تحويل الإشارات في الدوائر البارامترية الخطية. تحويل الإشارات في الدوائر البارامترية. أهداف الدورات الدراسية

حدودي ( الدوائر الخطيةمع معلمات متغيرة)، تسمى دوائر الراديو ، تتغير معلمة واحدة أو أكثر بمرور الوقت وفقًا لقانون معين. من المفترض أن يتم إجراء التغيير (بشكل أكثر دقة ، التعديل) لأي معلمة الكترونياباستخدام إشارة تحكم. في الهندسة الراديوية ، تُستخدم المقاومات البارامترية R (t) والحث L (t) والسعة C (t) على نطاق واسع.

مثال على واحد من الحديث المقاومات البارامتريةيمكن أن تعمل كقناة لترانزستور VLG ، وبوابة التحكم (غير المتجانسة) AC الجهدش г (ر). في هذه الحالة ، يتغير انحدار خاصية بوابة التصريف بمرور الوقت ويرتبط بجهد التحكم من خلال الاعتماد الوظيفي S (t) = S. إذا كان جهد الإشارة المعدلة u (t) متصلاً أيضًا بترانزستور VLG ، فسيتم تحديد تيارها من خلال التعبير:

i c (t) = i (t) = S (t) u (t) = Su (t). (5.1)

بالنسبة لفئة الخطية ، نطبق مبدأ التراكب على الدوائر البارامترية. في الواقع ، إذا كان الجهد المطبق على الدائرة هو مجموع متغيرين

ش (ر) = ش 1 (ر) + ش 2 (ر) ، (5.2)

بعد ذلك ، بالتعويض (5.2) في (5.1) ، نحصل على تيار الخرج أيضًا في شكل مجموع مكونين

أنا (t) = S (t) u 1 (t) + S (t) u 2 (t) = i 1 (t) + i 2 (t) (5.3)

توضح العلاقة (5.3) أن استجابة الدائرة البارامترية لمجموع إشارتين تساوي مجموع استجاباتها لكل إشارة على حدة.

تحويل الإشارات في دارة ذات مقاومة حدودية.تُستخدم المقاومات البارامترية الأكثر استخدامًا لتحويل تردد الإشارات. لاحظ أن مصطلح "تحويل التردد" ليس صحيحًا تمامًا ، لأن التردد نفسه لم يتغير. من الواضح أن هذا المفهوم نشأ من ترجمة غير دقيقة للكلمة الإنجليزية "heterodyning". مغاير -إنها عملية خلط غير خطي أو حدودي لإشارتين بترددات مختلفة للحصول على تردد ثالث.

لذا، تحويل الترددهو نقل خطي (خلط ، تحويل ، تغاير ، أو تبديل) من طيف إشارة مشكلة (بالإضافة إلى أي إشارة راديوية) من منطقة تردد الموجة الحاملة إلى منطقة التردد الوسيطة (أو من ناقل إلى آخر ، بما في ذلك أعلى واحد) دون تغيير نوع أو طبيعة التعديل.

تحويل التردد(الشكل 5.1) يتكون من خلاط (CM) - عنصر حدودي (على سبيل المثال ، ترانزستور MOS أو varicap أو الصمام الثنائي التقليدي بخاصية قانون مربع) ، مذبذب محلي (G) - مذبذب إضافي للتذبذبات التوافقية مع تردد ω g ، والذي يعمل من أجل التحكم البارامترى للخلاط ، ومرشح تردد وسيط (عادة دائرة تذبذبية UHF أو UHF).

الشكل 5.1. مخطط هيكليتحويل التردد

دعونا نفكر في مبدأ تشغيل محول التردد باستخدام مثال نقل طيف إشارة AM أحادية النغمة. افترض أنه تحت تأثير الجهد غير المتجانسة

u g (t) = U g cos ω g t (5.4)

يختلف منحدر خاصية ترانزستور MIS لمحول التردد في الوقت تقريبًا وفقًا للقانون

S (t) = S o + S 1 cos ω g t (5.5)

حيث S o و S 1 - على التوالي متوسط ​​القيمة والمكون التوافقي الأول لمنحدر الخاصية.

عندما تصل إشارة AM u AM (t) = U n (1 + McosΩt) إلى ترانزستور MIS للخلاط ، سيتم تحديد مكون التيار المتردد لتيار الخرج وفقًا لـ (5.1) و (5.5) بواسطة التعبير:

i c (t) = S (t) u AM (t) = (S o + S 1 cos ω g t) U n (1 + McosΩt) cos ω o t =

U n (1 + McosΩt) (5.6)

دعه يتم اختيار التردد المتوسط ​​للمحول البارامترى

ω psc = | ω г -ω о |. (5.7)

بعد ذلك ، بعزلها بمساعدة دائرة مكبر الصوت IF من الطيف الحالي (5.6) ، نحصل على إشارة AM محولة بنفس قانون التعديل ، ولكن بتردد ناقل أقل بشكل ملحوظ

أنا psc (t) = 0.5S 1 U n (1 + McosΩt) cosω psc t (5.8)

لاحظ أن وجود عنصرين جانبيين فقط من الطيف الحالي (5.6) يتحدد باختيار تقريب خطي بسيط للغاية لمنحدر خاصية الترانزستور. في دارات الخلاط الحقيقية ، يحتوي الطيف الحالي أيضًا على مكونات الترددات المركبة

ω psc = | mω г ± nω о | ، (5.9)

حيث m و n أي أعداد صحيحة موجبة.

يظهر في الشكل الوقت المقابل والمخططات الطيفية للإشارات مع تعديل الاتساع عند دخل وخرج محول التردد. 5.2

الشكل 5.2. مخططات إدخال وإخراج محول التردد:

مؤقت؛ ب - طيفي

محول التردد في المضاعفات التناظرية... تم بناء محولات التردد الحديثة ذات الدوائر المقاومة البارامترية على أساس جديد تمامًا. يستخدمون المضاعفات التناظرية كخلاطات. إذا تم تطبيق إشارة معدلة على مدخلات المضاعف التناظري اثنين من التذبذبات التوافقية:

u с (t) = U c (t) cosω o t (5.10)

والجهد المرجعي للمذبذب المحلي u g (t) = U g cos ω g t ، ثم سيحتوي جهد الخرج على مكونين

u out (t) = k a u c (t) u g (t) = 0.5k a U c (t) U g (5.11)

المكون الطيفي مع اختلاف التردد ω psc = | ω g ± ω o | يتم اختيارها بواسطة مرشح IF ضيق النطاق ويتم استخدامه كتردد وسيط للإشارة المحولة.

تحويل التردد في دارة مع varicap... إذا تم تطبيق جهد غير متجانس فقط (5.4) على varicap ، فإن سعتها ستختلف تقريبًا بمرور الوقت وفقًا للقانون (انظر الشكل 3.2 في الجزء الأول):

C (t) = C o + C 1 cosω г t، (5.12)

حيث C about و C 1 هي القيمة المتوسطة والمكون التوافقي الأول لسعة varicap.

افترض أن إشارتين تعملان على varicap: heterodyne و (لتبسيط الحسابات) جهد توافقي غير معدل (5.10) بسعة U c. في هذه الحالة ، سيتم تحديد الشحنة على سعة varicap من خلال:

q (t) = C (t) u c (t) = (С о + С 1 cosω g t) U c cosω o t =

С о U c (t) cosω o t + 0.5С 1 U c cos (ω g - ω o) t + 0.5С 1 U c cos (ω g + o) t، (5.13)

والتيار المتدفق من خلاله

i (t) = dq / dt = - ω o С o U c sinω o t-0.5 (g-o) С 1 U c sin (ω g-o) t-

0.5 (ω g + ω o) С 1 U c sin (ω g + o) t (5.14)

من خلال التوصيل المتسلسل مع varicap ، يمكن ضبط الدائرة التذبذبية على التردد المتوسط ​​ω psc = | g - ω o | ، من الممكن تحديد الجهد المطلوب.

مع عنصر تفاعلي من النوع varicap (للترددات العالية جدًا ، هذا هو فاراكتور) يمكنك أيضًا إنشاء مولد حدودي ومضخم طاقة ومضاعف التردد. يعتمد هذا الاحتمال على تحويل الطاقة إلى سعة حدية. من المعروف من دورة الفيزياء أن الطاقة المتراكمة في مكثف ترتبط بسعته C والشحنة الموجودة عليه q بالصيغة:

E = q 2 / (2C). (5.15)

دع الشحنة تبقى ثابتة وتقل سعة المكثف. بما أن الطاقة تتناسب عكسياً مع قيمة السعة ، فإن الانخفاض في الأخيرة يزيد الطاقة. نحصل على علاقة كمية لمثل هذا الاتصال عن طريق التفريق (5.15) فيما يتعلق بالمعامل C:

dE / تيار مستمر = q 2 / 2C 2 = -E / C (5.16)

هذا التعبير صالح أيضًا للزيادات الصغيرة في السعة ∆С والطاقة ∆E ، لذلك من الممكن الكتابة

∆E = -E (5.17)

تشير علامة الطرح هنا إلى انخفاض في سعة المكثف (∆С<0) вызывает увеличение запасаемой в нем энергии (∆Э>0). تحدث الزيادة في الطاقة بسبب التكاليف الخارجية لأداء العمل ضد قوى المجال الكهربائي مع انخفاض في السعة (على سبيل المثال ، عن طريق تغيير جهد التحيز على varicap).

مع العمل المتزامن على السعة البارامترية (أو الحث) للعديد من مصادر الإشارة بترددات مختلفة ، سيحدث بينها إعادة توزيع (تبادل) الطاقات الاهتزازية.في الممارسة العملية ، تسمى طاقة الاهتزاز لمصدر خارجي مولد المضخة، من خلال عنصر حدودي ينتقل إلى دائرة الإشارة المفيدة.

لتحليل نسب الطاقة في الدوائر متعددة الدوائر باستخدام varicap ، ننتقل إلى المخطط المعمم (الشكل 5.3). في ذلك ، بالتوازي مع السعة البارامترية C ، يتم توصيل ثلاث دوائر ، اثنتان منها تحتويان على مصادر e 1 (t) و e 2 (t) ، والتي تخلق تذبذبات متناسقة بترددات 1 و 2. ترتبط المصادر من خلال مرشحات ضيقة النطاق Ф 1 و 2 ، والتي تنقل الاهتزازات بترددات 1 و 2 ، على التوالي. تحتوي الدائرة الثالثة على مقاومة الحمل R n ومرشح ضيق النطاق Ф 3 ، ما يسمى دائرة الخمولمضبوطة على تردد مجموعة معين

ω 3 = مω 1 + ن 2 ، (5.18)

أين م ون هي أعداد صحيحة.

من أجل التبسيط ، سنفترض أن الدائرة تستخدم مرشحات بدون خسائر أوم. إذا أعطت المصادر e 1 (t) و e 2 (t) في الدائرة الطاقة P 1 و P 2 ، فإن مقاومة الحمل R n تستهلك الطاقة P n. بالنسبة لنظام الحلقة المغلقة ، وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، نحصل على حالة توازن الطاقة:

ف 1 + ف 2 + ف ن = 0 (5.19)

جامعة ولاية موسكو التقنية للطيران المدني

قسم أساسيات هندسة الراديو وأمن المعلومات

عمل الدورة

تحليل خصائص الدوائر الخطية

و التحولات الخطيةإشارات

مكتمل:

مشرف:

إليوخين الكسندر الكسيفيتش

موسكو 2015

1. الأهداف ورقة مصطلح. 3

2. مهمة فردية.3

3. الحسابات 4

4. برنامج حساب وبناء خصائص اتساع التردد ، وتردد الطور ، وخصائص عابرة ونبضة للدائرة عند المعلمات المعطاة10

5. برنامج لحساب وبناء رد فعل دائرة معينة على إشارة معينة11

6. الرسوم البيانية 13

1. أهداف عمل الدورة.

1. دراسة طبيعة العمليات العابرة في الدوائر الخطية.

2. لتوحيد الطرق التحليلية لحساب خصائص التردد والوقت للدوائر الخطية.

3. إتقان تحليل إشارة التراكب.

4. إتقان طريقة التراكب لحساب تفاعلات السلاسل الخطية.

5. يفهم تأثير معلمات السلسلة على نوع تفاعلها.

2. مهمة فردية.

الخيار 27 (الدائرة رقم 7 ، الإشارة رقم 3).

الشكل 1 الدائرة الكهربائية

الشكل 2 إشارة

ه = 2 فولت

ر و = 10 ميكرو ثانية

R = 4 كيلو أوم

C = 1000 بيكو فاراد

خاصية انتقال المشغل للسلسلة ؛

استجابة التردد المعقدة للدائرة ؛

السعة التردد خاصية الدائرة ؛

استجابة تردد الطور للدائرة ؛

استجابة عابرة للدائرة ؛

الاستجابة النبضية للدائرة.

2. إجراء تحليل إشارة التراكب.

4. قم بعمل برنامج لحساب وبناء خصائص اتساع التردد ، وتردد الطور ، وخصائص عابرة ونبضة للدائرة لمعلماتها المعينة.

5. إنشاء برنامج لحساب وبناء رد فعل دائرة معينة على إشارة معينة.

6. احسب خصائص وتفاعل السلسلة المحددة في p. 4 و 5 ، قم ببناء الرسوم البيانية الخاصة بهم.

3. الحسابات

3.1 حساب خصائص الدائرة

1. غرفة المشغل خاصية النقل

تين. 3. مخطط الدائرة المعممة

لمخطط معين:

حسب الصيغة:

بالنسبة لدائرة معينة موضحة في الشكل 1 ،

حيث θ = RC - ثابت الزمن.

2. استجابة تردد معقدة

يتم تحديد استجابة التردد المعقدة من النسبة:

3. خاصية الاتساع والتردد (AFC)

4 - استجابة تردد الطور (PFC)

هذه السلسلة لها:

5. استجابة عابرة

هذه السلسلة لها:

لأن ، حيث x 1 و x 2 - جذور المعادلةس 2 + ب س + ج = 0 ،

الدوائر الخطية البارامترية - دوائر الهندسة الراديوية ، واحدة أو عدة معلمات تتغير بمرور الوقت وفقًا لقانون معين ، تسمى الدارات البارامترية (الدوائر الخطية ذات المعلمات المتغيرة). من المفترض أن يتم تغيير أي معلمة إلكترونيًا باستخدام إشارة تحكم. في الدائرة الخطية البارامترية ، لا تعتمد معلمات العناصر على مستوى الإشارة ، ولكن يمكن أن تتغير بشكل مستقل بمرور الوقت. في الواقع ، يتم الحصول على عنصر حدودي من عنصر غير خطي ، يكون دخله هو مجموع إشارتين مستقلتين. يحمل أحدهم معلومات وله سعة صغيرة ، بحيث تكون معلمات الدائرة ثابتة عمليًا في منطقة تغييراتها. والثاني هو إشارة تحكم ذات سعة كبيرة ، والتي تغير موضع نقطة التشغيل للعنصر غير الخطي ، وبالتالي معاملته.

في الهندسة الراديوية ، تُستخدم المقاومة البارامترية R (t) ، الحث البارامتري L (t) ، والسعة البارامترية C (t) على نطاق واسع.

بالنسبة للمقاومة البارامترية R (t) ، فإن المعلمة الخاضعة للرقابة هي المنحدر التفاضلي

مثال على المقاومة البارامترية هي قناة ترانزستور MOS ، حيث يتم تطبيق جهد متناوب (متغاير) على البوابة ش Г (ر).في هذه الحالة ، يتغير منحدر خاصية بوابة التصريف بمرور الوقت ويرتبط بجهد التحكم من خلال الاعتماد S (t) = S.إذا كان جهد الإشارة المعدلة متصلاً أيضًا بترانزستور MOS ش (ر)، ثم يتم تحديد تياره من خلال التعبير

تُستخدم المقاومات البارامترية الأكثر استخدامًا لتحويل تردد الإشارات. التغاير هو عملية خلط غير خطي أو حدودي لإشارتين من ترددات مختلفة للحصول على تذبذبات للتردد الثالث ، ونتيجة لذلك يتم إزاحة طيف الإشارة الأصلية.

أرز. 24. كتلة الرسم البياني لمحول التردد

يتكون محول التردد (الشكل 24) من خلاط (CM) - عنصر حدودي (على سبيل المثال ، ترانزستور MIS ، varicap ، إلخ) ، مذبذب محلي (G) - مذبذب توافقي إضافي بتردد ωg ، والذي يعمل من أجل التحكم المعياري في الخلاط ، ومرشح التردد المتوسط ​​(IFF) - مرشح تمرير النطاق

دعونا نفكر في مبدأ تشغيل محول التردد باستخدام مثال نقل طيف إشارة AM أحادية النغمة. دعونا نفترض أنه تحت تأثير الجهد غير المتجانسة

يختلف منحدر خاصية الترانزستور MOS تقريبًا وفقًا للقانون

حيث S 0 و S 1 - على التوالي متوسط ​​القيمة والمكون التوافقي الأول لمنحدر الخاصية. عندما تصل إشارة AM إلى ترانزستور MIS المحول للخلاط

سيتم تحديد المكون المتناوب لتيار الخرج من خلال التعبير:

دع التردد يتم تحديده كتردد وسيط للمحول البارامترى

في الدوائر الكهربائية غير الخطية ، الاتصال بين إشارة الدخل يوبكس . (تي) وإشارة الخرج يوخارج . (تي) وصفت بالاعتماد الوظيفي غير الخطي

يمكن اعتبار هذا الاعتماد الوظيفي نموذج رياضيدارة غير خطية.

عادة غير خطية دائرة كهربائيةيمثل مجموعة من الشبكات ثنائية المنافذ الخطية وغير الخطية. لوصف خصائص الشبكات غير الخطية ذات المحطتين ، غالبًا ما تستخدم خصائص الجهد الحالي (VAC). كقاعدة عامة ، يتم الحصول على خصائص I - V للعناصر غير الخطية بشكل تجريبي. نتيجة للتجربة ، يتم الحصول على الخاصية I - V للعنصر غير الخطي في شكل جدول. طريقة الوصف هذه مناسبة لتحليل الدوائر غير الخطية باستخدام الكمبيوتر.

لدراسة العمليات في الدوائر التي تحتوي على عناصر غير خطية ، من الضروري عرض خاصية I-V في شكل رياضي مناسب للحسابات. لاستخدام طرق التحليل التحليلية ، يلزم تحديد دالة تقريبية تعكس بدقة السمات بشكل تجريبي الخصائص المأخوذة... في أغلب الأحيان ، تُستخدم الطرق التالية لتقريب الخاصية I - V للشبكات غير الخطية ذات المطرافين.

التقريب الأسي.من نظرية العمل السندات الإذنية تقاطعويترتب على ذلك أن خاصية التيار-الجهد لصمام ثنائي أشباه الموصلات عند u> 0 موصوفة بالتعبير

. (7.3)

غالبًا ما تستخدم العلاقة الأسية في دراسة الدوائر غير الخطية التي تحتوي على أجهزة أشباه الموصلات. التقريب دقيق تمامًا للقيم الحالية التي لا تتجاوز بضعة ملي أمبير. في التيارات العالية ، تتحول الخاصية الأسية بسلاسة إلى خط مستقيم بسبب تأثير مقاومة الحجم لمادة أشباه الموصلات.

تقريب قانون السلطة.تعتمد هذه الطريقة على توسيع خاصية التيار غير الخطي للجهد في سلسلة تايلور ، متقاربة بالقرب من نقطة التشغيل يو0 :

ها هي المعاملات…. - بعض الأرقام التي يمكن العثور عليها من خاصية الفولت أمبير التي تم الحصول عليها تجريبياً. يعتمد عدد المصطلحات في التوسع على الدقة المطلوبة للحسابات.

من غير العملي استخدام تقريب قانون القدرة في اتساع إشارة كبير بسبب التدهور الكبير في الدقة.

التقريب الخطي المتقطعيتم استخدامه في الحالات التي تعمل فيها إشارات كبيرة في الدائرة. تعتمد الطريقة على الاستبدال التقريبي للخاصية الحقيقية بمقاطع مستقيمة ذات منحدرات مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن تقريب خاصية النقل للترانزستور الحقيقي بثلاثة مقاطع خطية مستقيمة ، كما هو موضح في الشكل 7.1.

الشكل 7.1• خاصية التحويل للترانزستور ثنائي القطب

يتم تحديد التقريب من خلال ثلاث معلمات: جهد بداية الخاصية ، والمنحدر ، الذي له أبعاد الموصلية ، والجهد التشبع الذي تتوقف عنده الزيادة في التيار. السجل الرياضي للخاصية التقريبية هو كما يلي:

(7.5)

في جميع الحالات ، تتمثل المهمة في العثور على التركيب الطيفي للتيار بسبب التأثير على الدائرة غير الخطية للجهود التوافقية. مع التقريب الخطي متعدد التعريف ، يتم تحليل الدوائر بطريقة زاوية القطع.

ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، تشغيل دائرة غير خطية بإشارات كبيرة. كعنصر غير خطي ، نستخدم ترانزستور ثنائي القطب يعمل بقطع تيار المجمع. للقيام بذلك ، باستخدام جهد التحيز الأولي هيتم تعيين نقطة التشغيل بطريقة يعمل فيها الترانزستور بقطع تيار المجمع ، وفي نفس الوقت نقوم بتطبيق إشارة توافقية للإدخال على القاعدة.

الشكل 7.2.رسم توضيحي لقطع التيار للإشارات الكبيرة

زاوية القطع θ هي نصف ذلك الجزء من الفترة التي لا يكون خلالها تيار المجمع صفراً ، أو بعبارة أخرى ، جزء الفترة من اللحظة التي يصل فيها تيار المجمع إلى أقصى حد له حتى اللحظة التي يصبح فيها التيار مساوياً لـ صفر - "قطع".

كما هو مبين في الشكل 7.2 ، فإن تيار المجمع لـ أنا> 0 يوصف بالتعبير

يسمح لنا تمديد هذا التعبير في سلسلة فورييه بإيجاد المكون الثابت أنا0 واتساع جميع التوافقيات لتيار المجمع. ترددات التوافقيات هي مضاعفات تردد إشارة الإدخال ، وتعتمد السعات النسبية للتوافقيات على زاوية القطع. يوضح التحليل أن لكل رقم متناسق زاوية قطع مثالية θ, حيث اتساعها هو الحد الأقصى:

. (7.7)

الشكل 7.8... دارة مضاعفة التردد

غالبًا ما تُستخدم الدوائر مثل هذه (الشكل 7.8) لمضاعفة تردد الإشارة التوافقية بعدد صحيح من المرات. من خلال ضبط الدائرة التذبذبية المضمنة في دائرة المجمع للترانزستور ، يمكنك تحديد التوافقية المرغوبة للإشارة الأصلية. يتم ضبط زاوية القطع بناءً على القيمة القصوى لسعة التوافقي المحدد. السعة النسبية للتوافقي تتناقص مع زيادة عددها. لذلك ، فإن الطريقة الموصوفة قابلة للتطبيق على عوامل الضرب ن≤ 4. باستخدام مضاعفة الترددات المتعددة ، من الممكن ، على أساس مذبذب توافقي واحد عالي الاستقرار ، الحصول على مجموعة من الترددات بنفس عدم استقرار التردد النسبي مثل المذبذب الرئيسي. كل هذه الترددات هي مضاعفات تردد إشارة الدخل.

تكون خاصية الدائرة غير الخطية لإثراء الطيف ، وإنشاء مكونات طيفية عند الخرج التي كانت غائبة في الأصل عند الإدخال ، أكثر وضوحًا عندما تكون إشارة الإدخال هي مجموع عدة إشارات توافقية بترددات مختلفة. ضع في اعتبارك حالة التأثير على دائرة غير خطية لمجموع ذبذبتين توافقيتين. يتم تمثيل خاصية الجهد الحالي للدائرة بواسطة كثير الحدود من الدرجة الثانية:

. (7.8)

يحتوي جهد الدخل ، بالإضافة إلى المكون الثابت ، على اثنين من التذبذبات التوافقية ذات الترددات والسعات المتساوية على التوالي:

. (7.9)

هذه الإشارة تسمى biharmonic. باستبدال هذه الإشارة بالصيغة (7.8) ، وإجراء تحويلات وتجميع المصطلحات ، نحصل على تمثيل طيفي للتيار في شبكة غير خطية ذات طرفين:

يمكن ملاحظة أن الطيف الحالي يحتوي على مصطلحات مدرجة في طيف إشارة الإدخال ، والتوافقيات الثانية لكلا مصدري إشارة الإدخال ، وكذلك المكونات التوافقية ذات الترددات ω 1 — ω 2 و ω 1 + ω 2 ... إذا تم تمثيل توسع قانون القدرة لخاصية الجهد الحالي بواسطة متعدد الحدود من الدرجة الثالثة ، فإن طيف التيار سيحتوي أيضًا على ترددات. في الحالة العامة ، عندما تعمل عدة إشارات توافقية ذات ترددات مختلفة على دائرة غير خطية ، تظهر مجموعة الترددات في الطيف الحالي

أين توجد أي أعداد صحيحة موجبة وسالبة بما في ذلك الصفر.

يتسبب ظهور المكونات التوافقية في طيف إشارة الخرج أثناء التحول غير الخطي في عدد من التأثيرات المهمة التي يتعين على المرء مواجهتها عند الإنشاء الأجهزة الإلكترونية الراديويةوالأنظمة. لذلك ، إذا تم تعديل إحدى إشارتين الإدخال في الاتساع ، فسيتم نقل التعديل من تردد ناقل إلى آخر. في بعض الأحيان ، بسبب التفاعل غير الخطي ، لوحظ تضخيم أو قمع إشارة واحدة بأخرى.

على أساس الدوائر غير الخطية ، يتم الكشف عن (إزالة التشكيل) للإشارات ذات الاتساع المشكل (AM) في المستقبلات الراديوية. يوضح الشكل 7.9 مخطط كاشف السعة ومبدأ تشغيله.

الشكل 7.9.دائرة كاشف السعة وإخراج الموجي الحالي

العنصر غير الخطي ، الذي يقترب من خاصية الفولتية الحالية بخط متقطع ، ينقل نصف موجة واحدة فقط (موجبة في هذه الحالة) من تيار الدخل. تخلق هذه الموجة النصفية نبضات جهد تردد عالية (ناقل) عبر المقاوم مع غلاف يعيد إنتاج شكل غلاف الإشارة المعدل السعة. يحتوي طيف الجهد عبر المقاوم على تردد الموجة الحاملة وتوافقياتها ومكون التردد المنخفض ، وهو ما يقرب من نصف سعة نبضات الجهد. هذا المكون له تردد مساوٍ لتردد الغلاف ، أي أنه الإشارة المكتشفة. يشكل المكثف مع المقاوم مرشحًا ترددات منخفضة... عندما يتم استيفاء الشرط

(7.12)

يبقى تردد الغلاف فقط في طيف جهد الخرج. في هذه الحالة ، تحدث زيادة في جهد الخرج أيضًا بسبب حقيقة أنه مع وجود نصف موجة موجبة لجهد الدخل ، يتم شحن المكثف بسرعة من خلال مقاومة صغيرة لعنصر غير خطي مفتوح تقريبًا إلى قيمة سعة الإدخال الجهد ، ومع نصف الموجة السالبة ، ليس لديها وقت للتفريغ من خلال مقاومة كبيرة من المقاوم. يتوافق الوصف أعلاه لتشغيل كاشف السعة مع نظام إشارة إدخال كبيرة ، حيث يتم تقريب خاصية I-V لصمام ثنائي أشباه الموصلات بخط متقطع.

في وضع إشارة دخل صغيرة ، يمكن تقريب القسم الأولي من خاصية I-V للديود من خلال اعتماد تربيعي. عندما يتم تطبيق إشارة معدلة الاتساع على عنصر غير خطي ، يحتوي طيفه على الموجة الحاملة والترددات الجانبية ، تظهر الترددات مع ترددات المجموع والفرق. تردد الاختلاف هو الإشارة المكتشفة ، ولا تمر ترددات الموجة الحاملة والمجموعة عبر مرشح التمرير المنخفض الذي تشكله العناصر و.

تتمثل إحدى التقنيات الشائعة لكشف أشكال الموجات المشكلة بالتردد (FM) في تحويل شكل موجة FM أولاً إلى شكل موجة AM ، والذي يتم اكتشافه بعد ذلك بالطريقة الموضحة أعلاه. يمكن أن تعمل الدائرة التذبذبية المفككة فيما يتعلق بتردد الموجة الحاملة كأبسط محول FM إلى AM. يوضح الشكل 10.7 مبدأ تحويل إشارات FM إلى AM.

الشكل 7.10.تحويل FM إلى AM

في حالة عدم وجود تعديل ، تكون نقطة التشغيل على منحدر منحنى الرنين للدائرة. عندما يتغير التردد ، يتغير اتساع التيار في الدائرة ، أي يتم تحويل FM إلى AM.

يظهر الشكل التخطيطي لمحول FM-to-AM في الشكل .7.11.

الشكل 7.11.محول FM إلى AM

عيب هذا الكاشف هو تشويه الإشارة المكتشفة الناشئة عن اللاخطية لمنحنى الرنين للدائرة التذبذبية. لذلك ، في الممارسة العملية ، يتم استخدام الدوائر المتماثلة التي لديها أفضل الخصائص... يظهر مثال على هذه الدائرة في الشكل 7.12.

الشكل 7.12.كاشف إشارة FM

يتم ضبط الدائرتين على قيم التردد القصوى ، أي إلى التردد AND. تقوم كل دائرة بتحويل FM إلى AM كما هو موضح أعلاه. يتم الكشف عن التذبذبات AM بواسطة أجهزة الكشف عن السعة المناسبة. الجهد المنخفض التردد كلاهما معاكس في الإشارة ، ويتم إزالة اختلافهما من خرج الدائرة. يتم الحصول على خاصية الكاشف ، أي اعتماد جهد الخرج على التردد ، عن طريق طرح منحني رنين أو أكثر خطيًا. تسمى هذه الكواشف بالمميزات (مميِّزات).

تمرير الإشارات من خلال الدوائر البارامترية المقاومة. تحويل التردد

12.1 (س).مصدر EMF مثالي يخلق جهدًا (V) و= 1.5 cos 2π l0 7 ر... يتم توصيل عنصر مقاوم بموصلية متغيرة زمنيًا بأطراف المصدر (سم) جي(ر) = 10 -3 + 2 · 10 -4 خطيئة 2π · l0 6 ر... أوجد سعة التيار أناتي, بتردد 9.9 ميجا هرتز.

12.2 (س).تم تصميم جهاز استقبال البث طويل الموجة لاستقبال الإشارات في نطاق التردد من F c min = 150 كيلو هرتز إلى F c max = 375 كيلو هرتز. التردد المتوسط ​​للمستقبل Fالعلاقات العامة = 465 كيلو هرتز. حدد حدود ضبط تردد المذبذب المحلي Fد من هذا المتلقي.

12.3 (عمر الفاروق).في مستقبل التغاير الفائق ، ينتج المذبذب المحلي اهتزازات توافقية بتردد F r = 7.5 ميجا هرتز. التردد المتوسط ​​للمستقبل Fالعلاقات العامة = 465 كيلو هرتز ؛ من بين الترددين المحتملين للإشارة المستقبلة ، تتوافق قناة الاستقبال الرئيسية مع القناة الأكبر ، بينما يتوافق التردد الأقل مع القناة المرآة. لقمع قناة الصورة ، يتم تشغيل دائرة تذبذبية فردية مضبوطة على تردد القناة الرئيسية عند إدخال محول التردد. أوجد قيمة Q سمن هذا الكفاف ، حيث سيكون توهين قناة الصورة - 25 ديسيبل فيما يتعلق بقناة الاستقبال الرئيسية.

12.4 (س).يتغير المنحدر التفاضلي للعنصر المعياري المقاوم المتضمن في محول التردد وفقًا للقانون سفرق ( ر) =س 0 +س 1 كوس ω جي ر، أين س 0 ,س 1 - أعداد ثابتة ، ω ز - التردد الزاوي للمذبذب المحلي. معتبرا أن التردد المتوسط ω العلاقات العامة معروفة ، ابحث عن تردد الإشارة ω s ، حيث يحدث التأثير عند إخراج المحول.

12.5 (ف).خاصية المرور لترانزستور التأثير الميداني ، أي استنزاف الاعتماد الحالي أناج (مللي أمبير) من جهد التحكم في مصدر البوابة وسي (ب) في وЗи ≥ -2 V ، تقريبًا بواسطة مكافئ تربيعي: أناج = 7.5 ( ش zi + 2) 2. يتم تطبيق جهد المذبذب المحلي على إدخال الترانزستور وزي = يومز كوس ω جي ر... أوجد قانون تغير الزمن للميل التفاضلي سفرق ( ر) تحديد أناج = F(وسي).

12.6 (عمر الفاروق).فيما يتعلق بظروف المشكلة 12.5 ، حدد سعة جهد المذبذب المحلي يوم r بطريقة تضمن ميل التحويل سالعلاقات العامة = 6 مللي أمبير / ف.

12.7 (س).يتم استخدام صمام ثنائي أشباه الموصلات في محول التردد ، ويتم وصف خاصية I - V من خلال الاعتماد (mA)

الجهد المذبذب المحلي المطبق على الصمام الثنائي (V) شص = 1.2 كوس ω جي ر... احسب منحدر التحويل سالعلاقات العامة لهذا الجهاز.

12.8 (UO).في محول تردد الصمام الثنائي ، الموصوف في المهمة 12.7 ، يتم تطبيق جهد (V) على الصمام الثنائي ش(ر) =يو 0 + 1.2 كوس ω جي ر... تحديد

في أي جهد التحيز يو 0 < 0 крутизна преобразования составит величину 1.5 мА/В.

12.9 (UO).يظهر الرسم التخطيطي لمحول التردد على ترانزستور التأثير الميداني في الشكل. I.12.1. دارة تذبذبية مضبوطة على التردد المتوسط ω العلاقات العامة = | ω مع - ω ز |. حلقة مقاومة الرنين صالدقة = 18 كيلو أوم. يتم تطبيق مجموع جهد الإشارة المفيد (μV) على مدخلات المحول شمع ( ر) = 50 كوس ω ج روالجهد المحلي المذبذب (V) ش G ( ر) = 0.8 كوس ω جي ر... تم وصف خصائص الترانزستور في ظروف المشكلة 12.5. أوجد السعة يومالعلاقات العامة لإشارة الخرج عند التردد المتوسط.

تمرير الإشارات من خلال الدوائر التفاعلية البارامترية. مكبرات الصوت البارامترية

12.10 (ص).السعة التفاضلية للديود البارامترى (فاراكتور) بالقرب من نقطة التشغيل يو 0 يعتمد على الجهد المطبق وبالطريقة الآتية: معفرق ( ش) =ب 0 +ب 1 (ش-يو 0) أين ب 0 (pF) و ب 1 (pF / V) - معاملات عددية معروفة. الجهد المطبق على varactor ش=يو 0 +يومكوس ω 0 ر... احصل على الصيغة التي تصف التيار أنا(ر) من خلال varactor.

12.11 (UO).السعة التفاضلية للمتغير موصوفة بالتعبير جفرق ( ش) =ب 0 +ب 1 (ش-يو 0) +ب 2 (ش-يو 0) 2. الجهد المطبق على المشابك varactor ش=يو 0 +يومكوس ω 0 ر... احسب السعة أنا 3 من التوافقي الثالث للتيار من خلال المتغير ، إذا F 0 = 10 جيجاهرتز ، يوم= 1.5 فولت ، ب 2 = 0.16 pF / V 2.

12.12 (س).المتغير له معلمات: ب 0 = 4 بيكو فاراد ، ب 2 = 0.25 pF / V 2. جهد عالي التردد بسعة يوم = 0.4 فولت أوجد عدد المرات التي سيزداد فيها اتساع التوافقي الأول للتيار أنا 1 إذا كانت الكمية يوم يصبح يساوي 3 فولت.

12.13 (UO).تختلف قدرة المكثف البارامترى مع الوقت وفقًا للقانون مع(ر) =مع 0 خبرة (- ر/τ) σ ( ر)، أين مع 0 ، هي قيم ثابتة. يتم توصيل مصدر جهد متزايد خطيًا بالمكثف ش(ر) =فيσ( ر). احسب قانون التغيير في زمن التيار أنا(ر) في المكثف.

12.14 (UO).فيما يتعلق بظروف المشكلة 12.13 ، أوجد النقطة الزمنية ر 1 ، حيث تكون الطاقة اللحظية التي يستهلكها المكثف من مصدر الإشارة هي الحد الأقصى ، وكذلك اللحظة الزمنية ر 2 ، حيث يعطي المكثف الطاقة القصوى للدوائر الخارجية.

12.15 (ص).يتم توصيل مضخم حدودي أحادي الدائرة من جانب الإدخال إلى مصدر EMF (مولد) داخلي

مقاومة صص = 560 أوم. يعمل مكبر الصوت على حمل مقاوم مع مقاومة صن = 400 أوم. أوجد قيمة المواصلة المقدمة جي vn ، الذي يوفر عامل تضخيم القدرة لص= 25 ديسيبل.

12.16 (س).للمضخم البارامترى الموصوف فى المسألة 12.15 ، أوجد القيمة الحرجة للتوصيل الذى تم إدخاله جي ext cr ، حيث يكون النظام على عتبة الإثارة الذاتية.

12.17 (UO).يتم تطبيق جهد الإشارة على أطراف المكثف البارامتري المتحكم فيه ش(ر) =يومكوس ( ω ج ر+ / 3). تختلف سعة المكثف بمرور الوقت وفقًا للقانون ج(ر) =ج 0 "أين φ n هي زاوية المرحلة الأولية لتذبذب المضخة. حدد أصغر قيمة نمطية φ ن ، والذي يوفر قيمة صفرية للتوصيل الذي تم إدخاله.

12.18 (س).فيما يتعلق بظروف المشكلة 12.17 لقيم المعلمات مع 0 = 0.3 بيكو فاراد ، β = 0.25 و ω s = 2π 10 9 s -1 احسب القيمة المطلقة للتوصيل السالب جي hn max ، وكذلك أصغر زاوية طور معياري القرف،توفير مثل هذا النظام.

12.19 (ف).تم تصميم مكبر الصوت البارامترى ثنائي الدائرة ليعمل بتردد Fج = 2 جيجاهرتز. تردد الخمول مكبر للصوت Fبارد = 0.5 جيجا هرتز. المتغير المستخدم في مكبر الصوت يغير سعته (pF) مع تردد الضخ ω ن بموجب القانون مع(ر) = 2 (1 + 0.15 جتا.) ω ن ر). مصدر الإشارة وجهاز الحمل لهما نفس التوصيل النشط جيص = جين = 2 · 10 -3 انظر احسب قيمة مقاومة الطنين للدائرة الخاملة ص res.hol ، حيث يحدث الإثارة الذاتية في مكبر الصوت.