Фактор связи β в интервале 1,0…2,5 задается преподавателем.

3.2 Разработка методики исследования системы автоматической подстройки частоты

Для исследования системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) с помощью модернизированного лабораторного стенда рекомендуется следующая методика. Она представлена в виде методических указаний к проведению лабораторных работ.

Целью данной работы является определение основных характеристик системы автоподстройки частоты следящего типа; коэффициента автоподстройки, полосы схватывания, статической характеристики управления частотой гетеродина и остаточной расстройки, полосы удержания.

Структурная схема системы АПЧ приведена на рисунке 3.2.1.

Рисунок 3.2.1 – Структурная схема системы АПЧ

Рабочее задание на лабораторную работу:

1. Снять статические характеристики управителя-частотного детектора;

2. Снять резонансную характеристику преобразователя без АПЧ и с АПЧ, определить полосу удержания и полосу схватывания.

К п.1. Соединить гнезда КТ5 с Х1, Х2 с Х3, тумблер «АПЧ» поставить в положение «вкл».

К гнезду КТ4 присоединить генератор сигналов и частотометр, установить частоту немодулированного входного сигнала около 400 кГц амплитудой 10-15 мВ.

К гнезду Х4 подключить милливольтметр постоянного напряжения.

Включить питание всех приборов.

Плавно меняя частоту генератора, снять характеристики U_выхчд=ξ(f_пч) и f_гет=φ(U_выхчд). Результаты занести в таблицу 3.2.1. При измерении частоты гетеродина частотометр подключается к гнезду КТ4. Значения f_пчо=f_пч=465 кГц при U_выхчд=U_о; f_гето=f_гет при U_д=U_o где U_o – постоянное напряжение на варикапе, измеряемое на гнезде Х4 при положении «выкл» тумблера «АПЧ».

По результатам экспериментов построить графики зависимостей Δf_гет=ξ(U_выхчд), U_выхчд =φ(Δ f_пч).

По графикам определить статическую крутизну управителя

S_у= Δf_гет/ ΔU_выхчд, и различителя S_д= ΔU_выхчд/ Δf_пч

для линейных участков снятых характеристик.

Коэффициент автоподстройки К_апч вычисляется по формуле

К_апч=1+ S_у S_д

Таблица 3.2.1

К п.2. Тумблер «АПЧ» выключить. Установить на генераторе сигналов частоту в районе 4,5 Мгц, амплитуду сигнала на выходе 1-1,5 мВ, подать ее на гнездо КТ2, подключить вольтметр переменного тока к гнезду КТ5. Установить регулятор «Частота гетеродина» в среднее положение.

Плавно меняя частоту генератора или вращением ручки «Частота гетеродина» настроиться в резонанс по максимуму показаний вольтметра. Снять значение напряжения на вольтметре U₁.

Плавно перестраивая генератор, снять резонансную характеристику преобразователя U_вых=F(f_c), начиная с уровня U₁/10 и заканчивая таким же уровнем. Результаты занести в таблицу 3.2.2.

Тумблер «АПЧ» поставить в положение «ВКЛ». Снять резонансную характеристику с включенной системой автоподстройки частоты. Результаты занести в таблицу 3.2.3. С АПЧ характеристика снимается дважды:

а – при увеличении частоты;

б – при уменьшении частоты.

Таблица 3.2.2 - Характеристики без АПЧ

Таблица 3.2.3 – Характеристики с АПЧ

Построить все отснятые резонансные кривые на одном графике, откладывая по оси ординат отношение напряжения при расстройках к максимальному (резонансному) значению напряжения на выходе, а по оси абсцисс абсолютные значения частоты входного сигнала. Пользуясь этими кривыми, построить характеристику АПЧ: зависимость отклонения промежуточной частоты относительно номинального значения остаточной расстройки от отклонения частоты входного сигнала относительно частоты точной настройки. Для этого из точки произвольного значения частоты восстановить перпендикуляр до пересечения с резонансной характеристикой, снятой с АПЧ, и определить относительную величину входного сигнала, соответствующую данной частоте или данной начальной расстройке: Δf_н=f_с1-f_с0

где f_с1 – произвольное значение частоты;

f_с0 – частота сигнала, соответствующая точной настройке.

Абсцисса точки пересечения прямой, проведенной через эту точку параллельно оси абсцисс и резонансной характеристикой, снятой без АПЧ, будет определять остаточную расстройку по формуле:

Δf_с=f_с2-f_с1

где f_с2 – частота сигнала, определенная в результате последнего построения. Пользуясь построенной характеристикой АПЧ, определить коэффициент автоподстройки, полосу схватывания и полосу удержания.

Содержание отчета

Отчет должен содержать цель работы, схему исследуемого макета, результаты экспериментов, краткие выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Какова методика снятия статической характеристики управления варикап-гетеродин?

2. Какой вид имеет вольт-фарадная характеристика варикапа?

3. Какова методика снятия статической характеристики различителя – частотного детектора?

4. Какова методика снятия резонансной характеристики усилителя при работающей АПЧ?

5. Как изменится резонансная характеристика усилителя при работающей АПЧ по сравнению с резонансной характеристикой усилителя без АПЧ?

6. Какова методика экспериментального определения полосы схватывания и полосы удержания?

7. Как объяснить кажущееся ухудшение избирательности усилителя промежуточной частоты при действии АПЧ?

8. Как изменится характеристика АПЧ, если изменить полярность напряжения, подаваемого от частотного детектора на варикап?

9. Что понимается под полосой схватывания и полосой удержания АПЧ?

10. Как влияет форма характеристики частотного детектора на величину полосы схватывания и удержания?

11. Чему равен коэффициент автоподстройки частоты?

12. От чего зависит остаточная расстройка и как определить ее величину по характеристикам частотного детектора и управления при заданной начальной расстройке?

4 Экспериментальные результаты

4.1 Экспериментальные данные, полученные при исследовании амплитудного ограничителя и частотного детектора

При проведении исследований амплитудного ограничителя использовалась методика, разработанная в пункте 3.1 данного дипломного проекта. Полученные данные приведены в таблице 4.1.1. График зависимости U_вых=f(U_вх) приведен на рисунке 4.1.1.

Таблица 4.1.1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рисунок 4.2.1 – График зависимости U_вых=f(U_вх)

При исследовании частотного детектора полученные результаты заносились в таблицу 4.1.2. График зависимости U_вых.чд = F(f_вх) приведен на рисунке 4.1.2.

Таблица 4.1.2

400 410 420 430 440 450 460 470 480 490

Рисунок 4.2.2 – График зависимости U_вых=F(f_вх)

4.2 Экспериментальные данные, полученные при исследовании системы АПЧ

Исследования системы автоматической подстройки частоты проводились по методике, приведенной в разделе 3.2 данного проекта. Полученные данные представлены в таблицах 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3. Графики зависимостей Δf_гет=ξ(U_выхчд), U_выхчд =φ(Δ f_пч) приведены на рисунках 4.2.1 и 4.2.2 соответственно. Определенная по графикам статическая крутизна управителя

S_у= Δf_гет/ ΔU_выхчд= 60/2=30 кГц/В

и различителя

S_д= ΔU_выхчд/ Δf_пч= 2/10=0,2 В/кГц

Коэффициент автоподстройки К_апч

К_апч=1+ S_у S_д = 1+30*0,2=7