1 ОПИСАНИЕ МАКЕТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ
АРУ СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМНИКА
Для исследования системы АРУ приёмника в стенде УРПС (Учебная
радиоприёмная стойка) используется сменный блок, вид лицевой панели которого показан на рисунке 1.
Рисунок 1 – Внешний вид лицевой панели сменного блока
На лицевой панели блока изображена функциональная схема исследуемого устройства. В состав схемы входят:
− усилитель промежуточной частоты (УПЧ);
− амплитудный детектор (АД);
− усилитель постоянного тока петли АРУ (УПТ), коэффициент усиления которого можно изменять переключателем S4;
− фильтр низкой частоты (ФНЧ), с выхода которого управляющее напряжение воздействует на УПЧ;
В блоке предусмотрена как автоматическая регулировка усиления, так
и ручная. Переключение этих режимов осуществляется с помощью переклю-
3
чателя S2. Дополнительно в блок встроен генератор импульсов и амплитудный модулятор.
Регулировка усиления осуществляется изменением режима по постоянному току транзисторов УПЧ. При выключенной АРУ в режиме ручной
регулировки усиления (переключатель S2 в положении РРУ) для этой цели
служит потенциометр РРУ, выведенный на переднюю панель. Значение напряжения регулировки отображается на цифровом индикаторе измерителя
Р1, который расположен на правой панели лабораторного стенда.
Постоянная времени τ фильтра низкой частоты зависит от положения
переключателя S3 и равна 0,01 с или 5 мкс.
В процессе выполнения лабораторной работы используются дополнительные приборы – осциллограф и милливольтметр переменного напряжения.
2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1 Определение максимального коэффициента усиления УПЧ
Соедините кабелем разъём -40дБ генератора ВЧ (на левом блоке стенда) с разъёмом КТ2 на исследуемом блоке. Другим кабелем соедините разъём
КТ3 исследуемого блока с входом милливольтметра на рабочем столе. Схема
соединений должна быть как на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема подключений для определения максимального
коэффициента усиления УПЧ
4
Включите стенд выключателем “СЕТЬ”, расположенном на правом
блоке стенда внизу блока нагрузок. Включите генератор ВЧ на левом блоке
стенда и милливольтметр на рабочем столе. На милливольтметре выберите
предел измерений 300 мВ. Генератор импульсов (ГИ) на исследуемом блоке
должен быть выключен, переключатель S2 – в положение РРУ.
Установите частоту генератора ВЧ fген ≈ 455 кГц. Убедитесь в том, что
генератор НЧ на левом блоке стенда выключен, т.е. модуляция генератора
ВЧ отсутствует (коэффициент модуляции m = 0%).
Установите выходное напряжение генератора ВЧ Uвых ген = Uвх УПЧ ≈ 5мВ.
Для этого «УРОВЕНЬ ВЧ» по прибору на панели генератора следует установить
-6 дБ. Суммарное ослабление при этом составит -46 дБ, а выходное напряжение
будет равно приблизительно 5 мВ. Напряжение РРУ установите соответствующим максимальному усилению УПЧ (регулировка РРУ – в крайнее правое положение).
Зафиксируйте выходное напряжение УПЧ (Uвых УПЧ) по милливольтметру.
Зная значение входного напряжения УПЧ, рассчитайте максимальное значение
коэффициента усиления УПЧ.
KУПЧ макс = Uвых УПЧ /Uвх УПЧ
2.2 Снятие регулировочной характеристики УПЧ
Регулировочная характеристика – это зависимость коэффициента усиления
УПЧ (KУПЧ) от величины напряжения регулирования (Uрег). Значение напряжения регулирования выводится на индикатор Р1 на правом блоке стенда.
Изменяя регулировкой РРУ напряжение Uрег в пределах от 0 В до 12 В с
шагом 1 В, получите значения выходного напряжения Uвых УПЧ по милливольтметру и занесите полученные данные в таблицу 1.
