Основы радиоэлектроники и связи
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Министерство образования Российской Федерации
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева
Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем
КИРИЛЛИН А. Н.
прохождение Радиоимпульсов через
избирательные цепи
Методические указания
к лабораторной работе по дисциплине
"Основы радиоэлектроники и связи"
Рыбинск
2003
Цель работы – исследование искажений, возникающих при прохождении радиоимпульсов с прямоугольной огибающей и гармоническим заполнением через последовательный, параллельный и связанные контуры.
5.1 Краткие теоретические сведения
Для нахождения отклика избирательной линейной цепи при действии на входе радиоимпульса с прямоугольной огибающей и гармоническим заполнением необходимо рассмотреть процессы на фронте (при включении гармонического колебания) и срезе импульса (при его выключении).
Для этого используют различные методы:
– классический (наложения свободных и вынужденных колебаний), позволяющий получить наглядную физическую интерпретацию результатов;
– приближенный спектральный, с помощью которого можно найти комплексную огибающую выходного колебания:
, (5.1)
где – спектральная плотность комплексной огибающей входного высокочастотного колебания;
– комплексный коэффициент передачи цепи, приведенный к текущей частоте ;
– абсолютная расстройка;
– несущая частота сигнала;
– резонансная частота контура;
– метод интеграла Дюамеля для огибающих, в соответствии с которым
, (5.2)
где – комплексная огибающая входного сигнала;
– комплексная огибающая импульсной характеристики цепи.
Анализ установления режима в последовательном колебательном контуре при включении гармонического колебания приводит к следующим результатам для тока в контуре:
– при
, (5.3)
где – постоянная времени контура;
– добротность контура;
– при
, (5.4)
где .
Таким образом, если несущая частота колебания на входе цепи не совпадает с резонансной частотой контура, ток содержит две составляющие: вынужденное колебание с постоянной амплитудой и частотой, равной частоте входного сигнала, и свободное колебание с амплитудой убывающей по экспоненциальному закону и частотой, равной резонансной частоте контура.
При совпадении частот вынужденных и свободных колебаний процесс установления огибающей имеет апериодический характер. Время нарастания колебания от 0 до при определяется из условия
и равно . (5.5)
При значительных расстройках процесс установления огибающей принимает колебательный характер. Это объясняется биением вынужденных и свободных колебаний, частоты которых не совпадают. Частота биений определяется расстройкой
. (5.6)
После прекращения действия гармонического колебания на входе в контуре существуют только свободные колебания, амплитуда которых убывает по экспоненциальному закону.
Анализ установления режима в параллельном колебательном контуре при включении гармонического колебания приводит к аналогичным результатам для напряжения на контуре:
– при
, (5.7)
– при
. (5.8)
В связанных контурах характер процесса установления при зависит от связи между контурами. Так напряжение на емкости второго контура при включении гармонического колебания на входе цепи описывается выражением
, (5.9)
где – фактор связи;
– коэффициент связи.
Процесс установления огибающей при принимает апериодический , а при – колебательный характер.
Биения наблюдаются и при выключении входного колебания, если связь между контурами больше критической. Это объясняется тем, что свободные колебания состоят из двух затухающих составляющих с частотами, близкими к частоте :
.
Частота биений
. (5.10)
5.2 Домашнее задание
1. Изучите указанную литературу.
2. Рассчитайте последовательный и параллельный контуры с резонансной частотой 1МГц для двух значений добротности: 100 и 50.
3. Постройте графики огибающих выходного сигнала при действии на входе радиоимпульса с прямоугольной огибающей, если амплитуда импульса 1В, длительность 250 мкс, при трех значениях расстройки : .
4. По построенным графикам определите период биений и длительности фронта и среза.
5. Для связанных контуров, имеющих одинаковые параметры, определите критическое значение емкости связи .
6. Постройте графики огибающих выходного сигнала при действии на входе радиоимпульса с прямоугольной огибающей, если амплитуда импульса 1В, длительность 10 мс, частота заполнения , при связи меньше, равной и больше критической.
7. По построенным графикам определите период биений и длительности фронта и среза.
8. Ознакомьтесь с порядком проведения работы.
9. Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
5.3 Порядок выполнения работы
1. Определение характеристик последовательного колебательного контура.
Определите характеристики при параметрах цепи, полученных при выполнении пункта 2 домашнего задания.
Схема для снятия амплитудно-частотной характеристики цепи, приведена на рисунке 5.1. По полученной АЧХ цепи определите резонансную частоту и полосу пропускания контура. Найдите добротность и постоянную времени контура.
2. Исследование прохождения радиоимпульсов через последовательный колебательный контур.
Проведите исследования при параметрах цепи и входного сигнала, указанных в пунктах 2 и 3 домашнего задания, используя схему приведенную на рисунке 5.2.
Сопротивление Ri играет роль внутреннего сопротивления генератора и должно быть много меньше сопротивления R. Для настройки контура на частоту входного сигнала используется переменный конденсатор С1. Емкость конденсатора С следует брать меньше расчетной на 5%. Суммарная емкость конденсаторов С и С1 должна быть больше расчетной. Шаг изменения емкости С1 следует выбирать минимальным.
Снимите осциллограммы выходных сигналов. Определите длительности фронта и среза, период биений.
3. Определение характеристик параллельного колебательного контура.
