Лабораторная работа - Экспериментальное исследование частотной характеристики транзисторного усилителя СВЧ - файл n1.doc

Лабораторная работа - Экспериментальное исследование частотной характеристики транзисторного усилителя СВЧ
Скачать все файлы (205 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc205kb.12.01.2014 15:00скачать

n1.doc



Министерство Образования и Науки Российской Федерации

НГТУ

Кафедра РП и РПУ

Лабораторная работа №1

«Экспериментальное исследование частотной характеристики транзисторного усилителя СВЧ»

по курсу

«Электронные приборы и цепи сверхвысоких частот»
Факультет: РЭ

Группа:

Преподаватель: Садовой Г.С

Студентка:

Новосибирск

2010


Цели работы: Изучение осциллографа и составление структурной схемы измерительной установки. Исследование зависимости коэффициента усиления микроволнового транзисторного усилителя от частоты синусоидального сигнала при неизменной мощности входного сигнала.

Список используемых приборов с указанием типа и кратким описанием:

1. Генератор сигналов высокочастотный - позволяет генерировать сигнал в частном интервале (4-5 ГГц). Генерация сигналов происходит в нескольких режимах: меандр, непрерывная генерация, частотная модуляция. Мощность на выходе генератора указывается в дБ.

2. Осциллограф – прибор для записи или визуального наблюдения изменений электрического тока или напряжения во времени, а также для измерений различных электрических величин: напряжения, силы тока, частоты тока, сдвига фаз, длительности и частоты повторения импульсов и т.д. Осциллограф позволяет регулировать уровень сигнала.

3. Источник питания - регулируется ручками установки входного напряжения «грубо» и «плавно», пределы измерения вольтметра (0ч3 В), амперметра (0ч 3 А).

4. Транзисторный усилитель. Выполнен на биполярных транзисторах СВЧ.

5. Миллиамперметр.

6. Аттенюатор – устройство, позволяющее уменьшить мощность или напряжение сигнала.

Описание эксперимента:

Для снятия частотной характеристики используем компенсационный метод. Измерения выполним в несколько этапов:

1. Калибруем генератор сигналов. Для этого соберём измерительную установку по схеме (рис.1).



Рис.1. Принципиальная схема измерительной установки для калибровки уровня сигнала генератора.

Генератор переводим в режим генерации радиоимпульсов. После детектирования сигнал в виде прямоугольных радиоимпульсов поступает на вход осциллографа. Регулируя затухание аттенюатора, устанавливаем уровень сигнала на экране осциллографа, удобный для индикации (порядка 5…10 мВ). Опытным путём оценить полосу усиления усилителя, а затем выбрать число точек измерения и интервал. Поочерёдно устанавливая значения частоты, поддерживать на каждой частоте одно и то же значение сигнала S0 на экране осциллографа. Занести в таблицу показания аттенюатора, соответствующие каждой частоте. Построить на графике калибровочную кривую – зависимость КА0 затухания аттенюатора как функцию частоты при неизменной величине сигнала на экране осциллографа.

2. В структурную схему включить транзисторный усилитель СВЧ между генератором и детектором..



Рис. 2. Принципиальная схема измерительной установки для снятия частотной характеристики транзисторного усилителя.

Регулируя затухание аттенюатора, устанавливать для тех же частот, что и при калибровке, величину сигнала S0. Составить таблицу значений затухания аттенюатора КАУ в функции частоты. Выразить коэффициент усиления усилителя КР через КА0 и КАУ, затем по табличным данным построить частотную характеристику.


Дополнение:

1. Калибруем генератор сигналов. Для этого соберём измерительную установку по схеме (рис.1).

Для индикации сигнала по экрану осциллографа генератор переводится в режим модуляции меандром. При этом на вход усилителя поступают радиоимпульсы. С выхода генератора подаём сигнал на детектор, затем на вход осциллографа. На экране осциллографа видим огибающую продетектированного сигнала.

Частота сигнала «Настройка генератора» поочередно устанавливается в диапазоне 4-5.6 ГГц через интервал 100 МГц. Ручкой «Установка выхода» устанавливается уровень сигнала, обеспечивающий удобную индикацию его по экрану осциллографа. Выбираем условную величину сигнала на осциллографе 1.5 см и на каждой частоте поддерживаем этот сигнал, меняя мощность.

Данные, полученные экспериментальным путем, занесли в таблицу 1.
2. Снимаем зависимость коэффициента усиления от частоты.

Между генератором и детекторной головкой включаем транзисторный усилитель.

Ручкой «Установка выхода» выбираем уровень сигнала на экране осциллографа, соответствующий уровню при калибровке генератора(1.5 см). На каждой частоте поддерживаем этот сигнал, меняя мощность.

Записываем показания шкалы «Установка выхода» в таблицу 1. Определяем коэффициент усиления (в дБ) на всех частотах, для которых выполнялась калибровка. По табличным данным строим график зависимости коэффициента усиления от частоты (рис. 4).

3. Снятие амплитудной характеристики. Для этого собираем установку по структурной схеме:



Рис.3 Принципиальная схема измерительной установки для снятия амплитудной характеристики транзисторного усилителя.

Генератор переводим в режим непрерывной генерации (положение «НГ»). Снимаем амплитудные характеристики на указанной преподавателем частоте (f=4ГГц). Уровень входной мощности устанавливается ручкой «Установка выхода» и отсчитывается по значения в окне над ней. Результаты измерений приведены в таблице 2. Графики зависимости выходной мощности от входной мощности показаны на рис. 5.

Таблица 1.Зависимость коэффициента усиления от частоты. Диапазон частот 3930-5500 МГц.


f, МГц

К1, (-дБ)

К2, (-дБ)

К=|К21|, дБ

3930

47,3

78,0

30,7

4000

47,3

78,0

30,7

4100

46,0

76,1

30,1

4200

40,5

70,8

30,3

4300

42,1

72,0

29,9

4400

44,8

74,5

27,7

4500

45,5

75,0

29,5

4600

46,0

75,5

29,5

4700

44,3

74,1

29,8

4800

41,6

72,0

30,4

4900

-

-

-

5000

32,8

-

-

5100

35,3

-

-

5200

36,6

-

-

5300

37,4

-

-

5400

38,7

-

-

5500

37,6

-

-

На частотах 4840-5680 МГц сигнал исчезает с экрана осциллографа, уровень выходной мощности определить невозможно.

Таблица 2

Зависимость выходной мощности от входной при фиксированной частоте f = 4 ГГц.


Рвх, (-дБ)

Рвых, мкВт

28,9

0,013

33,4

0,295

34,7

0,617

36,0

0,977

36,2

1,202

37,0

1,549

38,0

1,905

39,0

2,344

41,0

2,692

42,6

3,162

43,8

3,631

44,7

4,266

46,7

4,786

46,3

5,623

46,9

6,607

47,9

7,762





Рис 4. Зависимость коэффициента усиления от частоты.



Рис 5. Зависимость выходной мощности от входной мощности на частоте 4ГГц.

Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации