Лекция 1а (лекции по УГФС)

2018-01-12СтудИзба

Описание файла

Файл "Лекция 1а" внутри архива находится в папке "лекции по УГФС". Документ из архива "лекции по УГФС", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиопередающие устройства" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "радиопередающие устройства" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Лекция 1а"

Текст из документа "Лекция 1а"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Г.А. Дегтярь

УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И

ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 200700 Радиотехника, 201500 Бытовая радиоэлектронная аппаратура,
201600 Радиоэлектронные системы, 201700 Средства радиоэлектронной борьбы,

071500 Радиофизика и электроника

направления подготовки дипломированного специалиста 654200 Радиотехника

Новосибирск, 2003

Настоящий учебник написан в виде лекций по основным вопросам, связанным с генерированием и формированием электрических сигналов в основном для целей радиосвязи и радиовещания, входящим в программу курса «Устройства генерирования и формирования сигналов» и подобным курсам, составляющим основу подготовки специалистов радиотехнического профиля.

Изложенный в лекциях материал даёт основы по соответствующей дисциплине и позволяет студенту, усвоившему материал лекций, успешно расширять свои знания в области указанной дисциплины и изучать другие родственные дисциплины.

Необходимость подготовки настоящей работы обусловлена возрастающей тенденцией увеличения объёма самостоятельной работы студента в процессе обучения и сокращением объёма лекционных занятий. Представленные лекции облегчат студенту самостоятельное изучение дисциплины, чему также должны способствовать вопросы для самоконтроля знаний в конце каждой лекции. Некоторые из вопросов требуют от студента самостоятельного анализа отдельных положений, которые глубоко не затронуты в лекции в силу её ограниченного объёма. В заголовке каждой лекции выделяются основные положения, рассматриваемые в ней, что облегчит студенту отыскание интересующего его материала, в том числе и при повторном обращении.

Представленный материал основывается на лекциях, читаемых автором студентам соответствующих специальностей факультета радиотехники, электроники и физики Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). Однако его не стоит рассматривать, как обязательно прочитываемую лекцию, так как фактическое число лекций может отличаться от представленного по разным причинам. Кроме того, фактическая лекция может базироваться на материале нескольких представленных лекций. Полнота изложения затрагиваемых в лекциях вопросов ориентирована, в первую очередь, на студентов, обучающихся по специальности 200700 – радиотехника направления подготовки дипломированного специалиста 654200 – радиотехника и перекрывает требования государственного образовательного стандарта к минимуму содержания дисциплины по другим специальностям указанного направления.

Все критические высказывания, замечания и советы по настоящей работе будут с благодарностью приняты автором на кафедре радиоприёмных и радиопередающих устройств НГТУ.

© Новосибирский государственный
технический университет, 2003 г.


ВВЕДЕНИЕ

В представляемых лекциях обсуждаются основные вопросы, связанные с генерированием, то есть созданием, высокочастотных электрических колебаний напряжения и тока и управлением этими колебаниями информационным сигналом. Для генерирования высокочастотных электрических сигналов и управления ими используют специальные устройства, называемые устройствами генерирования и формирования сигналов (УГФС). Вырабатываемые УГФС сигналы чаще всего преобразуются в радиосигналы, то есть в электромагнитные колебания, распространяющиеся в окружающем пространстве. Используются радиосигналы для передачи информационных сообщений, обнаружения и распознавания материальных объектов или указания их местоположения. Технически радиосигналы получают путём преобразования электрических колебаний тока и напряжения в электромагнитные волны. Указанное преобразование осуществляется с помощью излучающих устройств – антенн.

Из курса электродинамики известно, что электрические колебания тока и напряжения тем эффективнее преобразуются в электромагнитные волны, чем выше скорость их изменения, то есть чем выше частота колебаний. Чем высокочастотнее электрические колебания, тем меньше оказываются размеры излучателя для эффективного преобразования колебаний в электромагнитную волну. Использование высоких частот позволяет также создать практически неограниченное число источников радиосигналов различного назначения без взаимных помех.

В курсе «Устройства генерирования и формирования сигналов» изучаются УГФС, позволяющие создать электрические колебания тока и напряжения с нужными характеристиками, а вопросы преобразования этих колебаний в радиосигналы, то есть в электромагнитные волны, рассматриваются в курсе антенн.

Наиболее широко УГФС используются для целей радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиолокации, радионавигации, радиоуправления, входя в состав радиопередающих устройств соответствующего назначения. УГФС применяются также в радиоизмерительных приборах и установках.

Родственные УГФС устройства используются в промышленности, например, для высокочастотного нагрева металлов, сушки изделий из дерева, пластмасс и их покрытий, обработки пищевых продуктов; в медицине, например, для прогревания органов тела, проведения хирургических операций и в других областях.

В УГФС осуществляется преобразование электрической энергии источников питания, обычно постоянного тока (напряжения), в энергию высокочастотных электрических колебаний, управляемых (модулируемых) информационным сигналом. В частном случае управляющий сигнал может отсутствовать.

В самом общем виде структурная схема УГФС может быть представлена рис. В.1.


Высокочастотный электрический сигнал, вырабатываемый УГФС, характеризуется такими основными параметрами, как: 1) мощность (в нагрузке); 2) частота (значение частоты при отсутствии управляющего сигнала); 3) нестабильность частоты (абсолютная или относительная). Эти и другие характеристики сигналов УГФС рассматриваются в лекциях.

В радиотехнике сегодня применяются УГФС с мощностью от долей ватта (Вт) до нескольких мегаватт (МВт) с рабочими частотами от сотен килогерц (кГц) до десятков гигагерц (ГГц). Существуют также генераторы электрических колебаний, преобразуемых в электромагнитные волны, и на более низкие частоты, вплоть до единиц герц (Гц), а также на частоты в сотни гигагерц.

Выше отмечалось, что одной из основных областей применения УГФС являются радиопередающие устройства, которые, имея, как правило, большую мощность, создают в зоне своего расположения электромагнитные поля большой интенсивности, что неблагоприятно для биологических объектов, включая человека. Вообще любой высокочастотный генератор электрических колебаний вблизи себя имеет электромагнитное поле той или иной интенсивности, что требует защиты от него обслуживающего персонала. Таким образом, использование генераторных устройств создаёт экологические проблемы в добавление к общим проблемам, связанным с созданием и эксплуатацией любого промышленного объекта. В каждой стране существуют государственные (национальные) стандарты и нормы на уровни мощности и допустимые побочные излучения генераторных устройств различного назначения. На отдельные типы устройств имеются международные рекомендации и ограничения.

В случае мощных УГФС, а также при ограниченной мощности источников питания, что характерно для подвижных объектов, например, летательных аппаратов различного назначения и носимых устройств, важными являются энергетические показатели, в частности, коэффициент полезного действия (КПД) устройства, характеризующий эффективность преобразования энергии источников питания. В современных высокочастотных генераторах достижимы значения КПД до (70…90)% и более. Это означает, что примерно (10…30)% потребляемой от источника питания мощности расходуются «бесполезно». При большой мощности генератора (сотни киловатт – единицы мегаватт) потери составляют существенную величину, определяющую «бесполезные» затраты электрической энергии, которая, в свою очередь, также должна быть выработана, что требует своих затрат и т.д.

Вырабатываемые УГФС сигналы, помимо упоминавшихся ранее характеристик как мощность, частота, нестабильность частоты, должны обладать и рядом других показателей, в частности, относящихся, например, к модуляции: коэффициент модуляции при амплитудной модуляции, девиация частоты при частотной модуляции, линейность модуляции и другие. Эти показатели будут обсуждаться в соответствующих лекциях.

Линии и системы радиосвязи, соответственно входящие в них УГФС, должны удовлетворять требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС), что предполагает, в первую очередь, отсутствие взаимных помех: одна линия или система радиосвязи не должна нарушать нормальную работу других линий и систем. Например, радиовещательная станция не должна создавать помехи работе радиолокационной станции аэропорта, а радиолокационная станция аэропорта не должна создавать помехи приёму сигнала телевизионного изображения. Эти вопросы частично также затрагиваются в лекциях.

Для более полного изучения дисциплины, как в процессе чтения лекций, так и после его завершения, следует обращаться к учебникам, учебным пособиям и другим изданиям, рекомендуемым лектором.

Вопросы для самоконтроля знаний:1

  1. Перечислите известные вам области применения УГФС. Какие из названных областей, по вашему мнению, являются основными?

  2. Воспроизведите структурную схему УГФС. Осмыслите назначение составляющих блоков схемы.

  3. Назовите основные характеристики и показатели электрических сигналов, вырабатываемых УГФС. Осмыслите их. Вспомните, что вам известно из других курсов.

  4. В чём проявляется воздействие УГФС на экологию? Обоснуйте своё мнение.

  5. Как вы понимаете электромагнитную совместимость (ЭМС) линий и систем радиосвязи, радиотехнических комплексов и устройств?

Раздел 1. Генераторы с внешним возбуждением

Лекция 1

Назначение генератора с внешним возбуждением (ГВВ). Классификация ГВВ по режимам: усиление напряжения, усиление мощности, умножение частоты, преобразование частоты. Принципиальная схема, основные элементы, принцип работы ГВВ на электронной лампе и биполярном транзисторе. Амплитудные и фазовые соотношения между сигналами во входной и выходной цепях лампового и транзисторного ГВВ.

Генератор с внешним возбуждением является преобразователем электрической энергии источника, обычно постоянного тока (напряжения), в энергию электрических колебаний высокой частоты f , причём указанное преобразование осуществляется при подаче на управляющий электрод генераторного прибора внешнего высокочастотного сигнала, чаще как напряжения, реже как тока, изменяющегося с частотой . Частота электрических колебаний, вырабатываемых генератором, либо равна частоте внешнего сигнала, то есть
f = , либо кратна ей в целое число раз: f = n , где n = 2, 3,… , либо отличается на заданную величину << , то есть f = ± . Соответственно, ГВВ выполняет функции усилителя напряжения или усилителя мощности, когда f = , умножителя частоты, когда f = n , преобразователя частоты, когда f = ± .

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее