Материал: Радиотехнические цепи и сигналы для дистанционного обучения. Останков А.В

Снять характеристику детектора, обладающего исходными переходной частотой, частотами настроек контуров, коэффициентом усиления, но отличающимся в большую/меньшую сторону значением полосы пропускания Пf Э контуров. Для понимания того, к каким последствиям приведет предлагаемая регулировка параметров детектора, рекомендуется изобразить в масштабе частотные характеристики расстроенных контуров (как на рис. 71), выдержав сначала исходное соотношение расстройки контуров и их полос пропускания. Получить такие графики можно, выполнив команду автоматизированного частотного анализа «AC Frequency ...» меню «Analysis» (в позиции «Nodes for analysis» указать 15 и 16). Ниже на новых графиках изобразить АЧХ контуров для случаев увеличенного и уменьшенного значения полосы пропускания. Коэффициент изменения полосы Пf Э взять для определенности равным 1.4. Сделать предположение о том, как в обоих случаях изменится детекторная характеристика.

Для увеличения (уменьшения) в 1.4 раза полосы пропускания контуров (при неизменном усилении, зависящем от резонансного сопротивления контуров Rк Э) следует соответственно уменьшить (увеличить) в 1.4 раза ёмкости контуров С1,2 в соответствии с формулой (82). Чтобы при этом часто́ты настроек контуров остались прежними, следует также изменить их индуктивности. Новые значения индуктивностей контуров L1,2 вычислить по формуле (83), в которой расстройку контуров ∆f оставить прежней и равной 0.7 Пf Э И, где Пf Э И — исходное значение полосы пропускания (табл. 41). Установить в схеме новые значения элементов контуров L1,2, С1,2.

Снять в обоих случаях по методике, изложенной выше, детекторные характеристики. Результаты отразить в таблицах, аналогичных табл. 42. Указать в заголовке каждой таблицы соответствующее значение соотношения ∆f /Пf Э, которое при увеличенной (уменьшенной) в 1.4 раза полосе пропускания контуров составит ½ (единицу). Изобразить детекторные характеристики в одной системе координат, дополнив их третьей кривой, соответствующей исходному значению полосы пропускания колебательных контуров.

Проанализировать графики. Определить по каждой характеристике её апертуру и крутизну линейного участка. Внести полученные данные в отчёт. Сделать выводы о влиянии соотношения ∆f /Пf Э на форму детекторной характеристики, величину её апертуры и крутизны линейного участка.

Исследовать зависимость детекторной характеристики от величины взаимной расстройки контуров при фиксированной полосе пропускания.

Возвратиться к исходным значениям ёмкости и индуктивности контуров. Снять характеристики детектора, обладающего исходными значениями

переходной частоты, полосы пропускания контуров, коэффициента усиления,

145

но отличными (от исходных) значениями взаимной расстройки контуров. Для понимания последствий предлагаемых регулировок целесообразно изобразить в масштабе АЧХ контуров, выдержав исходное значение их взаимной расстройки. Здесь же изобразить новые частотные характеристики для случаев увеличенной (и уменьшенной) взаимной расстройки контуров. Коэффициент изменения ∆f взять равным 1.4. Сделать предположение о том, как в обоих случаях изменится детекторная характеристика частотного детектора.

Для реализации увеличенной (уменьшенной) взаимной расстройки контуров следует изменить индуктивности L1,2 контуров, определив их новые значения по формуле (83), в которой ∆f взять сначала равной Пf Э, а затем ½ Пf Э. Установить в схеме новые значения L1,2.

Снять в обоих случаях детекторные характеристики, используя изложенную выше методику. Результаты эксперимента отразить в таблицах, аналогичных табл. 42.

Изобразить детекторные характеристики в одной системе координат, дополнив их третьей кривой, соответствующей исходному значению расстройки. Проанализировать графики. Определить по каждой характеристике её апертуру и крутизну линейного участка. Внести полученные данные в отчёт. Сделать выводы о влиянии соотношения ∆f /Пf Э на форму характеристики частотного детектора, величину её апертуры и крутизны линейного участка.

11.3.2. Исследование балансного фазового детектора (для чётных номеров варианта)

Подготовить установку к исследованиям.

Загрузить схемный файл «Phase detector.ewb». Примерный вид виртуальной установки показан на рис. 76. Изучить и зарисовать схему исследуемого фазового детектора (показать входные и выходные зажимы свободными; источники входных колебаний, панели приборов, ключи опустить). Уяснить назначение подключенных к детектору приборов и коммутируемых источников сигналов.

