0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лабораторная работа исследование автоматической регулировки усиления

Лабораторная работа исследование автоматической регулировки усиления

Цели предлагаемой работы состоят в определении назначения автоматической регулировки усиления (АРУ), в выяснении принципов построения аналоговых (ААРУ) и цифровых (ЦАРУ) систем автоматических регулировок усиления, в исследовании основных характеристик одной из возможных схем построения ААРУ и ЦАРУ приемного устройства.

1. Общие положения

С помощью автоматической регулировки усиления (АРУ) обеспечивается необходимое для нормальной работы приемных устройств постоянство выходных сигналов при значительных изменениях интенсивности принимаемых сигналов. АРУ предотвращает перегрузки приемного устройства сильными сигналами и тем самым устраняет возникающие при этом нелинейные искажения в его выходных каскадах, расширяет динамический диапазон приемника.

Наибольшее распространение получили системы АРУ с обратной связью, в которых регулировка усиления начинается после превышения амплитудой сигнала на выходе усилителя Uвых, охваченного петлей АРУ, некоторого минимального значения, соответствующего выбранному порогу срабатывания, называемому напряжением задержки АРУ.

На рис.1 представлены амплитудные характеристики приемника без АРУ и с АРУ. Пунктирной линией на рисунке показана характеристика приемника с идеальной АРУ.

АРУ применяется практически во всех приемниках. Задачи, стоящие перед системой АРУ, достаточно сложны из-за большого диапазона изменений напряженности электромагнитного поля в месте приема от 10 мкВ/м до 1 В/м и более. При изменении сигналов в таких пределах напряжение на выходе приемника в идеальном случае не должно изменяться. Основной характеристикой АРУ является эффективность — величина, характеризующая степень поддержания постоянства сигнала на выходе при изменении уровня входного сигнала.

При работе АРУ сигнал с выхода линейного тракта приемника поступает на детектор АРУ, полученное при этом выпрямленное регулирующее напряжение Uрег управляет коэффициентом усиления регулируемого усилителя, включенного в линейный тракт.

В приемниках с амплитудной модуляцией входного сигнала АРУ не должна срабатывать на изменения амплитуды сигнала, вызванные модуляцией. Для этого в цепь АРУ обычно включают фильтр низкой частоты (ФНЧ), постоянная времени которого  выбирается так, чтобы напряжение на его выходе не изменялось при воздействии модулирующего напряжения. В то же время медленные изменения входного сигнала, вызванные колебаниями условий приема, должны «проходить» через ФНЧ и вызывать соответствующие изменения коэффициента усиления регулируемого усилителя.

Построенные по такому принципу АРУ являются статическими системами регулирования с конечной ошибкой. В то же время из теории регулирования известно, что в астатических системах регулирования ошибка стремится к нулю, при этом регулируемая величина сохраняет свое значение при любом размере внешнего воздействия. Для этого в схему регулирования включают интегрирующие звенья. Обычно применяют регуляторы с одним интегратором (астатизм первого порядка).

Техническая реализация идеального интегратора в аналоговой форме наталкивается на ряд технических трудностей, в то время как в цифровой форме он представляет собой обычный реверсивный счетчик.

Автоматическая регулировка усиления, построенная на цифровых принципах (ЦАРУ), позволяет сравнительно просто реализовать систему регулирования с астатизмом первого порядка и получить практически идеальную амплитудную характеристику приемника (см. рис.1).

Обобщенная структурная схема ЦАРУ представлена на рис.2, где Д — детектор; АЦП — аналогово-цифровой преобразователь; РС1 — первый реверсивный счетчик; БП — блокировка переполнения; РС2 — второй реверсивный счетчик; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь; РУ — регулируемый усилитель.

Сигнал с выхода детектора ЦАРУ Uдет подвергается бинарному квантованию: если Uдет>Uз, где Uз — напряжение задержки, вырабатывается сигнал ошибки Z=-1, если Uдет<Uз, то Z=1. Опрос квантователя производится с некоторой тактовой частотой Fд (частотой дискретизации). Сигнал ошибки поступает в усредняющий реверсивный счетчик (РС1) с емкостью R1макс. При переполнении РС1 на его выходе появляется импульс, увеличивающий или уменьшающий на 1 (в зависимости от знака переполнения) число во втором реверсивном счетчике РС2. Для того, чтобы счетчик РС2 не переполнялся, введена блокировка поступления импульсов соответствующего знака от счетчика РС1, когда код в РС2 достигает нуля или своего максимального значения R2макс. Код в РС2 преобразуется ЦАП в регулирующее напряжение Uрег, управляющее коэффициентом усиления РУ.

