LABORATORUL DE TEHNICA MICROUNDELOR

INDRUMAR DE LABORATOR

ECHIPAMENTE DE RADIOLOCATIE

6Lucrarea nr. 1

STUDIUL DISTRIBUIEI AMPLITUDINII SEMNALELOR N LUNGUL UNEI LINII DE TRANSMISII

1. Noiuni teoretice

Propagarea undelor electromagnetice n ghidurile uniforme

n ghidurile metalice uniforme transmiterea energiei poate avea loc numai dac frecvena depete o anumit valoare numit frecven critic sau de tiere. Frecvena critic depinde de forma i dimensiunile seciunii transversale a ghidului.ntr-un ghid dat se pot propaga mai multe structuri ale cmpului electromagnetic (moduri), care difer ntre ele att prin configuraia liniilor de cmp ct i prin frecvena critic, viteza de propagare, etc.. Diversele moduri se pot propaga simultan prin acelai ghid uniform, fr a se influena ntre ele.Modul care are cea mai joas frecven critic se numete mod fundamental sau mod dominant n ghidul respectiv. Celelalte moduri se numesc moduri superioare.n cazul unei frecvene de lucru situat ntre frecvena critic a modului fundamental i frecvena critic a primului mod superior, propagarea pe ghid este unimodal (exist numai modul fundamental). Aceasta este situaia curent din reelele de ghiduri.

Lungimea de und n ghid,

g , difer de lungimea de und n spaiul liber,

0 .

Lungimea de und n ghid este determinat de frecvena de lucru i de frecvena critic, prin urmare depinde i de ghid:

g01 fc /

f 2

(1)

cf11 fcf 2Pentru ghidurile cu aer, lungimea de und n ghid este ntotdeauna mai maredect lungimea de und a undei plane n aer: g 0 c0f .n cazul ghidurilor cu seciune dreptunghiular, modurile posibile de propagare

pot fi mprite n moduri de tip transversal electric, notate

TEm,n

(sau

Hm,n ) i

moduri de tip transversal magnetic, notate

TMm,n

(sau

Em,n ). Dintre toate aceste

moduri, modul

TE1,0

(sau

H1,0 ) are cea mai joas frecven critic. Frecvena critic a

acestui mod fundamental este determinat numai de dimensiunea mare a seciunii dreptunghiulare prin ghid:

10fc1,0

c (2)

c02a r2a

unde

c 3 108 m s

este viteza luminii n vid, r

este permitivitatea electric relativ a

0dielectricului din ghid, iar a

este dimensiunea (interioar) a ghidului (figura 1).

Linii cmp H

bLinii cmp E

aFig. 1. Structura cmpului electromagnetic pentru modul H1,0 ( TE1,0 ) n ghidul dreptunghiular

Unde staionare

n general, ntr-un ghid exist simultan o und direct (care se propag de la generator ctre sarcin) i o und invers (sau reflectat de sarcin). n ghidurile ideale alctuite din metal perfect conductor i dielectric ideal, aceste unde se propag fr atenuare.nsumarea undei directe cu unda invers conduce la apariia n ghid a fenomenului de und staionar. n aceast situaie amplitudinea oscilaiei rezultante difer de la un punct la altul n lungul ghidului, deoarece rezultatul nsumrii depinde de defazaj. Valoarea maxim a oscilaiei se produce n planele n care cele dou unde se ntlnesc n faz, iar valoarea minim n planele n care ele sosesc n antifaz (figura 2 exemplific o astfel de distribuie). Distana ntre dou maxime sau minime

consecutive ale distribuiei amplitudinilor este egal cu

g /2 .

Dac linia este fr pierderi, distribuia este periodic; n acest caz, att maximele ct minimele sunt egale ntre ele.Aspectul distribuiei amplitudinii de oscilaie n lungul ghidului depinde de raportul dintre amplitudinea undei inverse i amplitudinea undei directe. Acest raport este determinat de sarcina care se afl la captul ghidului. Din acest punct de vedere,orice sarcin poate fi caracterizat printr-un coeficient de reflexie, .

ET dir

ET

ETinvETET inv

ET dirET inv

ET max ET dir ET inv

TTEEmindirinv

Oy

g 2

g 4

Fig. 2. Distribuia componentei ET n lungul ghidului, ca rezultat al suprapunerii undei directe cu unda invers

TE

Tinv 0

(3)

Edirv 0

unde E

Tdir 0

i E

Tinv 0

sunt amplitudinile complexe ale undei directe, respectiv

inverse, la sarcin.Cu aceast notaie, valorile maxime i minime ale distribuiei devin

ET max ET min

E

Tdir

TEdir

1 1

(4)

iar raportul lor se numete raport de und staionar, :

ETETmaxmin1 1

(5)

Raportul de und staionar caracterizeaz aspectul distribuiei (gradul de ondulaie) i este determinat de msura n care sarcina absoarbe puterea undei incidente.