Определите характеристики при параметрах цепи, указанных в пункте 2 домашнего задания.
Схема для снятия амплитудно-частотной характеристики цепи, приведена на рисунке 5.3.
Сопротивление Ri играет роль внутреннего сопротивления генератора и должно быть много больше сопротивления R. По полученной АЧХ цепи определите резонансную частоту и полосу пропускания контура. Найдите добротность и постоянную времени контура.
4. Исследование прохождения радиоимпульсов через параллельный колебательный контур.
Проведите исследования при параметрах цепи и входного сигнала, указанных в пунктах 2 и 3 домашнего задания, используя схему приведенную на рисунке 5.4.
Снимите осциллограммы выходных сигналов. Определите длительности фронта и среза, период биений.
5. Определение характеристик связанных контуров.
Определите характеристики при параметрах цепи, указанных в пункте 2 домашнего задания.
Схема для снятия амплитудно-частотной характеристики цепи, приведена на рисунке 5.5. При слабой связи настройте в резонанс сначала первый, затем второй контуры. Снимите АЧХ при связи меньше, равной и больше критической.
6. Исследование прохождения радиоимпульсов через связанные контуры.
Проведите исследования при параметрах цепи и входного сигнала, указанных в пунктах 5 и 6 домашнего задания, используя схему приведенную на рисунке 5.6. Снимите осциллограммы выходных сигналов. Определите длительности фронта и среза, период биений.
Снимите осциллограммы выходных сигналов при .
5.4 Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Параметры цепей, сигналов и графики, полученные в результате выполнения домашнего задания.
3. Схемы для проведения эксперимента.
4. Графики и осциллограммы, полученные в результате эксперимента.
5. Параметры выходных сигналов, полученные в результате эксперимента.
6. Выводы по работе.
5.5 Контрольные вопросы
1. Чем определяются скорость и время нарастания амплитуды колебания тока в последовательном контуре при включении гармонической э.д.с. с частотой, равной резонансной частоте контура?
2. Приведите и объясните временные диаграммы напряжения на емкости и сопротивлении потерь последовательного контура, настроенного в резонанс на частоту заполнения входного радиоимпульса напряжения, при различных значениях добротности.
3. Как объяснить, что начальная скорость нарастания амплитуды колебаний тока в последовательном колебательном контуре при включении гармонической э.д.с. с частотой, равной резонансной частоте контура, не зависит от сопротивления потерь контура?
4. Какие искажения радиоимпульса тока возникают при подаче радиоимпульса напряжения на последовательный колебательный контур, расстроенный относительно частоты заполнения?
5. Поясните процесс возникновения биений с помощью векторных диаграмм.
6. Приведите и объясните временные диаграммы радиоимпульсов напряжения на параллельном контуре, настроенном в резонанс на частоту заполнения входного радиоимпульса, при различных внутренних сопротивлениях источника э.д.с.
7. Как влияет изменение величины сопротивления, шунтирующего параллельный контур, на искажения радиоимпульса напряжения на контуре при действии радиоимпульса тока с частотой заполнения равной резонансной частоте контура и отличной от нее?
8. Какие искажения возникают при прохождении радиоимпульса с прямоугольной огибающей через связанные контуры и как они зависят от добротности контуров, коэффициента связи и частоты настройки?
9. Как экспериментально определить длительность фронта и период биений?
10. В чем сущность приближенного спектрального метода?
11. Как определить комплексную огибающую колебания на выходе избирательной цепи с помощью приближенного спектрального метода?
Литература
1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2000. – с. 224-230, 235-241.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Советское радио, 1986. – с. 188-191.
Рисунок 5.6 – Схема для анализа воздействия радиоимпульса на контуры с емкостной связью
Рисунок 5.5 – Схема для снятия АЧХ связанных контуров
Рисунок 5.1 – Схема для снятия АЧХ последовательного контура
Рисунок 5.4 – Схема для анализа воздействия радиоимпульса на параллельный колебательный контур
Рисунок 5.3 – Схема для снятия АЧХ параллельного контура
Рисунок 5.2. – Схема для анализа воздействия радиоимпульса на последовательный колебательный контур
2. Шарлотта Аиссе Письма к госпоже Каландрини
3. Report Theodore Roosevelt Icon of the mericn Century ldquo;The joy of living is his who hs the hert to demnd it.html
4. Сущность, функции и роль денег
5. Обработка металлов давлением
6. Отчет по лабораторной работе по дисциплине
7. тематик@ в терминах
8. конспект лекций по курсу
9. Аппарат государственной власти и его структура
10. Мета реформ у вищій школі ~ якість і доступність освіти від 2 квітня 2009 р
11. St~dteb~rgerliche Dichtung Sp~tmittellter
12. Лекция ’ 2- Технические средства обработки информации Основные характеристики модулей ПК Персональные к
13. рефератдисертації на здобуття наукового ступенякандидата хімічних наук Х
14. Грамматические категории числа и падежа
15. Финансирование деятельности организации
16. Тема 9. Управление процессами Лекция 3.html
17. Анализ ассортимента нерыбных продуктов моря
18. Явления слияний и поглощений в России и странах ЦВЕ - рост продолжается
19. Реферат- Острый аппендицит
20. Передчасне Прискорене Фізіологічне Медсестра під час обстеження пацієнтки виявила що її біологічни