Нетрудно убедиться, что в стационарном режиме описанного ЦАРУ возникают автоколебания, приводящие к изменению кода в РС2 на единицу (например, R2=15; 16; 15; 16. ) и, следовательно, к паразитной амплитудной модуляции сигнала на выходе. Чтобы коэффициент паразитной амплитудной модуляции mп не зависел от амплитуды входного сигнала Uвх (и соответственно от значения кода R2), необходимо, чтобы при изменении кода R2 на единицу коэффициент усиления РУ Kру менялся в одно и то же число раз, т.е.

d=(Kру+Kру)/Kру=const, где Kру — абсолютное приращение коэффициента усиления РУ при изменении кода R2 на единицу. Этого можно добиться, введя экспоненциальную зависимость Kру=f(Uрег). Коэффициент паразитной амплитудной модуляции mп должен быть малым, т.е. mп=Kру/(2Kру)=(d-1)/2<<1.

В стационарном режиме паразитную модуляцию можно практически устранить, введя в характеристику квантователя (АЦП) зону нечувствительности, что эквивалентно переходу от двухуровневого квантования (Z=-1; +1) к трехуровневому (Z=-1; 0; +1). Протяженность зоны нечувствительности при экспоненциальной зависимости Kру=f(Uрег) целесообразно сделать равной дискрету регулирования 2mпUз, где mп=(d-1)/2. При этом АЦП можно реализовать с помощью двух компараторов с порогами, равными Uоп1=Uз-mпUз и Uоп2=Uз+mпUз. На рис.3 показана характеристика трехуровнего квантователя АЦП.

Частоту дискретизации Fд выбирают обычно на порядок больше ширины спектра процесса на входе АЦП.

Читайте так же:
Что регулирует смесь на инжекторе

Период следования тактовых импульсов на выходе РС1 (t1) выбирают, исходя из того, какие частоты изменения уровня входного сигнала м=2Fм должна отрабатывать система ЦАРУ и какие частоты должны проходить без подавления. Это приводит к следующему условию Fмп<1/t1<Fмс, где Fмс — минимальная частота модуляции полезного сигнала; Fмп — максимальная частота нежелательного (паразитного) изменения уровня сигнала (Fмп=0,1. 1 Гц).

Задавшись Fмп, нетрудно найти необходимый коэффициент счета РС1 R1макс=t1Fд. Для частот Fм<Fмп=1/t1 ЦАРУ отрабатывает изменения уровня входного сигнала, осуществляя демодуляцию. В связи с этим счетчик РС1 можно рассматривать как эквивалент ФНЧ в ААРУ и иметь в виду, что от его емкости зависят частотные искажения на низких частотах модулирующего напряжения. Частотные искажения модулирующего напряжения возникают на низких частотах, попадающих в полосу пропускания ФНЧ, и проявляются в демодуляции принимаемого сигнала в АМ-приемнике.

Регулировки усиления

1. Составить описание конкретной модели АРУ с возможностью изменения коэффициента усиления и параметров ФНЧ в петле регулирования в терминах и обозначениях, принятых в пакете OrCAD [6].

2. Задать исходные данные (амплитуду и частоту входного сигнала, значение порогового напряжения и их возможные диапазоны изменений).

3. Задать требуемые выходные характеристики (амплитудной характеристики, переходной характеристики и т. д.).

4. Выполнить задания (запуск программы, получение, проверка и корректировка результатов, копирование результатов в отчет по лабораторной работе).

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1. Наименование и цель работы.

2. Структурную схему исследуемой системы АРУ.

3. Таблицы с результатами измерений амплитудных характеристик АРУ и графики Uвых= f (Uc):

§ при отключенной петле обратной связи (задание 1);

§ для простой АРУ при различных коэффициентах усиления (ku)АРУ (задание 2);

§ для АРУ с задержкой при различных коэффициентах усиления (ku)АРУ и различных значениях порога (задание 4).

4. Результаты расчетов коэффициентов регулирования g для простой АРУ при различных коэффициентах усиления (ku)АРУ.

5. Осциллограммы переходных процессов в петле обратной связи при различных порядках ФНЧ и коэффициентах усиления (ku)АРУ.

6. Анализ полученных результатов:

6.1. Объяснение различийй в поведении амплитудных характеристик простой АРУ и АРУ с задержкой.

6.2. Объяснение зависимости амплитудных характеристик от коэффициента усиления в петле обратной связи. Сравнить максимальные и минимальные значения Uвых для различных (ku)АРУ.

6.3. Объяснение характера переходных процессов в петле обратной связи системы АРУ.

Анализ полученных результатов моделирования процесса АРУ УПЧ (сравнение с данными экспериментального исследования аналогичных АРУ, сравнение полученных характеристик между собой с формулированием вывода о достоинствах и недостатках каждой схемы АРУ, зависимость от параметров усиления и ФНЧ, применяемых в петле регулирования и т. д.).

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняют системы АРУ и по каким признакам они классифицируются? Какие основные параметры систем АРУ?

2. Каковы принципы работы и схемы систем АРУ? Каковы способы изменения коэффициента передачи управляемых каскадов и в чем их достоинства и недостатки?

3. Как определяется время установления переходных процессов в системе АРУ? Из каких соображений выбирается постоянная времени фильтра в цепи регулирования?

4. Какие искажения сигналов обусловлены работой системы АРУ и что следует предпринять для их уменьшения?

5. Что происходит при совместном действии сигнала и шума на систему АРУ?

6. Какова методика измерения амплитудной характеристики усилителя с системой АРУ?

7. Какова методика исследования переходных процессов системы АРУ?

8. Каковы принципы моделирования процесса автоматического регулирования усиления? В чем преимущества и недостатки моделирования?

1. Радиоприемные устройства : учеб. для вузов / Н. Н. Фомин [и др.]; под ред. Н. Н. Фомина. М. : Радио и связь, 1996.

2. Радиоприемные устройства : учеб. для вузов / Н. Н. Буга [и др.]; под ред. Н. И. Чистякова. М. : Радио и связь, 1986

3. Радиоприемные устройства : учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов / Ю. Т. Давыдов [и др.]; под ред. А. П. Жуковского. М. : Высш. шк., 1989.

4. Богданович, Б. М. Радиоприемные устройства : учеб. пособие для вузов / Б. М. Богданович, Н. И. Окулич; под общ. ред. Б. М. Богдановича. М. : Высш. шк., 1991.

5. Палшков, В. В. Радиоприемные устройства : учеб. пособие / В. В. Палшков. М. : Радио и связь, 1984.

6. Разевиг, В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2 / В. Д. Разевиг. M.: СОЛОН-Р, 2003. 528 с. (Сер. «Системы проектирования»).

7. Разевиг, В. Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD / В. Д. Разевиг. М. : Солон-Р, 2000.

8. Разевиг, В. Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0 / В. Д. Разевиг. М. : Солон, 1999.

9. Бибило, П. Н. Основы языка VHDL / П. Н. Бибило. М. : Солон-Р, 2000.

10. Афанасьев, А. О. Проектирование в OrCAD / А. О. Афанасьев, С. А. Кузнецов, А. В. Нестеренко. Киев : Наука и техника, 2001.

П р и л о ж е н и е 1

Общие методические указания по выполнению

1. К выполнению лабораторного практикума допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в журнале инструктажей.

2. Лабораторные работы состоят из двух взаимодополняющих частей. Первая часть проводится на специализированных стендах. Вторая – на персональных компьютерах (ПК). Пункты лабораторного задания, выполняемые на стенде и на ПК, задаются преподавателем. Время, отводимое на выполнение и защиту одной лабораторной работы, – четыре или пять академических часов.

Читайте так же:
Наиль порошин регулировка клапанов на оке

3. Специализированные стенды представляют собой развернутые схемы отдельных функциональных узлов супергетеродинного приемника средневолнового диапазона.

Стенды включают следующие основные узлы: входную цепь, преобразователь частоты, частотный детектор, амплитудный детектор, систему фазовой автоподстройки частоты, систему автоматической регулировки усиления.

4. Лабораторные работы, выполняемые на персональном компьютере, включают в себя моделирование работы узлов средневолнового приемника с использованием демонстрационной системы автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств OrCAD.

5. Перед выполнением лабораторной работы студенты должны ознакомиться с ее описанием, выполнить вариант контрольного (домашнего) задания и подготовить протокол экспериментальных исследований (один на подгруппу) для занесения результатов эксперимента. Неподготовленные студенты (или подгруппа) к выполнению работы не допускаются.

6. По результатам выполнения работы подгруппа оформляет отчет и защищает его. В отчете должны быть обязательно приведены: цель работы; расчет контрольного задания каждым студентом; принципиальная схема измерительной установки; результаты натурных экспериментов и моделирования на ПК; выводы.

7. Выводы по лабораторной работе являются обязательной частью отчета. Их приводят для каждого пункта выполненной работы и они должны включать: анализ полученных результатов; сравнение полученных и ожидаемых результатов, а также объяснение возможных расхождений между ними. Отчет, не содержащий выводов, считается неполным и не может представляться к защите.

П р и л о ж е н и е 2

Общие сведения о системе OrCAD.

Примеры моделирования узлов УПИОС

Фирма OrCAD (основана в 1985 г.) в начале 1997 г. выпустила систему нового поколения OrCAD 7.0 для Windows. Моделирование аналоговой или смешанной аналого-цифровой части проекта проводится с помощью программы PSpice, передавая описание проекта в текстовом виде или с помощью пакета ICAP фирмы Intusoft, интегрируемого с графическим схемным редактором OrCAD Capture.

В начале 1998 г. фирмы MicroSim и OrCAD объединились, причем новая фирма получила название OrCAD. В результате под маркой OrCAD начали распространяться программы моделирования и оптимизации аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, разработанные прежде фирмой MicroSim и не имеющие пока интерфейса с редактором схем OrCAD Capture. В ноябре 1998 г.выпущена новая система OrCAD 9.0, объединившая все перечисленные выше модули под управлением одной интегрированной оболочки.

В марте 2000 г. отделение Cadence PCB System Division фирмы Cadence Design Systems, в которое преобразована компания OrCAD, выпустило очередную версию OrCAD 9.2. В нее включили второй редактор принципиальных cxeм PSpice Schematics, заимствованный из популярного пакета DesignLab (он удобнее OrCAD Capture).

Состав системы OrCAD 9.2

Представление о версии OrCAD 9.2 дает перечень входящих в ее состав программных модулей:

OrCAD Capture – графический редактор схем;

OrCAD Capture CIS (Component Information System) – графический редактор схем, дополненный средством ведения баз данных компонентов; при этом зарегистрированные пользователи получают через Интернет (с помощью службы Internet Component Assistant) доступ к каталогу компонентов, содержащему более 200 тыс. наименований;

PSpice Schematics – графический редактор схем, заимствованный из пакета DesignLab;

OrCAD PSpice A/D – программа моделирования аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, данные в которую передаются как из PSpice Schematics, так и из OrCAD Capture;

OrCAD PSpice Optimizer – программа параметрической оптимизации;

QrCAD Layout – графический редактор печатных плат;

OrCAD Layout Plus – программа OrCAD Layout, дополненная бессеточным автотрассировщиком SmartRoute, использующим методы оптимизации нейронных сетей (используется также в системах Protel 99 SE и P-CAD 2000);

Layout Engineer’s Edition – программа просмотра печатных плат, созданных с помощью Layout или Layout Plus, средство общей расстановки компонентов на плате и прокладки наиболее критических цепей, выполняемых инженером-схемотехником перед выдачей задания на проектирование печатной платы конструктору;

OrCAD GerbTool – программа создания и доработки управляющих файлов для фотоплоттеров;

Visual CADD – графический редактор фирмы Numera Software (упрощенный аналог AutoCAD).

Зарегистрированные пользователи OrCAD имеют возможность получать дополнительную информацию и ответы на свои вопросы через Интернет, используя проект OrCAD Design Network (ODN, http://www.orcad.com/odn). Kроме того, круглосуточно доступна «горячая линия» по электронной почте: info@orcad.com.

В настоящее время на сайте www.orcad.com доступна демо-версия пакета OrCAD 10.5.

OrCAD 9.2 функционирует на ПК с процессорами Pentium и совместимых с ними под управлением Windows 95/98 или Windows NT 4.0 (с Service Pack 3 или Service Pack 4). Необходимый объем ОЗУ не менее 32 Мбайт и 250 Мбайт дискового пространства.

Для отдельных модулей на жестком диске требуется объем памяти:

OrCAD Capture – 75 Мбайт;

OrCAD PSpice – 50 Мбайт (вместе с PSpice Schematics);

OrCAD CIS – 20 Мбайт;

OrCAD Layout – 90 Мбайт (вместе с GerbTool и Visual CAD);

Документация – 60 Мбайт.

Общая характеристика программы OrCAD Capture

Программа OrCAD Capture предназначена для создания проекта, часть которого может быть задана в виде принципиальной электрической схемы, а другая часть может быть описана на языке высокого уровня VHDL. Кроме того, из оболочки OrCAD Capture запускаются программы моделирования аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств PSpice и параметрической оптимизации PSpice Optimizer. В программе OrCAD Capture проекты подразделяются на несколько типов. Информация о проектах, созданных в системе OrCAD, записывается в отдельные файлы, имеющие стандартные расширения имен [6].

При создании проекта в соответствии с его типом автоматически загружаются необходимые библиотеки компонентов (позднее их перечень можно изменить вручную), при этом для всех специализированных проектов возможна передача информации в программу OrCAD Layout для создания печатных плат. При создании принципиальных схем проекта необходимая информация отыскивается во встроенной базе данных, которая поставляется вместе с системой и пополняется пользователями. Причем при наличии опции Component Information Systems (CIS) официальные пользователи получают доступ через Интернет к расширенной базе данных, содержащей сведения примерно о 200 тыс. компонентов различных фирм (приведены их символы и корпусы).

Читайте так же:
Услуга регулировки развал схождения

Исследование устройств радиоавтоматики

Исследование устройств радиоавтоматики

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра радиоэлектроники и систем связи (РСС)

УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой РСС ____________А.В. Фатеев «__»______________2017г. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РАДИОАВТОМАТИКИ Методические указания к лабораторным работам по курсу «Радиоавтоматика» для студентов специальности 11.03.01 Разработчики: Максимов А.В.

Список используемых сокращений УРА – устройства радиоавтоматики; ИИС – информационно – измерительная система; ИП – источник питания; АЧХ – амплитудно – частотная характеристика; ВАХ – вольтамперная характеристика; ВФХ – вольт-фарадная характеристика; ШИМ – широтно – импульсная модуляция; АРУ – автоматическая регулировка усиления; ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты; УИД – устройство измерения дальности; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ФД – фазовый детектор; ФНЧ – фильтр нижних частот; ГУН – генератор управляемый напряжением. ОУ – операционный усилитель ПВМ – персонально — вычислительная система

Содержание Введение . 4 Описание информационно – измерительной системы. .6 1 Лабораторная работа № 1. Исследование системы АРУ . 11 1.1 Общие сведения . 11 1.2 Описание лабораторной работы. 14 1.3 Порядок выполнения работы . 17 2 Лабораторная работа № 2. Исследование системы ФАПЧ . 19 2.1 Общие сведения . 19 2.2 Синтезатор частоты с ФАПЧ. 22 2.3 Порядок выполнения работы . 22 3 Лабораторная работа № 3. Исследование системы измерения дальности . 28 3.1 Общие сведения . 28 3.2 Описание лабораторной работы. 31 3.3 Порядок выполнения работы . 34 Список литературы. 36 Приложение А.

Введение В современных радиотехнических устройствах различного назначения и системах радиоуправления широко используются системы радиоавтоматики (РА). Выделение систем РА в самостоятельный класс систем управления обусловлено их особенностями, связанными с условиями работы в составе радиотехнических систем и систем радиоуправления. Отличительной особенностью таких систем является использование радиосигналов для управления. Необходимая для управления информация содержится в том или ином параметре сигнала (амплитуде, частоте, фазе, времени запаздывания, направлении прихода) и выделяется в результате обработки сигнала. К числу таких систем относятся устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), автоматической регулировки усиления (АРУ), измерители дальности, различные следящие системы устройств и систем радиоуправления. Дисциплина «Радиоавтоматика» является одной из основных профилирующих дисциплин в инженерной подготовке по специальности «Радиотехника». Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении курсов высшей математики, физики, теории радиотехнических цепей и сигналов, теоретических основ радиотехники, основ теории вероятности, цифровых устройств и микропроцессоров. Целью изучения дисциплины является изучение типовых систем РА – систем автоматического регулирования, синхронизации сигналов, стабилизации частоты, амплитуды, фазы и решения других инженерных задач. В процессе работы над курсом студенты исследуют принципы построения систем автоматического управления, методы математического описания систем управления, приобретают навыки расчетов. Настоящее руководство к лабораторному практикуму содержит описание пяти лабораторных работ, которые выполняются студентами специальности 11.03.01 — «Радиотехника» при изучении дисциплины. Перед выполнением лабораторных работ каждый студент должен ознакомиться с теоретическими сведениями, представленными в данном пособии, без которых невозможно понимание физических процессов при радиоприеме.

Выполнению каждой работы предшествует проверка знаний студента. При положительных ответах на контрольные вопросы, студент допускается к выполнению работы. Отчет по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями ОС ТУСУР 6.1 – 97 «Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные: общие требования и правила оформления». Отчет должен содержать следующие части: 1. Титульный лист; 2. Введение (с постановкой цели и задач работы); 3. Описание лабораторного макета и методики эксперимента; 4.Основные расчетные формулы, необходимые для обработки экспериментальных данных; 5. Результаты лабораторной работы, содержащие таблицы, графики и их обсуждение. Результаты измерений должны быть оформлены строго в соответствии со специальной формой (протоколом инструментального контроля), приведенной в данном методическом пособии; 6. Выводы. Выводы являются важной и неотъемлемой частью отчета и должны быть написаны каждым студентом самостоятельно. В выводах должно быть объяснение полученных результатов исследований на основе физических процессов, происходящих в системе или устройстве. В случае расхождения теоретических и экспериментальных результатов исследований необходимо объяснение причины расхождения.

