Главная » Просмотр файлов » Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005)

Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005) (1151788), страница 32

Файл №1151788 Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005) (Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005)) 32 страницаНадольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005) (1151788) страница 322019-07-06СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

С энергетической точки зрения усиление в нелинейном режиме болеевыгодно, чем в линейном. Если в линейном режиме при полном использованииколлекторного напряжения КПД усилителя не может превысить 0,5, то в нелинейном режиме в случае, если   900 , КПД может достигнуть величины0,5 2 , т.е. быть примерно в 1,5 раза выше. Кроме того, в этом режиме отсутствует непроизводительный расход энергии во время пауз между импульсамиколлекторного тока.8.2. Умножение частотыВ передающих и приемных трактах систем связи, а также в некоторых измерительных устройствах широко применяется нелинейное преобразованиегармонического колебания, в результате которого частота этого колебания увеличивается в k раз, k – целое положительное число. Такое нелинейное преобразование называется умножением частоты, а устройство, его реализующее, – умножителем частоты.Таким образом, умножитель частоты – это устройство, которое увеличивает в k раз частоту гармонического колебания.

Если на вход умножителя подается сигнал s вх (t )  E cos( 0 t   ) , то на выходе формируется сигналsвых ( t )  E вых cos( k  0 t   ) , причем некоторые умножители увеличивают в kраз и начальную фазу, т.е.   k .Умножители частоты используются при формировании колебаний с высокой стабильностью частоты. Это относится прежде всего к формированию высокочастотных колебаний при кварцевой стабилизации частоты задающего генератора.Собственнаячастотакварцаопределяетсявыражениемf [ МГц ]  2,84 b [ мм] , b – толщина пластинки кварца. Для частоты более50 МГц пластинка должна иметь толщину порядка сотых долей миллиметра.Такие пластинки изготовить очень трудно, они имеют слабую механическуюпрочность.

Поэтому такой метод стабилизации используют в генераторах с частотой до 5 МГц, в отдельных случаях до 50 МГц. Колебания более высоких частот получают с помощью умножителей частоты.В качестве умножителей частоты наиболее часто используют схему нелинейного резонансного усилителя с контуром, настроенным на требуемую частоту. Как было показано ранее, в спектре импульсов тока нелинейного усилителяна транзисторе (работающего в режиме с отсечкой тока) имеются гармонические составляющие с частотами, кратными частоте входного сигнала.

Если контур усилителя настроить на частоту k-й гармоники, то на выходе будет сформировано гармоническое колебание с частотой этой гармоники.Известно, что амплитуда k-й гармоники определяется выражениемI k  I m k ( ) . Следовательно, режим работы усилителя как умножителя частоты должен быть таким, чтобы амплитуда нужной гармоники была наибольшей.При определенном значении I m это обеспечивается оптимальным углом отсечки, при котором  k ( ) = max.Практически доказано, что такой угол отсечки, при котором графики k ( ) имеют хорошо выраженные максимумы, равен  max  120 o k .

Знаниеугла отсечки дает возможность определить амплитуду E входного сигнала инапряжение U 0 рабочей точки умножителя частоты:ImE,U 0  U 1  E cos  .S ср (1  cos  )Здесь S ср  I k E – средняя крутизна ВАХ транзистора для k-й гармоники,U1 – напряжение отсечки.Рассмотренная схема умножителя может обеспечить умножение частотыв 2, реже в 3 раза и не более, ибо амплитуды высших гармоник коллекторноготока быстро убывают с увеличением их частоты. В тех случаях, когда требуетсяумножение частоты сигнала в десятки и более раз, возможно многократное умножение частоты путем последовательного включения нескольких умножителей.

Однако более целесообразно использовать другой метод.Известно, что спектр периодической последовательности видеоимпульсовсодержит бесконечное число гармонических составляющих с частотами, кратными частоте следования импульсов 1 . Амплитуды этих гармоник при и  T достаточно велики в широком диапазоне частот (ширина основноголепестка спектра равна 1  и ). Поэтому с помощью узкополосных фильтровможно выделить гармоники с частотами k1 при значениях k более десяти.Схема такого умножителя содержит нелинейный преобразователь гармонического колебания в периодическую последовательность очень коротких подлительности видеоимпульсов с частотой повторения, равной частоте входногоколебания, т.е.

1   0 . Необходимая гармоника спектра этих импульсов выделяется фильтром.Еще больший коэффициент умножения можно получить, если использовать периодическую последовательность радиоимпульсов. Спектр такого сигнала сосредоточен в области частоты  н несущего колебания. В составе этогоспектра содержатся гармонические составляющие с частотами  н  k1 , значительно превышающими частоту входного колебания. Схема такого умножителясложная, так как должна содержать импульсный амплитудный модулятор, преобразующий колебания с частотой  н в периодическую последовательностьрадиоимпульсов с частотой следования 1   0 .Умножение частоты можно осуществить также с помощью параметрических цепей (например цепей с варактором). В рамках данного учебного пособияэта проблема не рассматривается.8.3.

Амплитудная модуляция8.3.1. Общие сведения об амплитудной модуляцииАмплитудная модуляция – это процесс формирования амплитудно-модулированного сигнала, т.е. сигнала, амплитуда которого изменяется по законумодулирующего сигнала (передаваемого сообщения). Этот процесс реализуетсяамплитудным модулятором.Амплитудный модулятор должен формировать высокочастотное колебание, аналитическое выражение для которого в общем случае имеет видs (t )  U ( t ) cos( 0t   )  [U н  k a s м (t )] cos( 0 t   ) ,(8.1)где U (t ) – огибающая модулированного колебания, описываемая функцией, которая характеризует закон изменения амплитуды;s м (t ) – модулирующий сигнал; 0 и  – частота и начальная фаза высокочастотного колебания.Для получения такого сигнала необходимо осуществить перемножение высокочастотного (несущего) колебания s н ( t )  U н cos(  0 t   ) и низкочастотного модулирующего сигнала s м (t ) таким образом, чтобы сформировалась огибающая вида U (t )  U н  k a s м (t ) .

Наличие постоянной составляющей в структуре огибающей обеспечивает однополярность ее изменения, коэффициент kaисключает перемодуляцию, т.е. обеспечивает глубину модуляции m  1 . Понятно, что такая операция перемножения будет сопровождаться трансформациейспектра, что позволяет рассматривать амплитудную модуляцию как существенно нелинейный или параметрический процесс.Структура амплитудного модулятора в случае использования нелинейногоэлемента представлена на рис. 8.4.Рис. 8.4.

Структурная схема амплитудного модулятораНелинейный элемент осуществляет преобразование несущего колебания имодулирующего сигнала, в результате чего формируется ток (или напряжение),в спектре которого содержатся составляющие в полосе частот от  0   m до 0   m , причем  m – наивысшая частота в спектре модулирующего сигнала.Полосовой фильтр выделяет эти составляющие спектра, формируя амплитудномодулированный сигнал на выходе.Перемножение двух сигналов можно осуществить с помощью нелинейногоэлемента, характеристика которого аппроксимируется полиномом, содержащимквадратичный член.

Благодаря этому формируется квадрат суммы двух сигналов, содержащий их произведение.Суть сказанного и общую идею формирования амплитудно-модулированного колебания иллюстрируют достаточно простые математические преобразования в предположении, что осуществляется тональная (одной частотой) модуляция.1. В качестве нелинейного элемента используем транзистор, ВАХ которогоаппроксимируется полиномом второй степени i  a 0  a1u  a 2 u 2 .2. На вход нелинейного элемента подается напряжение, равное сумме двухколебаний: несущего и модулирующего, т.е.u ( t )  U н cos(  0 t   )  U м cos(  t   ) .Начальные фазы колебаний будем считать в дальнейшем равными 0, т.к.

ихвеличины не имеют принципиального значения для понимания процесса амплитудной модуляции.3. Спектральный состав тока определяется следующим образом:i ( t )  a 0  a1 (U н cos  0 t  U м cos t )  a 2 (U н cos  0 t  U м cos t ) 2 a2U н2 a2U м2 a2U м2 a0  a U м cos t cos 2t  a2U нU м cos(0  )t 22  12a 2U н2cos 2 0 t .2В полученном выражении спектральные составляющие расположены в порядке возрастания их частот.

Среди них имеются составляющие с частотами 0   ,  0 и  0   , которые образуют амплитудно-модулированное колебание, т.е.iам ( t )  a 2U нU м cos(  0   ) t  a1U н cos  0 t  a 2U нU м cos(  0   ) t a a1U н (1  2U м 2 cos t ) cos  0t  I (1  m cos t ) cos  0t ,a1aгде I  a1U н и m  2U м 2 .a1В передающих устройствах обычно совмещают процессы модуляции иусиления, что обеспечивает минимальные искажения модулированных сигна a1U н cos  0 t  a 2U нU м cos( 0   )t лов. С этой целью амплитудные модуляторы строят по схеме резонансных усилителей мощности, в которых изменение амплитуды высокочастотных колебаний достигается изменением положения рабочей точки по закону модулирующего сигнала.8.3.2.

Схема и режимы работы амплитудного модулятораСхема амплитудного модулятора на основе резонансного усилителя представлена на рис. 8.5.Рис. 8.5. Схема амплитудного модулятора на основерезонансного усилителяНа вход резонансного усилителя, работающего в нелинейном режиме, подаются:несущее колебание sн (t ) от автогенератора с помощью высокочастотнойтрансформаторной связи контура входной цепи с базой транзистора;модулирующий сигнал s м (t ) с помощью низкочастотного трансформатора.Конденсаторы C1 и C 2 – блокировочные, обеспечивают развязку входныхцепей по частотам несущего колебания и модулирующего сигнала, т.е. развязкупо высокой и низкой частотам.

Колебательный контур в цепи коллектора настроен на частоту несущего колебания, добротность контура обеспечивает полосу пропускания   2 m , где  m – наивысшая частота в спектре модулирующего сигнала.Выбором рабочей точки определяется режим работы модулятора. Возможны два режима: режим малых и режим больших сигналов.а. Режим малых входных сигналовЭтот режим устанавливается выбором рабочей точки в середине квадратичного участка ВАХ транзистора. Выбором амплитуды несущего колебанияобеспечивается работа модулятора в пределах этого участка (рис.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
4,83 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

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
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6559
Авторов
на СтудИзбе
298
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее