Лабораторная работа 2
.docМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ,
ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И
ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Детекторы АМ, ФМ и ЧМ сигналов
Целью работы является изучение свойств, схемных особенностей, принципа действия детекторов АМ, ЧМ и ФМ сигналов.
Лабораторный макет состоит из наиболее распространенных типов демодуляторов сигналов, которые находят широкое применение в устройствах приема, обработки и управления радиотехнических сигналов (рис. 1.1). Детекторы AM сигналов представлены схемой на полупроводниковом диоде (VD7), на операционном усилителе ОУ (DA4) и схемой синхронного детектора на интегральной микросхеме 174УРЗ (DA2).
Свойства AM детектора
подробно изучаются на примере диодного
детектора, подключенного через
индуктивность связи (L3)
к резонансному контуру (L2,
С27) каскада предварительного
усилителя на транзисторе KT3I5A
(VT2). Резонансная
частота контура приблизительно равна
465 кГц, но может меняться от стенда к
стенду в пределах 10 кГц. Каскад усиления
необходим для получения уровня сигнала
на диоде
1
В, измерения входного сопротивления,
оценки влияния детектора на работу
схемы в целом. В качестве нагрузки
используется одна да трех цепочек: R16,
С29; R17, C30;
RI8, C31.
Параллельно нагрузке R17,
С30 подключена переходная цепочка С32
R19, имитирующая
малое входное сопротивление каскада,
включенного после детектора, Необходимая
для оценки нелинейных искажений. AM
детектор ОУ К548УН1 (DA4)
выполнен по схеме с переменной
отрицательной обратной связью (ООС),
глубина которой меняется за счет
подключения одного из сопротивлений
R10, R11,
R12. Входной
сигнал подается на обе схемы AM
детекторов одновременно, а выходной
снимается с клемм XS10,
XS11 при разном
положении переключателя SA3.
Синхронный детектор выполнен по
упрощенному варианту на интегральной
микросхеме К174УРЗ (DA2),
на один вход которого подается сигнал
непосредственно (выводы 2, 6), а на другой
– тот же сигнал, прошедший через
усилитель-ограничитель (выводы 12, 13),
последний используется как опорное
напряжение. Такая схема позволяет
обойтись без тракта формирования
опорного сигнала, упростить схему
макета, но несколько уступает по основным
свойствам типовой структуре. На той же
микросхеме возможно построение фазового
детектора, но в этом случае на оба входа
подаются сигналы от разных источников
сигнала.
Частотные детекторы представлены в
макете схемой детектора совпадений
фазового тина на ИМС К174УРЗ (DA1)
и цифрового частотного детектора
счетного типа на логическом элементе
"И-НЕ" (К155ЛА – DD1).
Структурная схема детектора совпадений
приведена на рис. 2.1, где введены
обозначения: DA1-ИМС К174УРЗ
(А1-амплитудный ограничитель, U1-частотный
детектор, А2-усилитель низкой частоты),
Т-фазосдвигающий
контур.
Входной сигнал частотой 10,7 мГц подается на детектор через стандартный для УКВ ЧМ приема пьезокерамический фильтр.
Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) фазосдвигающего контура обеспечивает работу на линейном участке детекторной характеристики с малыми нелинейными искажениями. Частотный детектор счетного типа построен по принципу автокоррелятора прямого и задержанного сигналов. Цифровая ИМС К155ЛA3 включает в себя четыре элемента "И-НЕ", три из которых используются как элементы задержки, а четвертый, как цифровой перемножитель. Сигнал подвергается предварительному ограничению в ИМС К174УРЗ (DA2) и усиливается до уровня логической единицы в ИМС К175УВ1 (DA3).
Основным достоинством детектора счетного типа является большая протяженность линейного участка детекторной характеристики. Напряжение питания детектора стабилизируется схемой на транзисторе КТ315А (VT1). Выходное напряжение частотных, фазового и синхронного детекторов снимается с клемм XS8 – XS9 через переключатель SA1.
Результаты измерений и графики снятых зависимостей:
Исследование свойств АМ детекторов
1. Измерение полосы пропускания контура.
|
Результаты измерений (кГц) |
fр |
f0,7 min |
f0,7 max |
П0,7 = f0,7 max – f0,7 min |
|
Детектор отключен |
453,953 |
449,759 |
457,786 |
8,027 |
|
Rн = 22 кОм |
452,061 |
446,348 |
459,004 |
12,656 |
|
Rн = 6,8 кОм |
451,886 |
442,427 |
461,897 |
19,47 |
2. Детекторные характеристики диодного детектора.
|
Um (В) U= (В) |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
Rн = 22 кОм |
0,059 |
0,12 |
0,18 |
0,328 |
0,561 |
0,735 |
1,2 |
1,53 |
|
Kд = U=/Um |
0,59 |
0,6 |
0,6 |
0,656 |
0,7 |
0,735 |
0,8 |
0,765 |
|
Rн = 6,8 кОм |
0,028 |
0,076 |
0,156 |
0,25 |
0,48 |
0,61 |
0,95 |
1,345 |
|
Kд = U=/Um |
0,28 |
0,38 |
0,52 |
0,5 |
0,6 |
0,61 |
0,63 |
0,67 |
3. Исследование частотных свойств АМ детекторов.
|
f (кГц) Uвых (В) |
0,1 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
Rн = 22 кОм |
1,16 |
1,185 |
1,19 |
1,21 |
1,245 |
1,235 |
1,2 |
1,14 |
|
Rн = 6,8 кОм |
1,275 |
1,305 |
1,405 |
1,48 |
1,49 |
1,43 |
1,365 |
1,36 |
4. Оценка нелинейных искажений при слабом сигнале.
5. Оценка нелинейных искажений, вызванных инерционностью нагрузки.
6. Оценка нелинейных искажений, вызванных различием нагрузок по постоянному и переменному току.