 |
Преобразование сигналов и их спектров в нелинейной радиотехнической цепи
|
|
|
|
Преобразование сигналов и их спектров в нелинейной радиотехнической цепи: определение, сущность, методы спектрального анализа. При каком способе аппроксимации ВАХ нелинейной цепи применяется каждый из них.
Рекомендованная литература:
| 1. Определение | Баскаков. РТЦиС | Стр. 274 (абзац 3) |
| 2. Виды аппроксимации | Баскаков. РТЦиС | Стр. 276-278 |
| 3. Спектральный анализ | Баскаков. РТЦиС | Стр. 278-282 |
Задача:
Привести пример аппроксимации ВАХ диода отрезками прямых для Uотсечки=0,3 В. Изобразить 
и 
для напряжения смещения Е=0,4 В. Чему равен угол отсечки?
Решение задачи:
Угол отсечки импульсов тока определяется из равенства
, (6.8)
откуда
, (6.9)
где 
напряжение отсечки;
напряжение смещения;
из .
По полученным данным построим график (рисунок 6.12):
Рисунок 6.12 Угол отсечки.
Принцип нелинейного резонансного усиления.
Принцип нелинейного резонансного усиления. Энергетический выигрыш. Оптимальный угол отсечки.
Рекомендованная литература:
| 1. Принцип работы нелинейного резонансного усилителя | Баскаков. РТЦиС | Стр. 283-284 |
| 2. Энергетический выигрыш | Баскаков. РТЦиС | Стр. 285 |
| 3. Оптимальный угол отсечки | Баскаков. РТЦиС | Стр. 284 |
Задача:
Можно ли осуществить нелинейное резонансное усиление при углах отсечки 730 и 1600. Дать необходимые пояснения.
Решение задачи:
В усилителях обычно стремятся максимально полно использовать источник питания, приближаясь к границе перенапряженного режима, тогда
(6.10)
где 
угол отсечки;
функции Берга.
Найдем КПД для двух заданных углов:
С точки зрения эффективности использования источника питания выгоден режим с малым углом отсечки (730).
Умножение частоты
|
|
|
Умножение частоты (определение, схема, временные и спектральные диаграммы, применение). Оптимальный угол отсечки при умножении частоты.
Рекомендуемая литература:
| 1. Определение | Баскаков. РТЦиС | Стр. 285 (абзац 4) |
| 2. Применение | Баскаков. РТЦиС | Стр. 285 (абзац 5) |
| 3. Оптимальный угол отсечки | Баскаков. РТЦиС | Стр. 285 (последний абзац) - стр. 286 |
Схема и диаграммы.
Рисунок 6.13 Принципиальная схема умножителя частоты
6.14 Диаграмма работы умножителя частоты
Рассмотрим процесс умножения частоты. Для этой цели используем нелинейный элемент, характеристика которого описывается полиномом 2-ой степени. К нелинейному элементу подводится синусоидальное напряжение:
(6.11)
Ток в цепи нелинейного элемента
(6.12)
Используя следующее тригонометрические преобразование,
(6.13)
Из этого выражения следует, что ток, протекающий через нелинейный элемент, будет содержать постоянную составляющую, основную частоту w и вторую гармонику 2w. Видно, что степень полинома определяет номер гармоники, т.е. для получения 2-й гармоники необходимо использовать нелинейный элемент с чисто квадратичной характеристикой, описываемой полиномом 2-й степени, и т.д. Для выделения тока n-й гармоники фильтр в цепи нелинейного элемента (параллельный контур) должен быть настроен на частоту n-й гармоники. Спектральный состав тока, протекающего через нелинейный элемент в режиме умножения, показан на рис.6.15.
Однако, при использовании квадратичного (кубического) участка, которое имеет место при умножении слабого сигнала, амплитуда второй и высших гармоник оказывается очень малой. Более целесообразно использовать режим сильного сигнала. В этом случае характеристика нелинейного элемента описывается кусочно-линейной аппроксимацией (рис. 6.15).
Рисунок 6.15 Спектральный состав тока в цепи умножителя частоты
Рабочая точка лежит у изгиба характеристики. Для этой цели к нелинейному элементу должно быть приложено соответствующее отрицательное напряжение смещения. При отрицательных полуволнах входного синусоидального напряжения частотой w нелинейный элемент закрыт. Он открывается только при положительных полуволнах входного напряжения, и ток, протекающий через нелинейный элемент, принимает форму отсеченной косинусоиды. Полученные импульсы целиком определяются двумя величинами - амплитудой импульса тока Imax и углом отсечки q.
|
|
|
Задача:
Качественно построить графики временных и спектральных диаграмм, поясняющих умножение в 4 раза.
Решение задачи:
Пусть на вход цепи умножителя подан сигнал с характеристиками (рисунок 6.16):
Рисунок 6.16 Характеристики входного сигнала.
После прохождения через нелинейный элемент характеристики примут вид (рисунок 6.17):
Рисунок 6.17 Характеристики сигнала после НЭ
После прохождения через параллельный контур спектральная характеристика примет вид:
Рисунок 6.18 Спектр сигнала на выходе
Преобразование частоты
Преобразование частоты (определение, схема, временные и спектральные диаграммы, применение). Преобразование по частоте «вверх», «вниз», их практическое использование в радиотехнических системах (с иллюстрацией в частотной области).
Рекомендованная литература:
| 1. Определение | Баскаков. РТЦиС | Стр. 308 |
| 2. Схема | Баскаков. РТЦиС | Стр. 309 (Рис. «Схема преобразователя частоты») |
| 3. Описание схемы | Баскаков. РТЦиС | Стр. 308 («Преобразователь частоты состоит из…») |
Спектральные характеристики:
Рисунок 6.19 Спектр сигнала.
На рисунке 6.19а представлен спектр сигнала на входе преобразователя. На рисунке 6.19б – на его выходе.
Преобразование частоты «вниз» (w1-w2=wпр) осуществляется в радиоприемных устройствах и во входных частях ретрансляторов радиорелейных линий (РРЛ). В выходных частях РРЛ производится восстановление входного сигнала путем выделения суммарной частоты: wпр= w1+w2 (преобразование частоты «вверх»).
Амплитудная модуляция
Амплитудная модуляция: определение временная функция, временные диаграммы, спектр АМ-сигнала при модуляции простым гармоническим сообщением. Ширина спектра. Определение глубины модуляции по временной и спектральной диаграммам.
|
|
|
Рекомендуемая литература:
| 1. Определение | Баскаков. РТЦиС | Стр.92 |
| 2. Временная функция, временная диаграмма | Баскаков. РТЦиС | Стр. 93-94 |
| 3. Спектр АМ-сигнала | Баскаков. РТЦиС | Стр. 94, стр. 96 («Итак, в спектре…») |
Задача:
Изобразить их графики для глубины модуляции 80%.
Решение задачи:
При амплитудной модуляции связь между огибающей U(t) и модулирующим полезным сигналом s(t) принято определять следующим образом:
(6.14)
где 
постоянный коэффициент, равный амплитуде несущего колебания в отсутствие модуляции;
коэффициент амплитудной модуляции.
Изобразим графики спектральной и временной диаграмм (рисунки 6.20, 6.21):
Рисунок 6.20 Временная диаграмма.
Рисунок 6.21 Спектральная диаграмма
|
|
|
