Министерство образования и науки Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Кафедра радиотехники и технической защиты информации

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

и задания по курсу

«ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ»

(для студентов специальности 6.050901 «Радиотехника» и 6.170102 «Системы технической защиты информации»)

Утверждено на заседании

кафедры радиотехники и

технической защиты информации

(Протокол №7 от 14.01.2010 г.)

Донецк ДонНТУ 2010

УДК 621. 396. 61

Методические указания и задания по курсу «Генерирование и формирование сигналов» Смирнов А.В. – Донецк: ДонНТУ, 2010. – 45 с.

Курс «Генерирование и формирование сигналов» читается студентам радиотехнического факультета специальности 6.050901 «Радиотехники» и 6.170102 «Системы технической защиты информации» на пятом семестре дневного обучения и базируется на знаниях, полученных ранее при изучении курсов «Основы теории радиотехнических цепей и сигналов», «Электрорадиоизмерений», «Антенно-фидерных устройств» и др.

В данном сборнике лабораторных работ по курсу изучаются методы и схемные решения генерации радиотехнических сигналов, усиления их мощности, оптимизации связи усилителей мощности с антенной, различные виды модуляции. Отдельно рассмотрены современные методы формирования шумоподобных сигналов (ШПС), которые представляют собой сложные радиотехнические сигналы с большой базой. Описание всех лабораторных работ содержат постановку задачи (цель работы), контрольные вопросы, краткое методическое описание, требование к содержанию отчёта и ссылки на доступные литературные источники. Варианты заданий студентам строго индивидуальны.

Лабораторные работы охватывают основные разделы рабочей программы по данному курсу, приводятся индивидуальные задания и примеры. Все вычисления могут быть осуществлены с помощью систем EXCEL, MATHCAD и MATLAB на современных ПЭВМ.

Составитель: А.В. Смирнов

Рецензент: В.В. Паслен

Лабораторная работа № 1 транзисторный lc-автогенератор

Цель работы: изучить принципы функционирования, анализа и проектирования транзисторных LC-автогенераторов.

При подготовке к выполнению данной лабораторной работы необходимо повторить: нелинейный активный четырёхполюсник; обобщенная схема автогенератора; баланс фаз и баланс амплитуд; схемотехнику реализации транзисторных LC-автогенераторов. Данные материалы изложены в конспекте лекций по курсу и в специальной литературе [1, c. 361-368; 2, с. 130-143].

Контрольные вопросы

1. Для каких целей предназначен автогенератор? Его место в структурных схемах радиопередающих устройств.

2. Основные технические характеристики автогенераторов.

3. Какие разновидности принципиальных электрических схем LC-автогенераторов Вы знаете? Изобразите их и назовите преимущества и недостатки.

4. Изобразите обобщенную схему автогенератора и объясните назначение её отдельных элементов.

5. В чём состоит сущность баланса фаз и амплитуд генератора?

6. Возможные режимы работы генератора. Как они достигаются? Особенности работы в каждом из режимов?

7. Объясните, в какой последовательности осуществляется расчёт LC-автогенератора. Какие параметры задаются? Допущения и упрощения.

8. Какие требования накладываются на отдельные элементы для повышения стабильности рабочей частоты автогенератора? Как определяется величина нестабильности рабочей частоты, и какие факторы оказывают при этом наибольшее влияние?

Методические указания

Автогенератор – один из важнейших функциональных элементов любого радиопередающего устройства (РПУ).

На сравнительно невысоких частотах (до десятков МГц) наиболее часто применяются одноконтурные автогенераторы (АГ) на биполярных и полевых транзисторах в виде ёмкостных трёхточек. С одним из вариантов таких схем АГ, известной как схема Клаппа, мы познакомимся в данной лабораторной работе. Упрощенная схема такого АГ приведена на рис. 1а.

а) б)

Рис. 1 Упрощенная схема АГ (ёмкостная трёхточка Клаппа) – а)

и её эквивалентная схема – б)

Схема принципиальная электрическая этого АГ приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема принципиальная электрическая АГ Клаппа.

Эквивалентная по высокой частоте схема АГ показана на рис. 1б. Для создания необходимого сдвига фаз служит цепь обратной связи, состоящая из реактивного сопротивления и сопротивления (как правило, - это входное сопротивление транзистора).

Величина коэффициента обратной связи с АГ выбирается с учётом шунтирующего влияния на колебательную систему входной и выходной проводимостей транзистора. При малых наблюдается низкая стабильность частоты АГ , но повышается выходная мощность АГ. Обычно в АГ на биполярных транзисторах выбирают .

Для получения высокой стабильности частоты АГ и малой мощности в нагрузке параметры конструкции катушки индуктивности выбирают, что бы добротность нагруженного контура была максимальной. Обычно на частотах добротность ненагруженного контура и его характеристическое сопротивление . Наибольшее значение обеспечивается при и возможно меньшей величины коллектора в колебательный контур. При этом собственная частота колебаний АГ:

где:

- результирующая ёмкость контура;

эквивалентная ёмкость связи с нагрузкой, полученная при пересчёте последовательной цепочки в параллельную .

Что бы непостоянство нагрузки не уменьшало заметно стабильность частоты, необходимо выполнить условия . Обычно достаточно .

При этом можно расчитать ёмкости :

Коэффициент включения коллектора транзистора в колебательную систему АГ:

Коэффициент обратной связи в АГ:

Характеристическое сопротивление контура АГ:

где: эквивалентное сопротивление нагрузки для коллектора;