Rezonatoare electromagnetice

n domeniul microundelor, n locul obinuitelor circuite rezonante se folosesc rezonatoarele de volum (caviti rezonante).O cavitate rezonant ideal este un domeniu din spaiu, avnd de obicei o form geometric simpl, nchis de perei metalici perfect conductori. ntr-o cavitate ideal cmpul electromagnetic nu poate exista dect la anumite frecvene discrete

numite frecvene de rezonan ale diferitelor moduri de oscilaie posibile. Aceste frecvene depind de dimensiunile cavitii.n cavitile reale, n locul frecvenelor discrete de rezonan apar curbe de rezonan, cu att mai aplatizate cu ct factorul de calitate al rezonatorului este mai mic.

2. Desfurarea lucrrii

Se deseneaz schema instalaiei de msur.3 4 1. Se deschide programul MMULTISIM. Se deseneaza schema prezentata in ficura nr.1. 5 6 Fig. 1. 7 Componentele se gasesc in bara de sus, pozitia de RF 8 Linia de transmisie prin ghid si multistrip sunt linii in gol deoarece la iesire este cuplat osciloscopul a cerui impedanta de intrare este foarte mare. 9 Daca dorim sa masuram o linie adaptata, amplasam intre firul cald si masa o rezistenta egala ci impedanta caracteristica a liniei de transmisie. 10 Pentru masurarea unei linii in scurt procedam astfel: 11 Se pun doua linii de transmisie in cascada; 12 Se scurcicuiteaza linia din dreapta; 13 Osciloscopul se cupleaza la iesirea liliei din stanga; 14 Se apasa butonul RUN si se activeaza osciloscopul. 15 Se msoar distribuia amplitudinii oscilaiei n lungul ghidului, pentru diverse situaii: ghid terminat n scurtcircuit, ghid terminat pe sarcina adaptat, ghid terminat n golSe repet procedura pentru fiecare terminaie specificat mai sus, meninnd aceeai putere la intrare (aceeai atenuare). Sonda va parcurge un spaiu de cteva perioade ale distribuiei. Rezultatele obinute se trec n Tabelul T1.

Tabelul T1

Poziia sondei [mm]

ScurtcircuitIndicaia mV-metrului [mV]

Gol

Sarcin adaptat

Se reprezint cele trei curbe obinute pe o singur diagram n vederea comparrii lor. Poziia sondei va corespunde abscisei iar indicaia milivoltmetrului ordonatei diagramei.3. ntrebriDe ce minimele distribuiei msurate atunci cnd linia este terminat n scurtcircuit nu sunt chiar nule?Cum poate fi explicat faptul c la linia terminat adaptat distribuia msurat nu este perfect constant?De ce n cazul liniei lsate n gol distribuia msurat difer semnificativ de distribuia teoretic existent la o linie fr pierderi terminat n gol [1, 2]?Cum poate fi pus n eviden zgomotul inerent oricrei instalaii de msur?Cum ar putea fi verificat faptul c pierderile liniei de msur sunt nesemnificative?

Lucrarea nr. 2

MSURAREA LUNGIMII DE UND I A FRECVENEI

1. Noiuni teoretice

Propagarea undelor electromagnetice n ghidurile uniforme

n ghidurile metalice uniforme transmiterea energiei poate avea loc numai dac frecvena depete o anumit valoare numit frecven critic sau de tiere. Frecvena critic depinde de forma i dimensiunile seciunii transversale a ghidului.ntr-un ghid dat se pot propaga mai multe structuri ale cmpului electromagnetic (moduri), care difer ntre ele att prin configuraia liniilor de cmp ct i prin frecvena critic, viteza de propagare, etc.. Diversele moduri se pot propaga simultan prin acelai ghid uniform, fr a se influena ntre ele.Modul care are cea mai joas frecven critic se numete mod fundamental sau mod dominant n ghidul respectiv. Celelalte moduri se numesc moduri superioare.n cazul unei frecvene de lucru situat ntre frecvena critic a modului fundamental i frecvena critic a primului mod superior, propagarea pe ghid este unimodal (exist numai modul fundamental). Aceasta este situaia curent din reelele de ghiduri.

12Lungimea de und n ghid,

g , difer de lungimea de und n spaiul

liber,

0 . Lungimea de und n ghid este determinat de frecvena de lucru i de

frecvena critic, prin urmare depinde i de ghid:

g01 fc /

f 2

cf11 fcf 2(1)

Pentru ghidurile cu aer, lungimea de und n ghid este ntotdeauna mai

mare dect lungimea de und a undei plane n aer:

g 0 c0f .

n cazul ghidurilor cu seciune dreptunghiular, modurile posibile de propagare pot fi mprite n moduri de tip transversal electric, notate TEm,n (sau

Hm,n ) i moduri de tip transversal magnetic, notate

TMm,n

(sau

Em,n ). Dintre

toate aceste moduri, modul

TE1,0

(sau

H1,0 ) are cea mai joas frecven critic.

Frecvena critic a acestui mod fundamental este determinat numai de dimensiunea mare a seciunii dreptunghiulare prin ghid:

cf1,0

c

c02a r2a

(2)

unde c0

este viteza luminii n vid, r

este permitivitatea electric relativ a

dielectricului din ghid, iar a

este dimensiunea (interioar) a ghidului (figura 1).

Linii cmp H

bLinii cmp E

aFigura 1. Structura cmpului electromagnetic pentru modul H1,0( TE1,0 ) n ghidul dreptunghiular

Unde staionare

n general, ntr-un ghid exist simultan o und direct (care se propag de la generator ctre sarcin) i o und invers (sau reflectat de sarcin). n ghidurile ideale alctuite din metal perfect conductor i dielectric ideal, aceste unde se propag fr atenuare.nsumarea undei directe cu unda invers conduce la apariia n ghid a fenomenului de und staionar. n aceast situaie amplitudinea oscilaiei rezultante difer de la un punct la altul n lungul ghidului, deoarece rezultatul nsumrii depinde de defazaj. Valoarea maxim a oscilaiei se produce n planele n care cele dou unde se ntlnesc n faz, iar valoarea minim n planele n care ele sosesc n antifaz (figura 2 exemplific o astfel de distribuie). Distana ntre dou maxime sau minime consecutive ale distribuiei amplitudinilor este egal cu g /2 .Dac linia este fr pierderi, distribuia este periodic; n acest caz, att maximele ct minimele sunt egale ntre ele.

Aspectul distribuiei amplitudinii de oscilaie n lungul ghidului depinde de raportul dintre amplitudinea undei inverse i amplitudinea undei directe. Acest raport este determinat de sarcina care se afl la captul ghidului. Din acest punct de vedere, orice sarcin poate fi caracterizat printr-un coeficient dereflexie, .

ET dir

ET

ETinvETET inv

ET dirET inv

ET max ET dir ET inv

TTEEmindirinv

Oz

g 2

g 4

Figura 2. Distribuia componentei ET n lungul ghidului, ca rezultat al suprapunerii undei directe cu unda invers

TE

Tinv 0

(3)

Edirv 0

unde E

Tdir 0

i E

Tinv 0

sunt amplitudinile complexe ale undei directe, respectiv

inverse, la sarcin.Cu aceast notaie, valorile maxime i minime ale distribuiei devin

ET max ET min

E

Tdir

TEdir

1 1

(4)

iar raportul lor se numete raport de und staionar, :

ETETmaxmin1 1

(5)

Raportul de und staionar caracterizeaz aspectul distribuiei (gradul de ondulaie) i este determinat de msura n care sarcina absoarbe puterea undei incidente.

Rezonatoare electromagnetice

n domeniul microundelor, n locul obinuitelor circuite rezonante se folosesc rezonatoarele de volum (caviti rezonante).O cavitate rezonant ideal este un domeniu din spaiu, avnd de obicei o form geometric simpl, nchis de perei metalici perfect conductori. ntr-o cavitate ideal cmpul electromagnetic nu poate exista dect la anumite frecvene discrete numite frecvene de rezonan ale diferitelor moduri de oscilaie posibile. Aceste frecvene depind de dimensiunile cavitii.n cavitile reale, n locul frecvenelor discrete de rezonan apar curbe de rezonan, cu att mai aplatizate cu ct factorul de calitate al rezonatorului este mai mic.

2. Metode de msur

Msurarea lungimii de und

Msurarea lungimii de und n ghid se bazeaz pe proprietile undei staionare i anume pe faptul c distana dintre dou minime (sau maxime)

consecutive este

g / 2 . Pentru o precizie de msurare bun trebuie ca ondulaia

distribuiei s fie ct mai pronunat. Situaia optim , 1

apare n

cazul unei sarcini care produce reflexie total, de exemplu scurtcircuitul.n practic se msoar ntotdeauna distana dintre minime deoarece poziia minimelor poate fi determinat mai precis dect poziia maximelor (relativ plate). n scopul mbuntirii preciziei, la determinarea poziiei minimelor se poate aplica i procedeul de citire mediat (figura 3).

Indicaia aparatului de msur

x 1 x' x" 2

zx'xx"

Figura 3. Determinarea mai precis a poziiei minimului, prin citire mediat

Msurarea lungimii de und prin intermediul distanei dintre minime se poate face aplicnd una dintre urmtoarele variante:

3. Desfurarea lucrrii in Multisim

Masurarea lungimei de unda prin linie

Se realizeaza schema din figura 1 pentru cazul lini in gol. Se porneste aplicarea si se activeaza osciloscopul respectiv. Pe osciloscop apar sinusoide a caror amplitudine cresc sau scad. Se activeaza markerii din T1-T2 si se deplaseaza in dreptul a doua maxime. Durata resptiva este indicate in dreptul T1-T2. Ea reprezinta T este peroada corespunzatoare lui /2, 2*T=1/f. Rezulta valoarea valorea frecventei f. prin intermediul relatiei C/f= se determina lungimea de unda prin linie. Lungimea de unda prin liniede poate determina si cu relatia: = , se poate determina lingimea de unda plin linie si se pot compara valorile cu cele obtinute prin masurari. Se pot relua masurarilor si in czul liniei in adaptate, sau in scurt.

Se deseneaz schema instalaiei de msur.Se Se masoara viteza de faza de propagare undelor electrmagnetice prin linie de transmisie si se compar rezultatele, calculndu-se eroarea relativ cu formula

e[%]

g

calculat

g

msurat 100

(8)

g

calculat

unde g

calculat

se determin cu relaia (1).

Se msoar frecvena de lucru prin mai multe metode. Se compar rezultatele, calculndu-se eroarea relativ cu formula

e[%]

f fmsurat 100f

(9)

unde f reprezint frecvena de lucru iar de msur folosit.

fmsurat

frecvena msurat cu metoda

4. ntrebriPoate fi msurat lungimea de und n ghid folosind o terminaie adaptat conectat la captul liniei de msur? Justificai rspunsul.Nivelul semnalului furnizat de generator afecteaz msurarea lungimii de und n ghid ? Dar sarcina de la captul liniei ?Ce rol are atenuatorul conectat ntre generator i linia de msur ?Care este banda unimod a ghidului dreptunghiular din care este realizat linia de msur ?

Lucrarea nr. 3

MSURAREA RAPORTULUI DE UND STAIONAR

1. Noiuni teoreticeRaportul de und staionar se definete ca raport ntre valorile maxime i minime ale distribuiei amplitudinii de oscilaie n lungul ghidului:

ETETmaxmin(1)

El este folosit pentru caracterizarea aspectului distribuiei (mrimea ondulaiilor)i poate lua valori cuprinse ntre 1 i infinit.Valoarea 1 corespunde situaiei n care n ghid nu exist dect und direct, astfel nct distribuia amplitudinii de oscilaie n lungul ghidului este constant. Este cazul ghidului terminat adaptat.Valoarea infinit se obine n situaiile n care ghidul este terminat pe o reactan pur (inclusiv de valoare zero sau infinit). n aceste cazuri, amplitudinea undei inverse este egal cu amplitudinea undei directe, astfel nct minimele distribuiei sunt nule, iar maximele sunt egale cu dublul amplitudinii undei directe.Pentru o impedan de sarcin oarecare (diferit de cele de mai sus), unda invers este mai mic dect unda direct deoarece o fraciune din puterea transportat de unda direct se consum n partea rezistiv a impedanei de sarcin. n acest caz, distribuia n lungul ghidului nu mai are minime nule

17

i poate fi privit ca o distribuie mixt, rezultat prin suprapunerea

unei unde staionare peste o und progresiv. Distribuia este periodic, distana ntre dou minime (maxime) succesive fiind de g /2 (figura 1).

ETg2g4ET max

ET minz

Figura 1. Distribuia amplitudinii componentei ETn lungul ghidului pentru o sarcin oarecare

n practic, raportul de und staionar este folosit ca o msur a dezadaptrii care apare la captul dinspre sarcin al unui ghid. Cunoscnd raportul de und staionar se poate calcula fraciunea din puterea incident care este reflectat de sarcin:

P1 2

r

(2)

Pi1

2. Metode de msur

Metoda direct

Metoda direct pentru msurarea raportului de und staionar se bazeaz pefolosirearelaieidedefiniie(1).Valorileamplitudiniicmpului

electromagnetic(componenta

ET )npuncteledemaximiminimale

distribuiei se determin cu ajutorul unei linii de msur.n mod frecvent semnalul cules de sonda liniei de msur este mic, astfel

nctindicaiile

max

simin

aleaparatuluiconectatladetectorsunt

proporionale cu ptratul amplitudinii cmpului electric n ghid n punctele corespunztoare. n aceste condiii, raportul de und staionar se determin cu relaia:

maxmina (3)

Dac semnalul cules de sond nu este suficient de mic poate fi depit zona ptratic de detecie situaie n care folosirea relaiei (3) conduce la erori n determinarea lui .

Metoda pentru msurarea raportului de und staionar de valoare mare

n cazul raportului de und staionar mare valorile minimelor sunt mici, astfel nct pentru msurarea sa este necesar fie creterea puterii aplicate la intrarea liniei, fie mrimea cuplajului sondei cu linia. n aceste condiii este posibil ca valorile maximelor s depeasc zona ptratic a caracteristicii de detecie a diodei, caz n care folosirea relaiei (3) conduce la erori importante

mas

real . Pentru a evita apariia acestor erori, se poate recurge la o metod

de msur care utilizeaz exclusiv poriunea de distribuie din vecintatea minimului.

~ E 2dM2mmz1z2z

Figura 2. Metod pentru msurarea raportului de und staionar de valoare mare

Se noteaz valoarea indicaiei minime, m . Se determin apoi poziiile z1

i z2

a dou puncte situate de o parte i de alta a minimului, corespunztoare

unei indicaii duble fa de cea minim (v. figura 2). Se noteaz cu d distana

dintre aceste dou puncte: d cu relaia (4):

z1 z2 . Raportul de und staionar se calculeaz

b

1 1 d sin2

(4)

g

Datorit valorii mari a lui se obine folosit i relaia aproximativ:

d g , astfel nct poate fi

gb d

.(5)

3. Desfurarea lucrrii

Se deseneaz schema instalaiei de msur.

4. ntrebrin cazul urubului de reglaj, curba de variaie a raportului de und staionar n funcie de nlimea h poate s fie nemonoton (s prezinte un maxim). Cum se explic acest fapt ?Depinde raportul de und staionar de nivelul semnalului dat de generator?

Tabelul T2

Nr. crt.h [mm] sauA [div]min[mV]max[mV]maxamind[mm]1 1bd sin2 g Amin[dB]Amax[dB] 1 AdBAdBmaxminc 1020

1

2

3

...

Lucrarea nr. 4

MSURAREA COEFICIENTULUI DE REFLEXIEI A IMPEDANEI NORMATE

1. Noiuni teoretice

Linia echivalent ghidului

Pentru un anumit mod de propagare prin ghid pot fi definite dou mrimi scalare, tensiunea echivalent i curentul echivalent, proporionale cu intensitatea cmpului electric, respectiv magnetic, transversal. Aceste mrimi variaz n lungul ghidului la fel ca tensiunea i curentul n lungul unei linii, de aceea, prin folosirea lor, o poriune de ghid uniform poate fi echivalat cu o linie de aceeai lungime, care transport aceeai putere, cu aceeai constant de propagare (figura 1).I zIS

27Rg

0ZU zEg

lz

USZS

Oz

Figura 1. Linia echivalent ghidului

ImpedanacaracteristicZ0

alinieiechivalentenuesteunivoc

determinat din considerente fizice.

Impedana normat

0n orice punct al liniei echivalente tensiunea i curentul pot fi exprimate n

0funcie de unda direct U

i unda invers U

la sarcin:

0U z U

ejz U ejz

(1.a)

0

I z U0Z0

ejz U0Z0

ejz

(1.b)

Raportul lor definete impedana n punctul curent z:

Z z

U z I z

1 ej2zZ0j2z1 e

(2)

unde

U0ej

(3)

U0este coeficientul de reflexie al tensiunii la sarcin.

Deoarece impedana caracteristic Z0

nu este univoc determinat, n cazul

ghidurilor se lucreaz cu impedana normat:

z z

Z z Z0

1 ej2z1 ej2z

r jx

(4)

Impedana normat este o mrime univoc determinat (prin relaia care o leag de coeficientul de reflexie ).

Pentru

z 0

se obine impedana normat de sarcin

Z 0

Zzs 0

1

1

(5)

iar pentru

z l

se obine impedana normat de intrare n ghid:

zi z l

1 ej2l1 ej2l

(6)

Relaia (5) indic faptul c o sarcin poate fi caracterizat de valoarea normat a impedanei sau de coeficientul de reflexie al tensiunii.

nlocuind n funcie de

zs n relaia (4) se obine:

z z

zs jtg z1 jzs tg z

(7)

Variaia dup z a impedanei normate este periodic de perioad g /2 .2. Metode de msurMsurarea coeficientului de reflexie i a impedanei normate n domeniul microundelor se face prin procedee specifice, bazate pe folosirea liniei de msur.Pentru un ghid dat i pentru o frecven dat a generatorului, distribuia amplitudinii oscilaiilor care se stabilesc n ghid depinde numai de impedana de sarcin normat. Aceasta determin valorile (relative) ale maximelor i minimelor (aspectul distribuiei) i poziiile acestora (figura 4).

distribuia de referinETET maxzmz0ET minT ' g2T z

Figura 4. Distribuia amplitudinii componentei ETn cazul unei sarcini oarecare

n ghid

Aspectul distribuiei este descris cantitativ cu ajutorul raportului de und staionar iar poziiile minimelor, , se msoar fa de captul dinspre sarcin al liniei de msur, considerat plan de referin pentru definirea impedanelor,T .Deoarece distribuia este periodic este suficient s se msoare poziia unui singur minim. Din considerente practice (sonda nu poate fi deplasat pn la captul liniei de msur), n loc s se determine deplasarea a primuluiminim al distribuiei fa de planul de referin T , se msoar deplasarea unuiminim oarecare fa de un plan de referin echivalent, T .Se numete plan de referin echivalent un plan situat la un multiplu ntreg de semilungimi de und fa de planul de referin.Orice minim al distribuiei obinute terminnd linia de msur n scurtcircuit poate fi considerat un plan de referin echivalent (figura 4).Linia de msur permite msurarea parametrilor specifici distribuiei, i. Cu ajutorul lor se determin coeficientul de reflexie i impedana normat a sarcinii care a determinat aceast distribuie. n acest scop pot fi folosite dou metode.

3. Desfurarea lucrrii

Se reprezint impedana normat n planul (z) i se justific rezultatul obinut.

4. ntrebriLa msurarea impedanelor, are importan care dintre minime a fost luat n considerare (cel din stnga sau cel din dreapta planului de referin echivalent) ?

Care este semnificaia unor deplasri normate

g 0,5 ?

AnaliticGrafic

Poziia urubului sau a scurtcir- cuitului p [mm]Poziia minimului zmin [mm]Indicaia minimmin[mV]Indicaia maximmax[mV]Deplasarea minimuluizm z0[mm]Deplasarea normat a minimuluigmaxmin[rad]Rezistena normatrReactana normatx[rad]Rezistena normatrReactana normatxTabelul T1

Lucrarea nr. 5.Masurarea benzii de trecere a AFIAmplificatorul de frecven intermediar este un amplificator pe frecven fix - frecvena intermediar, format din mai multe etaje de amplificare i filtre trece band (FTB). Amplificarea se realizeaz cu TB, TEC sau CI. Ca filtre trece band se folosesc circuite LC acordate, filtre piezoelectrice, filtre mecanice sau filtre active. Numrul de etaje din AFI depinde de amplificarea necesar, de frecvena de lucru i de lrgimea benzii de trecere.

Principalele caracteristici, indici de calitate i unele cerine pentru AFI1. Frecvena intermediar (FI) este de regul frecvena medie a benzii de trecere (care poate fi 50 kHz 100 MHz). la receptoarele pentru radiodifuziune cu MA fi = 450 480 kHz la receptoarele pentru radiodifuziune cu MF fi = 10,7 MHz (sau 8,4 MHz) la receptoarele de televiziune- fi imagine = 38 MHz fi sunet = 31,5 MHz a II-a fi sunet = 5,5 MHz (sau 6,5 MHz)

2. Amplificarea n tensiune pe fi este cuprins ntre 103

105 (60100 dB) i reprezint cea

maimare parte din amplificarea total a unui receptor.3. 2Banda de trecere a AFI reprezint domeniul de frecven n care amplificarea nu scade sub

3 dB fa de valoarea maxim (adic de

ori). Aceasta determin banda ntregului receptor

i fidelitatea acestuia. Pentru a nu apare distorsiuni, trebuie ca banda AFI s fie mai mare dect banda semnalului: la receptoarele radiotelegrafice banda este de sute de Hz; la receptoarele pentru radiodifuziune cu MA banda AFI = 68 kHz; la receptoarele pentru radiodifuziune cu MF banda AFI = 150300 kHz; la receptoarele de televiziune banda AFI = 48 MHz.

Au (

112f )Au (fi )1 1BB11 2B 2fifFig. 9.1. Definirea gabaritului caracteristicii amplitudine-frecvenSe impune ca lrgimea caracteristicii s fie mai mare dect B la atenuarea de 3dB(sau 6dB) i mai mic dect anumite valori B1, B2 la atenurile 1 i 2. Caracteristica trebuie sfie simetric fa de fi.

Masurarea amplificarii benzii, de trecere si a sensibilitatii AFI. Fig. 2.

Un amplificator de frecventa intermediara este caraterizat de banda de trecere.

Algoritm determinare amplificare pe frecventa de acord:

Fie schema unui AFI prezentat in figura de mai jos.Se stabileste de la generatorul de semnal un semnal pe frecventa pe frecventa de accord a AFI. Nivelul semnalului de la intrare trebuie sa fie suficient de mic ca AFI sa lucreze in regim liniar.(etajul de iesire sa nu fie in limitare, observare pe osciloscop.). Se masoara nivelul semnaluluide la intrare si de la iesire. In acst mod se poate determina amplificarea in tensiune a AFI pe frecventa de accord. = /Algoritm pentru masurarea benzii de trecere:Se introduce la intrare un semnal decalat in frecventa cu f, si amplitudina constanta si se masoara nivelul emnalului de iesire. Deviatia de frecventa de face spre dreapta si spre stanga fata frecventa f0 de accord a AFI, pana cand nivelul semnalului de iesire scade la nivelul 0,7 din nivelul semnalului de la iesire la f0B2 = (( )

Fig. 2.

Lucrarea nr.6.Masurarea sensibilitatii AFI

Algoritm pentru masurarea sensibilitatii:

Sensibilitatea este semnalul minim de la intrare, pentru care, la iesire obtinem un taport semnal/ zgomot sefinit.Algoritm:Determinarea amplidicarii AFI s-a prezenta6t la punctual anterior.Determinarea zgomotului echivalent la intrarea AFI: Se monteaza la intrarea AFI a unei rezistenta egala cu valoarea impedantei de iesire din blocul anterior si se masoara valoarea semnalului de la iesire.Se determina zgomotul echivalent la intrare cu relatia: ZGech= Uieszg/AU

Pentru un receptor obisnuit se accepta un raport Semnal/ Zgomot de 20dB, adica 10. Sensibilitatea se determina cu relatia:

Sens= ZGech* R(S/ZG)

Lucrarea nr.7. Determinarea gamei dinamice a unui amplificator AFI cu caracteritica de amplitudina logaritmica.

Gama dinamica de variatie a semnalului la intrare reprezinta raportul ntre valoarea maxima si cea minima a semnalului de intrare, pentru care se mai asigura nca functionarea corect_ a receptorului:

=(Uaxinm/ Uinmin)|Uieslin

Uint rmax este impusa de pragul de saturare a ultimului etaj al amplificatorului; de obicei, m = 50...60dB, iar cu m_suri speciale m 100dB.Gama dinamica poate fi marita prin unele masuri ca de exemplu: Cresterea sensibilitatii (primele etaje cu zgomot redus), ceea ce atrage dupa sine o saturare mai trzie; Utilizarea reglajelor automate n amplificator (RAA - reglarea automata a amplificarii, RAIA - reglare instantanee, RATA - reglare temporara, RAZA - reglare dupa zgomot); Utilizarea amplificatoarelor logaritmice (evita intrarea n saturatie a receptorului).Se deschidefisierul AFI cu caracteristica logaritmica, prin programul Multisim. Schema programului multisim. Schema amplificatorului este prezentata in figura 3.

Algoritm de masurare:

Se stabiseste la generatorul V1 un nivel de semnal suficient de mic a etajul sa lucreze in regim liniar.Se masoara valoarea semnalului de la iesirea amplificatorului; Se calculeaza amplificarea AFI;Se repeata operatia pentru valori tot mai mari a semnalului de la intrare; Ae determina gama dinamica aAFI cu relatia de mai sus.

8

Figura 3.

Tema 8 si 9Studiul amplificatorului de putere de inalta drecventa in contatimp si in clasa D

Tema 8Masurarea amplificatorului in contratimp resonant cu tranzistori bipolari Parametrii masurati: Amplificarea in tensiune; Amplificarea in curent; Amplificarea in putere; Nivelul minim al semnalului de la intrare la care se obtine un semnal pe rezistanta de sarcina Pentru masurarea parametrilor respectivi folosim schema prezentata in figura nr.4.

Fig.4

Algoritm de masurare:

Se deschide programul Multisim; Se realizeaza schema din figura 4. Se amplaseaza in paralel pe intrarea de semnal a osciloscopului Xm2 un voltmetru, gasit in bara dverticala dreapta a programului; Se amplaseaza un ampermetru,in serie cu rezistenta R16, rezistenta de sarcina; Se amplaseaza in paralel cu generatorul de semnal, V3, un voltmetru; Se amplaseaza in serie cu generatorul de semnal, V3 si C3, un ampermetru; Se da comanda de rulare a programu1l6ui multisim;

Se citesc valorile Uin, Iin, Uies, Iies; Se obseva forma semnalului de la iesire, pe osciloscop, ca acesta sa lucreze in regim liniar.Parametrii amplificatorului in regim dinamic se calculeaza cu relatiile: Au=Uies / Uin;AI=Iies / Iin; Ap= Au *Ai; Pus= (U2)/R16Tema nr.9

Masurarea amplificatorului in contratimp in clasa D, cu tranzistori Mos

Parametrii masurati: Amplificarea in tensiune; Puterea debitata pe sarcina. Deoarece amplificatorul este realizat cu tranzistori mos, nu putem vorbi de amplificare in curent si in putere. Nivelul minim al semnalului de la intrare la care se obtine un semnal pe rezistanta de sarcina Pentru masurarea parametrilor respectivi folosim schema prezentata in figura nr.5.

Algoritm de masurare:

Se deschide programul Multisim; Se realizeaza schema din figura 5. Se amplaseaza in paralel pe intrarea de semnal a osciloscopului Xm2 un voltmetru, gasit in bara dverticala dreapta a programului; Se amplaseaza un ampermetru,in serie cu rezistenta R16, rezistenta de sarcina; Se amplaseaza in paralel cu generatorul de semnal, V3, un voltmetru; Se da comanda de rulare a programului multisim; Se citesc valorile Uin,Uies, Iies; Se obseva forma semnalului de la iesire, pe osciloscop, ca acesta sa lucreze in regim liniar.

2Parametrii amplificatorului in regim dinamic se calculeaza cu relatiile: Au=Uies / Uin;Pus= (Uies )/R16 Pus= Uies*Iies

18

Fig.5

Tema nr. 10

Masurarea traiectului de inalta frecventa a a unui receptor.

In figura 6 se prezinta schema unui bloc UUS cu tranzistoare si acord prin capacitate variabila. Blocul deUUS este compus dintr-un circuit ele intrare, amplificatorul de UIF si schimbatorul de frecventa cu oscilatorul local destinat semnalelor receptionate cu modulatie de frecventa. Amplificatorul de FIF lucreaza

fie in gama 65-73 MHz (dupa norma OIRT), fie in gama 87-104 MHz (norma CCIR) fie in alte benzi similar 87100 MHz etc dupa firma constructoare.Utilizarea in UUS a unui amplificator in UIF, ofera avantajul amplificarii la un nivel de zgomote cu mult mai scazut decit dupa schimbatorul de frecventa, iar in plus se obtine o imbunatatire a selectivitatii radioreceptorului fata de semnalele de FI si imagine, constituind in acelasi timp un separator intre etajul oscilator (producator de oscilatii parazite) si circuitul de antena. Pentru aceste consideiente amplificatorul de FIF devine necesar la dioreceptoarele MF. Se intilnesc patru tipuri de variante de amplificatoarei UIF cu emitorul comun, cu baza comuna, schema cu punct intermediar la masa si schema in montaj cascoda.Dintre schemele mentionate mai sus; montajul cu baza comuna este celmai frecvent intrebuintat.Amplificatorul UIF prezentat in figura 40 este cu baza la masa (C5) si fara neutrodinare. Circuitul de intrareeste cu acord fix pe mijlocul benzii intre bobinele L1 si L2 exista un cuplaj strins pentru a se obtine o amplificare cit mai uniforma in banda de lucru. Circuitul de sarcina al UIF este alcatuit din elementele L3Cv1C5. Cuplajul intre amplificatorul UIF cu etajul mixer (SE) se face prin-condensatorul C7.Oscilatorul lucreaza in montaj cu baza la masa. Corectia fazei intre tensiunea de reactie pozitiva de la iesirea oscilatorului si tensiunea de intrare se realizeaza cu ajutorul retelei de reactie C9 si L4.Elementele L5, Cv2, C13 constituie circuitul acordat al oscilatorului.Analiza functionala, a, elementelor schemei din fig. 40; C1 (30 pF) condensatorul de cuplare al antenei la circuitul de intrare. O valoare mai mica face sa scada sensibilitatea, iar o valoare mai mare provoaca dezacordarea circuitelor de intrare. C2 (50 pF) este condensatorul de adaptare a CI la impedanta tranzistorului amplificator de UIF. El poate lipsi din montaj sau poate avea o valoare de pina la 50 pF. C3, C4 (40 pF) alcatuiesc CI cu acord fix pe mijlocul benzii. Modificarea valorii lor duce la dezacordarea CI si la neadaptarea circuitelor. Ca urmare se micsoreaza sensibilitatea si raportul semnal/zgomot.R1 (800 Ohmi) este rezistenta de emitor a tranzistorului T1. O valoare mai mare de 800 Ohmi mareste tensiunea de emitor, micsoreaza amplificarea, creste zgomotul de fond si mareste efectul intermodulatiei. O valoare mai mica supraincarca tranzistorul. R2, R3 (25 kOhmi) constituie divizorul de tensiune pentru polarizarea tranzistorului T1. O valoare mai mare pentru R3 si mai mica pentru R2 mareste tensiunea de polarizare (creste curentul de colector). O valoare .mai mica pentru Rs si mai mare pentru R2 reduce tensiunea de polarizare (scade I ). In primul caz apare pericolul de strapungere jonctiunii baza emitor (supraincarcarea tranzistorului). In cazul al doilea scade amplificarea, scade raportul semnal/zgomot si se maresc distorsiunile de intermodulat.

19

Algoritm de masurare:

Se deschide programul Multisim; Se realizeaza schema din figura 6. Se activeaza osciloscoapele Xc1 si Xc2; Se activeaza frecventmetrele Xc1, Xc4; Se seteaza frecventa de lucru si nivelul semnalului generatorului de semnal in domediul de lucru a traiecturului de recetie; Se porneste simularea ; Se masoara si se noteaza valoarele obtinute; Se concluzioneaza.

Fig.6.

Tema nr.11

Masurarea modulatorului in impuls pentru comanda magnetronuluiSuport theoretic:

21

22

24Algoritm de masurare:Pentru masurarea parametrilor se foloseste schema din figura 7.

Fig.7.

Particularitati ale schemei: L2 este drosel de protective a sursei de alimentare, V2, la supra tensiuni; Dioda D1 fixeaza tensiunea de incarcare a liniei rezonante;

Linia de incarcare rezonanta este realizata cu componentele:, L3, L4, L5, C1, C2, C3,C5; Constanata de descarcare este stabilitade grupul C5, R1; L1 si L6 protejeaza tubul la gradient de current; Grupurile D2, D3,R2, R6 protejeaza tubul la tensiuni inverse.Semnalul de comanda a magnetronului de obtine din secundarul transformatorului T1. Rezistenta de sarcina a transformatorului R4 reprezinta catodul magnetronului. Osciloscopul Xc2 Indica forma impulzului de comanda, IPF.Osciloscopul Xc3 indica desarcarea linia de acumulare.Osciloscopul Xc3 indica forma impulsului in secundarul transformatorului T1d. Functionare :IPF-ul este generat de generatorul V3, impuls care se aplica pe grila( 4), a tubului modulator V1s. La aplicarea IPF-ului, Tubul V1s se deschide. Curentul tubului V1S, produce pe rezistenta de catod, R7, un semnal de polarizare a grilei (1) atubului modulator V1D. Tubul T1D se decchide, iar impulsul obtinut in anodul (2) se aplica im primarul transformatorului de impulsuri T1.In secundarul transformatorului, semnalul negativ obtinut, se aplica in catodul magnetronului.Algoritm de masurare a modulatorului in impulsuri:

Se deseneaza schema din figura 7 prin intermediul programului miltisim. Se activeaza oscilocoapele din figura 7; Se activeaza programul de simulare; Se masoara durata si amplitudinea IPF-ului; Se masoara amlitudinea tensiunii liniei rezonznte; Se masoara amplitudinea si durata impulsului generat in primarul si secundarul transformatorului. Se modifica parametrii limiei de acumulare si se masoara parametrii demnalului din secundarul transformatorului de impulsuri Se modifica durata impulsului de comanda si se masoara parametrii demnalului din secundarul transformatorului de impulsuri Se modifica frecventa de repetititie a impulsului de comanda si se masoara parametrii demnalului din secundarul transformatorului de impulsuri

25