- •Введение
- •Общие сведения
- •Свободные и вынужденные колебания в одиночном контуре
- •Вынужденные колебания в связанных контурах и электрических фильтрах
- •Основы теории длинных волн
- •Параметры длинных линий. Образование волн в линиях
- •Режим бегущих волн
- •Режим стоячих волн
- •Режим смешанных волн
- •Круговые диаграммы полных сопротивлений линии
- •Согласование сопротивлений
- •Электромагнитные волны
- •Распространение радиоволн
- •Основы теории излучения и приема радиоволн
- •Длинноволновые и средневолновые антенны
- •Коротковолновые антенны
- •Волноводы
- •Решения задач рассмотренных в предыдущих главах Задача 1.1
- •Задача 1.2
- •Задача 1.3
- •Задача 2.4
- •Задача 2.5
- •Задача 2.13
- •Задача 2.14
- •Задача 2.15
- •Задача 2.16
- •Задача 2.17
- •Задача 2.18
- •Задача 2.19
- •Задача 2.20
- •Задача 3.1
- •Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •Задача 3.4
- •Задача 3.5
- •Задача 4.3
- •Задача 4.4
- •Задача 4.5
- •Задача 4.12
- •Задача 4.13
- •Задача 4.19
- •Задача 4.20
- •Задача 4.21
- •Задача 4.22
- •Задача 4.23
- •Задача 4.24
- •Задача 4.25
- •Задача 4.26
- •Задача 4.27
- •Задача 4.28
- •Задача 4.29
- •Задача 4.30
- •Задача 7.3
- •Задача 7.4
- •Задача 8.2
- •Задача 8.3
- •Задача 9.1
- •Задача 9.2
- •Задача 9.3
- •Задача 9.4
- •Задача 10.1
- •Задача 10.2
- •Задача 10.3
- •Задача 10.4
- •Задача 10.5
- •Задача 10.6
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет»
Д.В. Журавлёв
ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ:
ЗАДАЧИ И РАСЧЕТЫ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2011
УДК 681.3
Журавлёв Д.В. Основы радиоэлектроники и связи: задачи и расчет: учеб. пособие / Д.В. Журавлёв. Воронеж: ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 116 c.
В учебном пособии приведены задачи и расчеты по основам теории колебательных цепей с сосредоточенными параметрами, длинных линий, электромагнитных волн, по распространению радиоволн и по антенно-фидерным устройствам.
Издание соответствует требованиям Государственного общеобразовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств», специальности 210201, дисциплине «Основы радиоэлектроники и связи».
Предназначено для студентов очной формы обучения.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 2007 и содержится в файле «Основы радиоэлектроники и связи.docx».
Табл. 4. Ил. 24. Библиогр.: 8 назв.
Рецензенты: кафедра радиотехники Воронежского
института МВД России (д-р техн. наук, проф.
А.Н. Голубинский);
канд. техн. наук, доц. М.И. Бочаров
© Журавлёв Д.В., 2011
© Оформление. ФГБОУВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2011
Введение
Современная радиоэлектроника является важным инструментом техники коммуникаций и связи. Жизнь современного общества немыслима без обмена информацией, который осуществляется с помощью средств современной радиоэлектроники, поэтому изучение курса "Основы радиоэлектроники и связи" студентами, обучающимися по специальности "Проектирование и технология радиоэлектронных средств", должно обеспечить им понимание процессов, происходящих в радиоэлектронных цепях различного назначения, умение применять полученные знания при изучении специальных дисциплин.
Задачи и расчеты по курсу "Основы радиоэлектроники и связи" рассчитаны на формирование у студентов знаний о физической сущности процессов, происходящих в каскадах и трактах преобразования и обработки сигналов информационных устройств и систем связи в целом, а также о теории колебательных цепей с сосредоточенными параметрами, длинных линий, электромагнитных волн, по распространению радиоволн и по антенно-фидерным устройствам.
Общие сведения
1.1. Определить число станций N, которые одновременно могут работать в диапазонах частот ∆f = 100 кгц ÷ 1 Мгц, 1 ÷ 10 Мгц и 10 ÷ 100 Мгц, если в станциях используется амплитудная модуляция при максимальной частоте управляющего сигнала Fmax = 5 кгц.
1.2. Написать уравнение ЧМ напряжения, если амплитуда радиосигнала = 100 в, девиация частоты = 30 кгц, частота = 50 Мгц и частота управляющего сигнала F = 10 кгц.
1.3. Определить индекс частотной модуляции и число радиостанций N, работающих без перекрытия спектров по частоте в диапазонах ∆f = 100 кгц ÷ 1 Мгц, 1 ÷ 10 Мгц и 10 ÷ 100 Мгц, если девиация частоты = 100 кгц и максимальная частота управляющего сигнала F=5 кгц.
1.4. Как отразится на ширине спектра радиосигнала, модулированного по амплитуде и частоте, уменьшение частоты гармонического управляющего сигнала в два раза и увеличение амплитуды его в четыре раза, если коэффициент амплитудной модуляции превышает единицы, а индекс частотной модуляции значительно больше единицы?
Свободные и вынужденные колебания в одиночном контуре
2.1. Определить размеры и добротность однослойной катушки, имеющей длину намотки , индуктивность L = 60 мкгн, число витков ω = 30 и сопротивление активных потерь при частоте f =5 Мгц, равное
2.2. Определить число витков многослойной катушки, намотка которой имеет внутренний диаметр , наружный диаметр длину , равную среднему радиусу, и индуктивность L = 200 мкгн.
