Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Лабораторный практикум (2-е изд., 2011) (1186342), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Данный результат близко совпадает с полученным выше значением частоты автоколебаний, вычисленным по формуле. Вторая схема автогенератора — двухтактного типа — приведена на рис. 8.7. 110 В схеме рис. 8.7 имеются две цепи обратной связи за счет соединения коллектора одного транзистора с базой другого, что и создает условия для самовозбуждения. Значение коэффициента обратной связи определяется величиной емкости, соединяющей коллектор с базой. Частота автоколебаний в схеме близка к резонансной частоте контура, включенного между коллекторами. Как и в предыдущем случае, значение этой частоты равно 712 кГц, что подтверждается осциллограммами, представленными на рис. 8.8. Напряжения на коллекторах транзисторов находятся в противофазе. Третья схема автогенератора с трансформаторной связью приведена на рис.
8.9, а полученные в схеме осциллограммы на рис. 8.10. Первичная обмотка высокочастотного трансформатора Т1 величиной индуктивности 0,2 мкГн с емкостью в 0,25 мкФ составляет контур, включенный в коллекторную цепь транзистора и определяющий частоту автоколебаний. Вторичная обмотка трансформатора Т1 111 включена в базовую цепь транзистора. Включение обмоток трансформатора осуществляется таким образом, что напряжение база-эмиттер (нижняя осциллограмма на рис. 8.10) по отношению к напряжению коллектор-эмиттер (верхняя осциллограмма на рис.
8.10) повернуто по фазе на 180'. Рис. 8.10 Задание на выполнение лабораторной работы !. Рассчитайте параметры трехточечной схемы автогенератора (см, рис, 8.5) для получения частоты автоколебаний 5 МГц. Постройте осциллограммы по аналогии с рис. 8.6. 2. Рассчитайте параметры двухтактной схемы автогенератора (см. рис.8.7) для получения частоты автоколебаний 10 МГц. Постройте осциллограммы по аналогии с рис. 8.8. 3.
Рассчитайте параметры схемы автогенератора с трансформаторной связью (см. рис,8.9) для получения частоты автоколебаний 2 МГц. Постройте осциллограммы по аналогии с рис. 8.10. 113 8.3. Кварцевый автогенератор Для получения высокой точности и стабильности частоты генерируемых колебаний в автогенераторах в качестве колебательной системы используется кварц. Такие автогенераторы называются кварцевыми.
Кварц относится к числу кристаллов, обладающих свойствами прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта. Помещенный в электрическое поле высокой частоты кварц испытывает периодические механические деформации (явление обратного пьезоэффекта), что, в свою очередь, вызывает появление электрических зарядов на его гранях (явление прямого пьезоэффекта). Свойством пьезоэффекта обладают кристаллы более 100 веществ. Среди них наиболее стабильны параметры у кварца, чем и объясняется его широюе применение в радиоэлектронной аппарагуре.
Кварц следует отнести к звеньям с распределенными параметрами. Однако вблизи резонансных частот он может быть заменен эквивалентным электрическим юнтуром с сосредоточенными параметрами (рис. 8.11). Различные виды механических колебаний в кварцевой пластине могут происходить на основной частоте или одной из нечетных гармоник. Кристалл кварца имеет три оси симметрии — оптическую, электрическую и механическую. В зависимости от того, под каким углом к этим осям вырезана пластина, различают около десяти видов среза кварца. Геометрические размеры, вид колебаний и тип среза пластины определяют основные электрические параметры кварцевого резонатора: частоту последовательного резонанса оп добротность (), отношение емкостей С„/Са, температурный коэффициент частоты ТКЧ„, и допустимую мощность рассеивания.
Максим мальная частота кварцевых резонаторов достигает о 150 МГц и более, но широкое практическое применение находят кварцы, возбуждаемые на 3...7-й механической гармонике с частотой до 60...70 МГц . гк Кварц может быть возбужден на частоте последовательного или параллельного резонанса, которые согласно эквивалентной схеме (рис. 8.11) соответственно равны: Рис. 8.11 114 Добротность кварцевого резонатора: Я„= а, 1ь/г„= з~Ь„7С„/г„.
Схема кварцевого автогенератора приведена на рис. 8.12. В ней автоюлебания возникают с частотой последовательного резонанса «11, посюльку толью на ней кварц имеет малое сопротивление г„и цепь обратной связи оказывается замкнутой. На частотах, отличных от го„ автоюлебания возникнуть не могут, так ккак на них сопротивление кварца велико. Резонансная частота юнтура автогенератора, вкл1очающего индуктивность 1.1 и емюсти С1 и С2, должна быль близка к частоте ез1. 115 Согласно эквивалентной схеме кварца, приведенной внизу схемы рис. 8.12, частота последовательного резонанса кварца равна 712 кГц. Именно на этой частоте н возникают колебания в автогенераторе, подтверждением чему служат осциллограммы, приведенные на рис.
8.13. Рис. 8.! 3 Задание на выполнение лабораторной работы 1. Рассчитайте параметры схемы и кварца автоген ератора (см. Рис. 8. 12) лля получения частоты автоколебаний 5 Мгц. 2. Пастройге осциллограммы по аналогии с рис. 8.13. 116 Глава 9. МОДУЛЯЦИЯ И СПЕКТРЫ МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ 9.1. Основные определения Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения.
При модуляции происходит процесс наложения одного колебания (передаваемого сообщения) на другое колебание, называемое несущим. Частота несущих колебаний должна быть на один и более порядков выше частоты модулирующего сигнала. Классификация методов модуляции возможна по трем признакам: в зависимости от управляемого параметра высокочастотного сигнала: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ); в зависимости от числа ступеней модуляции: одно-, двух-, трехступенчатая; в зависимости от вида передаваемого сообщения — аналогового, цифрового или импульсного — непрерывная, со скачкообразным изменением управляемого параметра (такую модуляцию называют манипуляцией или телеграфным режимом) и импульсная.
Описание модулированных сигналов возможно как с помощью временного, так и спектрального методов. При амплитудной модуляции (АМ) по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда несущих колебаний, при частотной модуляции (ЧМ) — мгновенная частота, при фазовой (ФМ) — фаза. Промодулированный высокочастотный сигнал характеризуется следующими основными параметрами: фактором модуляции, шириной спектра, базой сигнала, уровнем вносимых искажений.
При АМ фактором модуляции является коэффициент амплитудной модуляции ш. При ЧМ фактором модуляции является максимальное отклонение мгновенной частоты сигнала от частоты несущих колебаний, называемое девиацией частоты Ьто . я 117 При ФМ фактором модуляции является максимальное отклонение фазы сигнала от фазы несущих колебаний, называемое девиацией фазы Лу„. Ширина спектра модулированного высокочастотного сигнала ЛГ,„ зависит как от спектра передаваемого сообщения, так и от вида модуляции.
Параметром, характеризующим в целом модулированный сигнал, позволяющим сравнивать различные виды модуляции, является база сигнала, равная произведению (9.1) В = Т/м',„, где Т вЂ” длительность элемента сигнала. При передаче аналоговых сообщений верхняя частота его спектра г связана с параметром Т, трактуемым как время интервала отсчета, соотношением Т = 1/2Р и поэтому (9.1) принимает вид: (9.2) В = ЛГ,„/2Е При передаче цифровой информации двоичным кодом, состоящим из логических 1 и О, со скоростью Ч, равной количеству передаваемых элементарных посылок (бит) в секунду ( бит/с = бод), величина Т трактуется как длительность элементарной посылки Т = 1/Ч и поэтому (9.1) принимает вид: В=Я П.
(9.3) При В = 1 высокочастотный модулированный сигнал называется узкополосным, при В > 3...4 — широкополосным. В соответствии с этим определением в зависимости от используемого вида сигнала и радиотехническая система в целом называется узко- или широкополосной. При амплитудной модуляции сигнал всегда является узкополосным; при частотной и фазовой в зависимости от девиации частоты или фазы — узко- илн широкополосным.
Вид модуляции и значение параметра В оказывают существенное влияние на помехоустойчивость радиотехнической системы и получение требуемого соотношения сигнал-шум в радиоприемном устройстве. 118 9.2. Амплитудная модуляция п„(с) = У„вспйс. Несущие, т.е. модулируемые колебания: п(с) = Повспво~, (9.4) (9.5) где частота несущих колебаний во» й — частоты модулирующего колебания. В результате воздействия колебания (9.4) на амплитуду несущих колебаний (9.5) получим сигнал с амплитудной модуляцией: и(С) = По(1+ швспйс)вшв С, где сп = 1)„/Ц, < 1 — коэффициент амплитудной модуляции. Графики трех названных колебаний приведены на рис.
9.1, а, б, в. Выражение (9.6) преобразуем к виду: и(с) = 1)осоввоС+ 0,5пЮосов(во — й)С + 0,5пЮосов(во + й)с,(9.7) из которого следует, что спектр колебания при амплитудной модуляции тональным сигналом состоит из трех составляюсцих с частотами: во (совпадает с частотой несущей), (во — й) (нижняя боковая), (в + й) (верхняя боковая) (рис. 9.1, г). Амплитуда боковой составляющей Пв, = 0,5пЛЗо. Из рис. 9.1, г следует, что ширина спектра АМ колебания ЛС;„= = 2Р и согласно (9.2) база В = 1.
Следовательно, сигнал при амплитудной модуляции относится к классу узкополосных. Проведем анализ типовой схемы амплитудной модуляции с помощью пакета программ Е1ессголссв %ог1сЬепсЬ. Как следует из рассмотрения рис. 9.2, к базе транзистора высокочастотного генератора подводятся сигнал несущих колебаний амплитудой 1 В, частотой 200 кГц, а к коллектору — постоянное напряжение в 20 В и с помощью низкочастотного трансформатора модулирующий сигнал амплитудой 119 Амплитудная модуляция аналоговых сообщений. При амплитудной модуляции в соответствии с законом передаваемого сообщения меняется амплитуда модулируемого сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