Таблица 1
Uрег В
1
2
3
4
5
6
Uвых УПЧ В
7
8
9
10
11
12
Uвх УПЧ=5мВ
KУПЧ = Uвых УПЧ /Uвх УПЧ
5
2.3 Определение коэффициента усиления УПТ
Соберите схему соединений на стенде в соответствии с рисунком 3:
− выход генератора ВЧ -40дБ соедините кабелем с разъёмом КТ2 исследуемого блока;
− сигнальный вход осциллографа соедините с разъёмом КТ3;
− разъём КТ5 соедините с входом милливольтметра;
− выход УПТ (КТ6) соедините с входом 2 вольтметра на правом блоке стенда (чёрный штекер – корпус, красный – измерительный вход);
− соедините кабелем вход синхронизации «ВНЕШ.» осциллографа с выходными гнёздами генератора НЧ (чёрный штекер – корпус, красный – гнездо
«0 дБ»).
Рисунок 3 – Определение коэффициента усиления УПТ
Включите генератор НЧ на левом блоке стенда. Напряжение с выхода
генератора НЧ внутри блока подаётся на модулирующий вход генератора ВЧ.
Регулировкой РРУ на исследуемом блоке установите максимальное усиление
УПЧ (крайнее правое положение ручки регулировки). Установите частоту
выходного напряжения генератора НЧ 1000 Гц.
На осциллографе переключатель уровня синхросигнала поставьте в положение 1:1. Установите скорость горизонтальной развёртки 0,5 мс/дел, масштаб вертикального усиления установите 0,5 В/дел. Включите осциллограф.
Изменяя выходное напряжение НЧ генератора регулятором Uвых, добейтесь
6
глубины модуляции порядка 50% по осциллограмме напряжения в гнезде
КТ3. Ориентировочный вид осциллограммы для этого случая показан на рисунке 4.
Рисунок 4 – Вид осциллограммы при Км=50%
Изменяя усиление УПЧ, добейтесь значения напряжения низкой частоты на входе УПТ (гнездо КТ5) порядка 10÷20 мВ. Зафиксируйте в протоколе
установленное значение Uвх УПТ.
Включите вольтметр на правом блоке стенда. Измерьте по вольтметру напряжение низкой частоты на выходе УПТ (гнездо КТ6) при различных положениях переключателя S4 (К1, К2, К3) и занесите полученные данные в таблицу 2.
Таблица 2
Положение S4
К1
К2
Uвых УПТ В (КТ6)
К3
Uвх УПТ =
мВ
КУПТ = Uвых УПТ/ Uвх УПТ
2.4 Снятие амплитудной характеристики УПЧ при разомкнутой
петле АРУ и максимальном усилении УПЧ
Выполните подключения в соответствии с рисунком 2. Положение переключателя S2 – РРУ. Регулировка РРУ – в крайнем правом положении.
Изменяя выходное напряжение ВЧ генератора от 0,1 мВ (соответствующее
затухание -80 дБ) до 100 мВ (-20 дБ) с шагом 5 дБ, фиксируйте значения выходного напряжения УПЧ по милливольтметру. Величина напряжения на
выходе ВЧ генератора, выраженная в дБ(В), определяется алгебраической
суммой показаний индикатора УРОВЕНЬ ВЧ и ослаблением, указанным рядом с соответствующим разъёмом ВЧ генератора. Полученные данные занесите в таблицу 3. Для определения значений напряжения с выхода генератора
7
ВЧ при различных устанавливаемых в децибелах ослаблениях пользуйтесь
таблицей перевода дБ → мкВ, приведённой в конце настоящего руководства
для ослаблений по отношению к 1В.
Таблица 3
Uвх упч
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
дБ(В)
Uвх упч мВ
Uвых упч
мВ
2.5 Снятие амплитудной характеристики УПЧ при замкнутой
петле АРУ
Установите переключатель S2 в положение АРУ. Проведите те же измерения, что и в предыдущем пункте и данные занесите в таблицу 4.
Таблица 4
Uвх УПЧ
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
дБ(В)
Uвх УПЧ мВ
Uвых
К1
УПЧ
К2
мВ
К3
2.6 Определение значения входных уровней, начиная с которых
возникают искажения АМ сигналов
Соберите схему, как на рисунке 5. Соедините кабелем с разъёмами выход генератора ВЧ с гнездом КТ2 исследуемого блока.
В случае, если используется двухканальный осциллограф, соедините
вход 1 осциллографа с выходом УПЧ (КТ3), а вход 2 – с выходом амплитудного детектора (КТ4).
Установите на входе УПЧ (КТ2) напряжение промежуточной частоты
порядка 5 мВ (-46 дБ). Усиление УПЧ должно быть установлено максимальным (регулировка РРУ – в крайнем правом положении). Переключатель S3
поставьте в положение τ1.
8
Рисунок 5 – Определение значений входных уровней, при которых
возникают искажения АМ сигнала
На генераторе НЧ установите частоту модуляции порядка 1000 Гц.
Синхронизация развёртки осциллографа – от сигнала по входу 2. Регулировкой
«Уровень синхронизации» добейтесь устойчивого изображения модулированного колебания ВЧ так, чтобы на экране осциллографа отображалось 3 ÷ 4
периода модулирующего напряжения.
Изменяя выходное напряжение НЧ генератора регулятором Uвых, добейтесь глубины модуляции порядка 50% (как в п. 2.3, рисунок 4). Наблюдайте осциллограммы на выходе УПЧ (КТ3) и на выходе амплитудного детектора (КТ4). Для режимов РРУ и АРУ при усилении УПТ К3 определите
значения входного напряжения Uвх УПЧ, при которых становятся заметными
(на глаз) искажения огибающей выходного сигнала в КТ3 и в КТ4.
РРУ: выход УПЧ – искажения при Uвх УПЧ = дБ;
выход АД – искажения при Uвх УПЧ =
дБ;
АРУ: выход УПЧ – искажения при Uвх УПЧ = дБ;
выход АД – искажения при Uвх УПЧ =
дБ.
2.7 Исследование влияния постоянной времени ФНЧ на работу
системы АРУ при усилении АМ напряжения
Выключите НЧ, при этом на вход УПЧ будет подаваться немодулированное напряжение промежуточной частоты порядка 50 мВ (-26 дБ). Тумблер
9
РРУ-АРУ поставьте в положение РРУ. Переключатель S3 – в положение τ1,
переключатель S4 – в положение К3. Тумблером S1 включите генератор
прямоугольных импульсов. Подключите выход УПЧ (КТ3) к входу канала 1
осциллографа, а выход амплитудного детектора (КТ4) – к входу канала 2.
Если на осциллографе имеется вход внешней синхронизации, то соедините его кабелем с гнездом «синхр» на исследуемом блоке. Если такого входа нет, то режим синхронизации – «внутренняя» от сигнала по каналу 2.
С помощью регулировки «уровень» синхронизации осциллографа добейтесь устойчивого изображения с двумя периодами модулирующих импульсов. Наблюдайте на экране осциллографа модулированное напряжение
промежуточной частоты в КТ3 и напряжение модуляции с выхода амплитудного детектора в КТ4 в режиме РРУ при максимальном усилении. Сделайте
снимок экрана (снимок 1).
Переключитесь в режим АРУ. Наблюдайте осциллограммы напряжений в КТ3 и в КТ4 при постоянной времени ФНЧ АРУ τ1 для значений усиления УПТ АРУ К1, К2 и К3. Сделайте снимки осциллограмм (снимки 2, 3 и 4).
Установите значение постоянной времени ФНЧ τ2 и наблюдайте осциллограммы напряжений в КТ3 и в КТ4 для значений усиления УПТ АРУ
К1, К2 и К3. Сделайте снимки осциллограмм (снимки 5, 6 и 7).
2.8 Оформление отчёта
В отчёте необходимо:
− привести схему исследуемого устройства (рисунок 1);
− по пункту 2.1 рассчитать максимальный коэффициент усиления УПЧ;
− по пункту 2.2 по таблице 1 построить регулировочную характеристику
УПЧ. Прокомментировать вид зависимости;
− по пункту 2.3 в соответствии с данными таблицы 2 рассчитать коэффициенты усиления УПТ АРУ;
10
− по пункту 2.4 построить амплитудную характеристику УПЧ при разомкнутой петле АРУ в соответствии с данными таблицы 3. Прокомментировать вид характеристики;
− по пункту 2.5 построить амплитудную характеристику УПЧ при замкнутой петле АРУ в соответствии с данными таблицы 4 для различных значений усиления УПТ (К1, К2 и К3). Прокомментировать вид характеристики. Произвести оценку эффективности АРУ, т. е., определить изменение
уровня выходного сигнала в дБ при увеличении входного сигнала на 50 дБ
относительно Uвх УПЧ = -60 дБВ;
− по пункту 2.6 привести значения Uвх УПЧ, при которых наступают искажения
формы напряжений на выходах УПЧ и АД для режимов РРУ и АРУ. Оценить
увеличение динамического диапазона тракта усиления при использовании
системы АРУ;
− по пункту 2.7 привести фотографии осциллограмм (снимки 1÷7) и прокомментировать вид осциллограмм. Сделать выводы по полученным результатам.
11
ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА ЗНАЧЕНИЙ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЙ
ИЗ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ В АБСОЛЮТНЫЕ
Таблица позволяет перевести значения относительных уровней напряжений, выраженных в децибелах относительно 1 В (дБ В), в абсолютные единицы напряжения – микровольты (мкВ). Значению напряжения в мкВ, указанному в каждой клетке таблицы, соответствует относительный уровень,
равный алгебраической сумме чисел, стоящих в заголовках, соответствующих данным строке и столбцу.
дБ
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
-80
35,5
39,8
44,7
50,1
56,2
63,1
70,8
79,4
89,1
100
-70
112
126
141
159
178
200
224
251
282
316
-60
355
398
447
501
562
631
708
794
891
1000
-50
1120
1260
1410
1590
1780
2000
2240
2510
2820
3160
-40
3,55⋅103
3,98⋅103
4,47⋅103
5,01⋅103
5,62⋅103
6,31⋅103
7,08⋅103
7,94⋅103
8,91⋅103
104
-30
11,2⋅10
3
12,6⋅10
3
14,1⋅10
3
15,9⋅10
3
17,8⋅10
3
20,0⋅10
3
22,4⋅10
3
25,1⋅10
3
28,2⋅10
3
31,6⋅10
-20
35,5⋅10
3
39,8⋅10
3
44,7⋅10
3
50,1⋅10
3
56,2⋅10
3
63,1⋅10
3
70,8⋅10
3
79,4⋅10
3
89,1⋅10
3
105
-10
112⋅10
3
126⋅10
3
141⋅10
3
159⋅10
3
178⋅10
3
200⋅10
3
224⋅10
3
251⋅10
3
282⋅10
3
316⋅10
0
355⋅10
3
398⋅10
3
447⋅10
3
501⋅10
3
562⋅10
3
631⋅10
3
708⋅10
3
794⋅10
3
891⋅10
3
106
3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Сифоров, В. И. Радиоприемные устройства /В. И. Сифоров. М.: Военное
издательство министерства обороны Союза ССР, 1954. 804 с.
12
3
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. 2
1 ОПИСАНИЕ МАКЕТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ
АРУ
СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМНИКА ........................................................ 3
2 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ............................................................. 4
2.1 Определение максимального коэффициента усиления УПЧ................... 4
2.2 Снятие регулировочной характеристики УПЧ .......................................... 5
2.3 Определение коэффициента усиления УПТ .............................................. 6
2.4 Снятие амплитудной характеристики УПЧ при разомкнутой петле АРУ
и максимальном усилении УПЧ......................................................................... 7
2.5 Снятие амплитудной характеристики УПЧ при замкнутой петле АРУ . 8
2.6 Определение значения входных уровней, начиная с которых возникают
искажения АМ сигналов ..................................................................................... 8
2.7 Исследование влияния постоянной времени ФНЧ на работу системы
АРУ при усилении АМ напряжения.................................................................. 9
ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА ЗНАЧЕНИЙ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЙ ИЗ
ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ В АБСОЛЮТНЫЕ ......................................... 12
3 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................. 12
13
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
703 Кб
Теги
andronnikov2
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа