Реферат: Московский энергетический институт институт Радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Радиотехнический факультет

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Институт Радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова

Радиотехнический факультет


АННОТАЦИЯ

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА


Методы и устройства формирования сигналов


М.В. Балашков (Balashkovmv@mail.ru)


Устройства генерирования колебаний и формирования радиосигналов изучаются студентами всех специальностей, входящих в направление «Радиотехника», но в разном объеме в соответствии с учебными планами различных специальностей. Однако методы генерирования первичных колебаний, обеспечения необходимой стабильности их частот, реализации основных видов модуляции и обеспечения заданной выходной мощности радиосигнала изучаются студентами всех специальностей.

Непрерывное расширение элементной базы, используемой в устрой­ствах генерирования колебаний и формирования сигналов, расширение сфер применения таких устройств и повышение требований к ним стиму­лируют появление новых структурных схем и разработку методов их про­ектирования.

Данный НОМ «Формирование сигналов» состоит из двух частей. В первой части кратко описаны простейшие структурные схемы передатчиков, на при­мере биполярного транзистора изложен подход к построению моделей активных элементов, используемых в передатчиках, и рассмотрены воп­росы построения и расчета основных функциональных узлов устройств генерирования колебаний и формирования сигналов в диапазоне высоких частот. Затем рассмотрены методы построения и расчета узкополосных усилителей мощности и вопросы реализации амплитудной модуляции колебаний в таких усилителях. В этой же части изложены основы теории и расчета автогенераторов гармонических колебаний, методы формирова­ния сигналов с угловой модуляцией и основы построения синтезаторов частот, широко используемых в возбудителях передатчиков всех диапазо­нов частот.

Во второй части рассмотрены специфические вопросы построения передатчиков диапазона сверхвысоких частот. Описаны особенности построения и расчета усилителей мощности СВЧ-диапазона на биполярных транзисторах, принципы действия и характеристики усилителей на пролет­ных клистронах, усилителей и автогенераторов на лампах бегущей и обрат­ной волны, усилителей мощности и автогенераторов магнетронного типа, автогенераторов на лавинно-пролетных диодах и на диодах Ганна.

Учебный план первой части НОМ «Методы и устройства формирования сигналов» включает лекции, лабораторный практикум и типовой расчет. В разработку методики проведения типового расчета положена новая концепция. Слушателям предлагается в пакете прикладных программ MatLab составить программы расчета: 1) нагрузочных характеристик транзисторного усилителя мощности (ТУМ); 2) модуляционных характеристик при коллекторной амплитудной модуляции; 3) диаграмм срыва и смещения и нагрузочных характеристик транзисторного автогенератора. Все три раздела типового расчета тесно связаны с соответствующими разделами лекционного материала и лабораторным практикумом. Таким образом, удается сравнить экспериментальные и расчетные характеристики и закрепить усвоение изучаемой дисциплины. Кроме того, составление программ в среде MatLab является хорошей практикой в освоении возможностей одного из лучших современных математических пакетов.

Для выполнения типовых расчетов автором подготовлены методические указания в электронной форме. Ниже приведены фрагменты расчетов, выполняемых студентами в разделах: 1) нагрузочные характеристики ТУМ (рис. 1,2); 2) модуляционные характеристики (рис. 3); 3) диаграммы срыва и смещения и нагрузочные характеристики автогенератора (рис. 4).

Представленный научно-образовательный материал используется в системе повышения квалификации по направлению «Радиотехника» для изучения курса «Формирование сигналов»



Рис. 1. Колебательные и нагрузочные характеристики усилителя мощности






^ Рис. 2. Зависимости составляющих электронного КПД от напряжения на коллекторе и сопротивления нагрузки






Рис. 3. Модуляционные характеристики гармоник тока и составляющих электронного КПД при коллекторной амплитудной модуляции






Рис. 4. Диаграммы срыва и смещения и нагрузочные характеристики транзисторного автогенератора