Описание информационно – измерительной системы В состав ИИС входит исследуемый модуль УРА, персональный компьютер с портами управления и установленным программным обеспечением, генератор стандартных сигналов и осциллограф (управляемые кодами языка SCPI) (рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 – Структурная схема лабораторного макета Управление всей ИИС, включая модуль УРА и виртуальные приборы, осуществляется программным модулем, разработанным в среде LabView (National Instruments). Разработанный программный модуль позволяет полностью автоматизировать процесс снятия характеристик. Модуль УРА оснащен разъемами для подключения источника питания 12 В (рисунок 1.1), генератора стандартных сигналов, осциллографа и персонального компьютера, с помощью последовательного интерфейса RS-232. Для исследовательских целей модуль УРА реализуется на основе пяти устройств: синтезатора частоты с ФАПЧ, устройства АРУ, устройства измерителя дальности, звена второго порядка и пропорционально – интегрально – дифференциального звена. На рисунке 1.2 приведена структурная схема модуля УРА. Для переключения между исследуемыми устройствами модуля УРА используются ключи коммутации NLASB3157 фирмы ON Semiconductor и два мультиплексора ADG704 фирмы Analog Devices.

Читайте так же:
Где находится регулировка руля у логана

Рисунок 1.2 — Структурная схема модуля УРА Микроконтроллер обеспечивает преобразование форматов кода SCPI от ПВМ в коды управления ключами коммутации, частотой синтезатора и изменением коэффициента усиления. Модуль оснащен контрольными точками (рисунок 1.3) для исследования: — сигналов, вырабатываемых генератором (КТ 1); — сигнала, соответствующего излучаемому импульсу (ФИ) (КТ 2); — сигнала после потенциометра в ФАПЧ (КТ 3); — сигнала на выходе АРУ (КТ 4); — импульса слежения (ФИ 2) (КТ 5); КТ 6? — сигнала на выходе системы ФАПЧ (КТ 7); — сигнала, соответствующего имитации отклика от цели (с добавлением шума) (КТ 8); — сигнала, соответствующего импульсу слежения (Ф1) (КТ 9); — сигнала, после ФНЧ1 АРУ (КТ 10); — сигнала, после ФНЧ2 АРУ (КТ 11); — сигнала, соответствующего импульсу слежения (Ф2) (КТ 12); — сигнала на входе осциллографа (КТ 13) По периметру платы расположены земляные контрольные точки (КТ 15; КТ 16; КТ 17; КТ 18).

Рисунок 1.3 – Модуль УРА Управление осуществляется по последовательному интерфейсу RS232 с помощью ПО, установленного на ПК. В модуле УРА возможны следующие управления: — переключение типов входных цепей (АРУ, ФАПЧ); — коэффициентами усиления АРУ и дальномера; — параметрами синтезатора частот; — коэффициентами деления счетчиков R и N в ФАПЧ; — формирователями в системе измерения дальности; — параметрами генератора и осциллографа. Интерфейс пользователя, для управления модулем УРА приведен ниже, на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Интерфейс пользователя, для управления модулем УРА Первоначальная настройка, перед выполнением лабораторных работ: 1. Подготовить к работе ИИС: 1.1. Подключить генератор (выход «вывод») к разъему «опорный генератор» модуля УРА. Включить генератор. Установить частоту и модуляцию сигнала. 1.2. Подключить осциллограф. Канал 1 – «Входной сигнал» к разъему «АРУ/ФАПЧ Анализатор». Канал 2 – «Выходной сигнал» (сигнальный зажим к контрольной точке, соответствующей исследованию; земляной зажим к одной из земляных точек). 1.3. Подключить разъемы последовательных интерфейсов RS-232 от модуля УРА, осциллографа и генератора к персональному компьютеру. 1.4. Подключить разъем источника питания (адаптер) к модулю УРА, предварительно подключив адаптер к сети 220В. Включенное состояние модуля индицируется четырьмя светодиодами, расположенными на плате. 1.5. Включить персональный компьютер с установленным программным модулем.

1.5.1. Запустить программу «URA». На экране монитора получить изображение, приведенное на рисунке 1.4. 1.5.2. Нажать кнопку остановка программы «STOP» ( , на верхней панели) рисунок 1.4. 1.5.3. На интерфейсе пользователя установить следующие настройки: — В поле «Ini Osc» нажать на кнопку выбора В появившейся таблице выбрать № COM — порта «3»;

— В поле «Ini Generator» нажать на кнопку выбора В появившейся таблице выбрать № COM — порта «4»;

— В поле «Ini URA» нажать на кнопку выбора . В появившейся таблице выбрать № COM — порта «5»; *При возникновении проблем по установке СОМ-портов, смотреть примечание. 1.5.4. Нажать кнопку начало испытаний «Running». ( панели) рисунок 1.4.

*Примечание: Если по каким-либо причинам не удается установка СОМ-портов, проделать следующие действия: — Нажать кнопку остановка программы «STOP»; — Во вкладке «Порты» в поле «Ini URA» установить какой-либо номер (один из трех) порта и нажать кнопку начало испытаний «Running»; — В поле «Инициализация» появится одно из следующих обозначений («URA» — соответствует вводу данных в поле «Ini URA»; «GD/GS» соответствует вводу данных в поле «Ini Osc»; если ничего не появилось, то указанный номер порта соответствует вводу данных в поле «Ini Generator»), которое будет соответствовать введенному номеру СОМ — порта. — Проделать выше описанные действия с оставшимися номерами портов. — Установить полученные значения в соответствующие поля.

1 Лабораторная работа №1. автоматической регулировки усиления

Цель работы: Изучение принципа исследование амплитудных характеристик.

1.1 Общие сведения Системы автоматической регулировки усиления (АРУ) широко используются в радиоприемных устройствах различного назначения. Системы АРУ предназначены для стабилизации уровня сигнала на выходе усилителей радиоприемных устройств при большом динамическом диапазоне изменения входного сигнала, достигающих, например, в радиолокационных приемниках 70100 дБ. При таком изменении уровня входного сигнала, при отсутствии системы АРУ, нарушается нормальная работа приемных устройств, что проявляется в перегрузке последних каскадов приемника. В системах автоматического сопровождения цели РЛС перегрузка каскадов приемника приводит к искажению амплитудной модуляции, к снижению коэффициента усиления и срыву сопровождения. В системах стабилизации частоты перегрузка каскадов вызывает изменение крутизны дискриминационной характеристики, что резко снижает качество работы системы [1, 3]. Наибольшее распространение получили инерционные системы АРУ с обратной связью (рис. 1.3). Они подразделяются на системы непрерывного и импульсного действия. Все перечисленные системы могут быть задержанными и незадержанными. Uвых(t) Uвх(t)

Рис. 1.1  Структурные схемы систем АРУ непрерывного действия с обратной связью (а)  неусиленная с совмещенным детектированием, (б) – неусиленная с раздельным детектированием

Принцип работы системы АРУ заключается в следующем. Входное напряжение Uвх(t) поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Выходное напряжение с усилителя поступает на вход детектора, затем продетектированный сигнал суммируется с напряжением задержки Uз. Суммарное напряжение Uс усиливается усилителем постоянного тока (УПТ) и подается на ФНЧ, который формирует управляющее напряжение Uу, изменяющее коэффициент усиления. Зависимость коэффициента усиления усилителя от управляющего напряжения называют регулировочной характеристикой, она может быть аппроксимирована линейной зависимостью:

Читайте так же:
Однокамерный карбюратор weber регулировка

k U у   k0  U у

, (1.1) где k0 – коэффициент усиления при управляющем напряжении, равном нулю;  – крутизна регулировочной характеристики. Uвх (t)

Рис. 1.2  Функциональная схема системы усиленной задержанной АРУ с обратной связью Эффект стабилизации уровня выходного напряжения Uвых(t) достигается за счет того, что с ростом уровня Uвых(t) увеличивается и управляющее напряжение Uу, под действием которого, в соответствии с выражением (1.1), уменьшается коэффициент усиления усилителя, что приводит к снижению уровня входного сигнала. Для предотвращения снижения уровня выходного сигнала при малых входных воздействиях и обеспечения работы системы АРУ с определенного уровня, в систему подают напряжение задержки Uз. В результате напряжение управления появится только в случае, когда напряжение на выходе амплитудного детектора превысит напряжение задержки Uз.

uд  uвых K д  uз , если uвых K д  u з ,

(1.2) u д  0 , если uвых K д  u з , где Kд – коэффициент передачи детектора. Фильтр нижних частот в цепи обратной связи систем АРУ предназначен для передачи управляющего напряжения с частотами изменения уровня выходного напряжения АРУ. При этом ФНЧ должен быть инерционным по отношению к частотам полезной модуляции, иначе произойдет демодуляция полезного сигнала. Напряжение на выходе системы АРУ:

uвых  k uу uвх  k0  uу uвх .