146

5V/500kHz/180Deg [Space]

VD1

По умолчанию ко входу детектора подключен идеальный фазовый модулятор («FM»), выполняющий роль источника детектируемого ФМ-напряжения uФМ(t) (переключатель «Space» установлен в нижнее положение). Конкретные значения частоты несущей (f0), амплитуды (UФМ) и индекса модуляции (m) ФМколебания устанавливаются с помощью вынесенных из модулятора источников «f0», «S0» и «m». Управляющий набегом фазы колебания низкочастотный гармонический сигнал вырабатывается источником «Function Generator», подключенным ко входу модулятора. Для работы необходимо установить следующие параметры детектируемого сигнала в соответствии с номером варианта и табл. 43: частоту несущей f0 (источник «f0»), амплитуду колебания UФМ (источник «S0»), частоту F информационного колебания (Frequency на панели «Function Generator»). Амплитуду информационного сигнала UНЧ (Amplitude) указать равной 1 В (установлена по умолчанию). При UНЧ =1 В индекс модуляции ФМ-колебания (m) определяется один к одному напряжением источника «m». Установить величину индекса также следует в соответствии с табл. 43.

147

Таблица 43

Далее следует установить параметры источника опорного гармонического колебания, обозначенного на рис. 76 как «U0». Частоту источника необходимо взять точно равной f0 (табл. 43), начальную фазу оставить нулевой (по умолчанию), действующее значение напряжения (Voltage) — в пять раз большей амплитуды UФМ детектируемого колебания.

Установить в соответствии с табл. 43 сопротивления RC-фильтров R1 и R2, а также параметры диодов VD1 и VD2 (модель «Ideal»): обратный тепловой ток «Saturation current (IS)» и сопротивление диода постоянному току в прямом направлении «Ohmic resistance (RS)». Остальные параметры элементов оставить равными установленным по умолчанию.

Подобрать оптимальное значение ёмкости RC-фильтров на выходе фазового детектора.

Рассчитать в соответствии с формулой (81) значение ёмкостей фильтров на выходе детектора. Установить номинальные значения ёмкостей С1,2, равным расчётному значению.

Установить тип информационных колебаний — последовательность прямоугольных импульсов. Произвести имитационное моделирование.

Изучить осциллограмму выходного напряжения детектора. Если для напряжения характерны высокочастотные пульсации значительной амплитуды, то постоянная времени RC-фильтров слишком мала, и ёмкости С1,2 следует увеличить. Если из осциллограммы видно, что при уменьшении амплитуды детектируемого напряжения конденсаторы С1,2 не успевают разряжаться через сопротивления R1,2, и напряжение на выходе детектора не отслеживает изменение амплитуды входного колебания, то величина ёмкостей С1,2 слишком велика.

Изменяя ёмкости С1 = С2 в бо́льшую и в меньшую сторону относительно расчётного значения, подобрать такое значение Сопт, при котором искажения выходного сигнала детектора минимальны. Уточнённое в ходе эксперимента

148

значение Сопт ёмкости конденсаторов указать в отчёте. Зарисовать осциллограмму напряжения на выходе детектора при С1,2 = Сопт.

Снять детекторную характеристику и оценить ее параметры.

Отключить клавишей «Space» от входа детектора генератор ФМ-напряже- ния и подключить источник немодулированного высокочастотного колебания. Установить частоту колебаний источника точно равной f0 (табл. 43), а действующее значение напряжения (Voltage) равным уровню источника опорного напряжения. Изменять начальную фазу входных колебаний ϕФМ (Phase) в пределах от 120° до 420° с шагом не более 10° (значения заносить в первую строку табл. 44) и измерять с помощью визира осциллографа средний уровень Ūд выходного напряжения в установившемся режиме. Результаты измерений Ūд вносить в третью строку табл. 44.

Таблица 44

Вычислить и занести во вторую строку табл. 44 значения рассогласования фаз сигналов ϕ = ϕФМ −270°. Построить график детекторной характеристики — зависимости выходного постоянного напряжения Ūд от величины расстройки фаз ϕ.

Проанализировать форму детекторной характеристики. Убедиться, что характеристика периодична. Указать интервал значений расстройки фаз (и соответственно индекса модуляции детектируемого колебания mкр), в пределах которого реализуем режим неискажённого детектирования.

В области малых значений расстройки фаз ϕ определить по графику крутизну детекторной характеристики S′д = ∆Ūд/∆ϕ и внести её значение в отчёт.

Исследовать зависимость детекторной характеристики от соотношения амплитуд детектируемого и опорного колебаний.

Уменьшить в 10-15 раз действующее значение напряжения источника высокочастотного гармонического колебания, подключенного ко входу детектора. Указать в отчёте новое значение соотношения UФМ/UОГ. Вновь снять зависимость выходного постоянного напряжения Ūд от величины расстройки фаз ϕ по методике предыдущего подпункта. Результаты отразить в таблице, аналогичной табл. 44, и на графике. Сравнить полученную детекторную характеристику с исходной, снятой при UФМ/UОГ = 1. Сделать выводы.

149