2.3. В вариометре , , число витков статорной обмотки , число витков роторной обмотки. Определить пределы изменения индуктивности вариометра.
2.4. Определить число пластин N и объем воздушного конденсатора емкостью С = 1000 пф при толщине металлических пластин b = 0,4 мм и площади каждой из них S = 250 мм2 и воздушных промежутках а = 0,8 мм.
2.5. Колебательный контур, имеющий при частоте f =1 Мгц равные реактивные сопротивления активные сопротивления , , шунтируется согласно схеме на рис. 1,а активным сопротивлением ом. Определить параметры эквивалентного контура, изображенного на рис. 1,б.
Рис. 1
2.6. Контур без потерь имеет индуктивность L = 35 мкгн и собственную длину волны 100 м. Требуется определить собственную частоту, емкость и характеристическое сопротивление контура, а также амплитуду тока в контуре при амплитуде напряжения
2.7. Свободные колебания в контуре без потерь имеют амплитуду напряжения 60 в, амплитуду тока 60 ма и частоту 0,5 Мгц, Определить параметры контура L, С и собственную длину волны .
2.8. В контуре, содержащем индуктивность 100 мкгн, активное сопротивление 5 ом и неизвестную емкость С, происходят свободные колебания с начальной амплитудой тока 100 ма и частотой 1500 кгц. Определить емкость, собственную длину волны, начальную амплитуду напряжения, постоянную времени цепи, логарифмический декремент, затухание и добротность контура.
2.9. В контуре, имеющем добротность 100, происходят свободные колебания с длиной волны 80 м, начальными амплитудами напряжения 80 в и тока 100 ма. Определить параметры контура L, С, r, ϱ и коэффициенты , υ, d.
2.10. Определить характер разряда конденсатора в контуре, емкость которого 100 пф, активное сопротивление 4 ом и собственная частота 4 Мгц. При каком значении сопротивления потерь затухание контура становится критическим?
2.11. Определить длительность переходного процесса в последовательном контуре, имеющем собственную частоту 3 Мгц, емкость С = 100 пф и добротность Q = 100.
2.12. В колебательный контур с логарифмическим декрементом затухания 0,04, собственной длиной волны 980 м и индуктивностью 400 мкгн последовательно включен генератор, э. д. с. которого имеет длину волны 1000 м и амплитуду 0,5 в. Требуется определить амплитуду и характер тока в контуре.
2.13. Амплитуда выходного напряжения, снимаемого с емкости последовательного контура, равна 60 в, а амплитуда э. д. с. генератора равна 0,4 в. Контур настроен в резонанс с частотой генератора 500 кгц и имеет активное сопротивление 4 ом. Определить индуктивность и емкость контура, амплитуду тока в нем и напряжения на всех его элементах.
2.14. Определить модуль коэффициента передачи напряжения последовательного контура при расстройке ∆f = 0; 2; 5; 12 кгц, если контур имеет емкость 200 пФ, активное сопротивление 8 ом и полосу пропускания 10 кгц.
2.15. Контур I вида (рис. 2,а), имеющий емкость 200 пф и сопротивление потерь 7 ом, питается генератором, амплитуда э. д. с. которого 300 в и внутреннее сопротивление 40 ком. При резонансе амплитуда напряжения на контуре равна 120 в. Определить индуктивность и добротность контура, токи генератора и контура.
2.16. Параллельный контур общего вида (рис. 2,г) содержит в левой ветви индуктивность L1 = 5 мкгн, емкость C1 = 70 пф и активное сопротивление r1 =3,5 ом, а в правой ветви — индуктивность L2 = 4 мкгн, емкость C2 = 55 пф и активное сопротивление r2 =2,5 ом. Определить частоту параллельного резонанса, добротность и резонансное входное сопротивление контура.
Рис. 2
2.17. Определить ток питающей цепи и ток в контуре, данные которого приведены в предыдущей задаче, если контур питается источником э. д. с. с амплитудой 200 в и внутренним сопротивлением 10 ком.
2.18. Имеется параллельный контур общего вида (рис. 2,г), в одной ветви которого включены индуктивность L1 = 50 мкгн, емкость С1 = 500 пф и активное сопротивление r1 = 3 ом, а в другой ветви — индуктивность L2 = 60 мкгн, емкость С2 = 600 пф и активное сопротивление r2 = 3,5 ом. Определить входное сопротивление данного контура. Как изменится это сопротивление, если элементы С, L, r включить по схеме контура I вида? Как следует распределить индуктивность L и емкость С по ветвям контуров II и III видов, чтобы входное сопротивление уменьшилось в два раза?
2.19. Контур I вида, имеющий индуктивность L = 40 мкгн, емкость С = 100 пф и сопротивление потерь r = 7 ом, питается генератором с внутренним сопротивлением RB = 200 ком. Определить модуль коэффициента передачи напряжения контура при резонансе и при относительной расстройке контура = 0,02.
2.20. Определить полосу пропускания контура, данные которого приведены в предыдущей задаче. Определить, каким активным сопротивлением нужно шунтировать контур, чтобы увеличить полосу пропускания в три раза.