(1.3) Уравнениям (1.2)–(1.3) соответствует структурная схема системы АРУ (рис. 1.5). На этой схеме нелинейное звено (НЗ) описывается зависимостью: uд  uз , u  uз при uд  uз   д uд  uз . при  0 (1.4) В установившемся режиме (при постоянном уровне напряжения на входе системы АРУ) из (1.2)–(1.4) следуют:

Тема 3.2 Преобразователи частоты (ПЧ)

Назначение и классификация преобразователи частоты. Структурная схема. Выбор режима работы электронного прибора смесителя. Линейное и нелинейное преобразователи частоты. Интерференционные свисты. Методы ослабления побочных каналов приема. Гетеродины. Назначение, требования, предъявляемые к ним. Способы повышения стабильности частот гетеродинов. Схемы различных гетеродинов, Понятия о синтезаторах частот. Автоподстройка частоты гетеродина. Диодные схемы ПЧ (однотактные, балансные, кольцевые). Транзисторные ПЧ: с раздельным и совмещенным гетеродином. ПЧ на ИМС.

Тема 3.3 Усилители промежуточной частоты (УПЧ)

Особенности резонансных усилителей, применяемых в ТПЧ. Анализ работы каскадов УПЧ с одноконтурным, двухконтурным полосовым фильтром. Согласование усилительного прибора с избирательной системой. Резонансный коэффициент усиления, селективность, полоса пропускания, устойчивость. Форма АЧХ каскадов УПЧ и зависимость ее от степени связи между контурами. Многокаскадные широкополосные УПЧ с одноконтурным, настроенными на одну частоту каскадами, и расстроенными каскадами. Сравнительная характеристика. Устойчивость работы многокаскадных УПЧ. Апериодически каскады УПЧ. Особенности построения трактов ПЧ с использованием ИМС.

Тема 3.4 Принципиальные схемы ТПЧ

Принципиальные схемы трактов промежуточной частоты.

Принципиальные схемы ТПЧ радиоприемников звукового вещания диапазонов ДВ, СВ, УКВ, связных КВ РПУ.

Лабораторная работа № 3. «Исследование преобразователя частоты»

Лабораторная работа № 4. «Исследование усилителя промежуточной частоты»

Раздел 4 Детекторы

Тема 4.1 Амплитудные детекторы (АД)

Назначение АД в радиоприемниках. Показатели качества АД; коэффициента передачи, входное сопротивление, коэффициент фильтрации, искажения сигналов. Детекторная характеристика, линейное и нелинейное детектирование. Схемы диодных детекторов? Последовательная, параллельная, по схеме удвоения. Зависимость показателей качества детектора от параметров элементов схемы. Инерционность нагрузки, влияние входа следующего каскада. АД на транзисторах и ИМС. Синхронный детектора. Детектирование однополосных сигналов. Детектор радиоимпульсов. Требования к параметрам элементов схемы импульсного детектора. Детектор видеоимпульсов, пиковый детектор. Требования к параметрам элементов схемы пикового детектора. Преобразование радиоимпульсов в тональные импульсы.

Тема 4.2 Амплитудные ограничители

Назначение АО: с шунтирующим диодами, на резисторах с эмиттерной связью. Амплитудная характеристика АО, порог и коэффициент ограничения.

Тема 4.3 Фазовые детекторы (АД)

Назначение ФД. Детекторная характеристика. Векторные диаграммы. Балансный и кольцевой ФД.

Тема 4.4 Частотные детекторы (ЧД)

Назначение ЧД. Детекторная характеристика, требования, предъявляемые к ней. Показатели качества ЧД. Коэффициент передачи, ширина полосы частот, искажение сигналов, коэффициента подавления паразитной АМ. ЧД частотно-амплитудного типа, балансная схема с расстроенными контурами. Векторные диаграммы. Дробный детектор, подавление ПАМ. Детектирование телеграфных сигналов. Схема АПЧ и ФАПЧ. Назначение, принцип действия. Стереодекодер.

Лабораторная работа №5. «Исследование амплитудного детектор»

Лабораторная работа №6. «Исследование частотных детекторов»

Раздел 5 Регулировки в радиоприемниках. Управление и контроль.

Тема 5.1 Назначение и виды регулировок

Назначение и виды регулировок. Настройка радиоприемника на рабочую частоту. Регулировка усиления и полосы пропускания. Регулировки ручные и автоматические. Назначение РРУ и АРУ, их виды.

Тема 5.2 Регулировка усиления.

Способы регулировки усиления резонансного усилителя: изменение крутизны усилительного прибора, изменение коэффициента передачи высокочастотных делителей (аттенюаторов), изменение глубины отрицательной обратной связи. Структурные схемы АРУ: прямая, обратная, с задержкой, с задержкой и усилением.

Тема 5.3 Автоматическая подстройка частоты

Назначение и способы автоматической подстройки частоты. Регулировка полосы пропускания

Лабораторная работа №7 «Исследование систем АРУ»

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector