Теория электрических цепей, схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства систем мобильной связи, радиоприемные устройства систем радиосвязи и радиодоступа

Серия «Библиотека студента» 

 

 

В. В. Фриск, В. В. Логвинов 

 

 

 

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, 

СХЕМОТЕХНИКА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ, 

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, 

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ 

И РАДИОДОСТУПА 

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ - III 

НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ 

 

 

 

Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров 210700 
Инфокоммуникационные технологии и системы связи по профилю  
Системы радиосвязи и радиодоступа и Системы мобильной связи. 
 

 

 
 
Москва 
СОЛОН-ПРЕСС 
2020 

УДК 621.396.218 
ББК 32.884.1 
     Ф 89 
 
 
Рецензенты:  Р.Б. Мазепа, профессор (МАИ); 
А.А. Бахтин, заведующий кафедрой (НИУ МИЭТ)  
 
Фриск В. В., Логвинов В. В. 
Теория электрических цепей, схемотехника телекоммуникационных 
устройств, 
радиоприемные 
устройства 
систем 
мобильной 
связи, 
радиоприемные 
устройства 
систем 
радиосвязи 
и 
радиодоступа. 
Лабораторный практикум – III на персональном компьютере. — М.: СОЛОНПресс, 2020. — 480 с.: илл. 
 
Данное учебное пособие является продолжением вышедшей в 2008 году 
книги Фриск В.В., Логвинов В.В. «Основы теории цепей, основы схемотехники, 
радиоприемные устройства. Лабораторный практикум на персональном 
компьютере» и вышедшей в 2011 году книги Логвинов В.В., Фриск В.В. 
«Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства 
систем мобильной связи и стационарной радиосвязи, теория электрических 
цепей. Лабораторный практикум – II на персональном компьютере», 
Пособие состоит из двух частей. В первой части представлены лабораторные 
работы по дисциплине «Теории электрических цепей». Во второй части 
приведены лабораторные работы для студентов изучающих дисциплины 
«Схемотехника 
телекоммуникационных 
устройств», 
«Радиоприемные 
устройства систем мобильной связи» и «Радиоприемные устройства систем 
радиосвязи и радиодоступа». Все лабораторные работы выполняются на 
персональном 
компьютере 
с 
помощью 
системы 
схемотехнического 
моделирования Micro-Cap 10, 11. (Microcomputer Circuit Analysis Program – 
«Программа анализа схем на микрокомпьютерах»). 
Лабораторные работы №36 главы 1 и №1, №2 главы 2 могут быть 
использованы при личностно-ориентированном подходе. 
Для студентов, бакалавров, магистров и аспирантов высших учебных 
заведений (университетов связи), инженерно-технических работников, также 
будет полезна учащимся техникумов и колледжей связи  направлений 
подготовки 
Инфокоммуникационные 
технологии 
и 
системы 
связи, 
Радиотехника. 
 
 
ISBN 978-5-91359-167-8  
 
 
 
© Фриск В. В., Логвинов В. В., 2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© СОЛОН-Пресс, 2020 

Предисловие 

Предлагаемое Вашему вниманию учебное пособие является продолжением и 
развитием, ранее изданного авторами: В.В. Фриск, В.В. Логвинов «Основы 
теории цепей, основы схемотехники, радиоприемные устройства. Лабораторный 
практикум 
на 
персональном 
компьютере» 
и 
«Схемотехника 
телекоммуникационных 
устройств, 
радиоприемные 
устройства 
систем 
мобильной связи и стационарной радиосвязи, теория электрических цепей. 
Лабораторный практикум – II на персональном компьютере». Публикуемое 
пособие учитывает требования федеральных государственных образовательных 
стандартов третьего поколения. 
В первой части данного учебного пособия представлены лабораторные 
работы по дисциплине «Теория электрических цепей» (ТЭЦ), включающие 
исследование на ЭВМ спектров периодических негармонических сигналов, 
моделирование конвертора отрицательного сопротивления и переходных 
процессов в цепях первого порядка, исследование входных частотных 
характеристик в RL-цепях, пассивных цепей при гармонических воздействии на 
постоянной частоте, активных интегрирующих и дифференцирующих цепей, 
нелинейных цепей при гармонических воздействиях, активных фильтров 
Баттерворта первого порядка, позволяющие студентам получить знания и 
навыки при анализе и синтезе электрических цепей с применением 
персонального компьютера (ПК). Лабораторная работа №24а является 
улучшенным вариантом работы №24 (том II). 
Теоретическая часть материала, необходимого для выполнения работ по 
первой части изложена в книге Фриск В.В. «Основы теории цепей». 
Дополнительные лабораторные работы могут быть взяты из книги того же 
автора «ОТЦ. Лабораторный практикум на персональном компьютере». 
Каждая лабораторная работа первой части рассчитана на 2 часа 
предварительной подготовки и на два часа выполнения на ПК типа IBM PC, на 
котором установлена программа Micro-Cap 11 Evaluation Version или более 
высокой версии, разработанной фирмой Spectrum Software. 
Во второй части пособия приведены лабораторные работы для студентов 
старших 
курсов, 
изучающих 
дисциплины 
«Схемотехника 
телекоммуникационных устройств» (CТУ), «Радиоприемные устройства систем 

Предисловие 
 

 
4 

мобильной связи». В первом разделе второй главы пособия представлены 
лабораторные работы, используемые при изучении курса «Схемотехника 
телекоммуникационных устройств» и включают  исследование свойств 
логических элементов, триггеров различного типа, формирование структурных 
схем по виду логической функции, задаваемой таблицей или логическим 
выражением, мультиплексоров и демультиплексоров, кодеров и декодеров, 
широко 
применяемых 
в 
цифровой 
(последетекторной) 
части 
 
тракта 
радиоприемных устройств.  
Во втором разделе представлены лабораторные работы по дисциплинам 
«Радиоприемные устройства систем мобильной связи», «Радиоприемные 
устройства систем радиосвязи и радиодоступа» и включают изучение свойства 
отдельных каскадов радиотракта СВЧ приемников систем мобильной связи: 
усилителей 
резонансного 
типа 
с 
различной 
схемной 
реализацией, 
преобразователей частоты, выполненных на современных МОП транзисторах и 
учитывающих 
возможность 
их 
изготовления 
по 
единой 
интегральной 
технологии с пассивными компонентами.  
Исследование свойств реальных радиоэлектронных узлов проводится на 
основе их принципиальных схем с применением PSpice- моделей активных 
компонентов с применением версии Micro-Cap 11.0.8 (demo). 
Лабораторные работы второй части рассчитаны на 4 ч. предварительной 
подготовки и на 4 ч. ее выполнения на ПК. 
Описание каждой лабораторной работы содержит сведения о параметрах 
используемых моделей компонентов, генераторов, особенности их применения 
и рекомендации по выбору условий анализа. Это позволяет выполнять 
лабораторные 
работы 
студенту, 
способному 
самостоятельно 
загрузить 
студенческую 
версию 
Micro-Cap 
11 
(demo) 
из 
Интернета 
с 
сайта 
http:www.spectrum-soft.com/. 
Компьютерный практикум может быть предложен как альтернатива 
лабораторному, использующему натурное (физическое) исследование макетов 
узлов радиоэлектронных устройств. Его могут использовать студенты и с 
дистанционной формой обучения. 
Работа по написанию данного учебного пособия распределилась следующим 
образом: главу 1 написал Фриск В.В. (http://frisk.newmail.ru/), главу 2 написал 
Логвинов В.В. 
 
 

Глава первая 

 

Описание лабораторных работ 

по ТЭЦ 

 
 

Лабораторная работа № 24a 

Исследование на ЭВМ спектров периодических 

негармонических сигналов 

1 Цель работы 

С помощью машинного эксперимента изучить спектральный состав 
периодических негармонических сигналов. 

2 Задание для самостоятельной подготовки 

Изучить основные положения теории по спектрам сигналов стр. 4-12 [1], 
стр.136-143 [2], стр.6-12 [3], стр.159-164 [5]; выполнить предварительный 
расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с 
возможностями схемотехнического моделирования [4]. 

3 Предварительный расчет 

3.1 Построить кривую на отрезке времени 0  t  1мкс, мгновенное значение 
которой определяется выражением 

)
2
sin(3
3
+
)
sin(2
5
+
2
)
(
1
1
t
f
t
f
t
u










 В,                   (1) 

где f1 =1 М Гц.  
3.2 Построить амплитудный дискретный спектр этого сигнала. 
3.3 Получите по формулам Эйлера-Фурье спектр однополупериодного 
сигнала (рис. 1). Нарисуйте его в масштабе. 

 

Рис. 1 

Um =100 В, f=1/T = 100 Гц. 

Исследование на ЭВМ спектров периодических негармонических сигналов 
 

 
7 

4 Порядок выполнения работы 

4.1 Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap. В появившемся окне 
вызвать источник напряжения NFV, задаваемый математической зависимостью 
(рис.2).  

 

Рис. 2 

Ввести в окне Value математическую зависимость (1) (рис. 3). 

2+5.0*SIN(2*PI*1E6*t)+3.0*SIN(3*2*PI*1E6*t) 

 

Рис. 3 

Лабораторная работа № 24a 

 
8 

Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке 
Plot. Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени. 
Закройте это окно. Нажмите кнопку ОК (рис. 3). 
Осциллограф и анализатор спектра просто дорисовываются (рис. 4) кнопкой 
«Graphics». Отрицательный полюс источника должен быть заземлен. 

 

Рис. 4 

В случае возникновения проблем загрузите с сайта поддержки учебного 
процесса (http://frisk.newmail.ru/) для ознакомления файл L24_1.CIR (File\Open…). 
Построить зависимость мгновенного напряжения генератора NFV на отрезке 
времен 0t1 мкс и его дискретный амплитудный спектр. 
Для этого в меню Analysis выбрать команду Transient… . На экране 
появиться окно Transient Analysis Limits. 
В нем задать параметры построения этих графиков, так как показано на рис. 5. 

 

Рис. 5 

Исследование на ЭВМ спектров периодических негармонических сигналов 
 

 
9 

Time Range интервал расчета переходного процесса Tmax[, Tmin]. 
Maximum Time Step максимальный шаг интегрирования. 
Page номер страницы в котором будет построен график. 
P номер окна в котором будет построен график. 
X Expression – аргумент функции. 
Y Expression – имя функции. 
X Range интервал отображения аргумента по оси Х. 
Y Range интервал отображения функции по оси Y. 
Запустить построение, нажав кнопку Run. На экране появиться зависимости 
u(t)=V(E1) и результаты расчета гармоник этого сигнала HARM(E1). 
Убедитесь, что входной сигнал имеет негармоническую форму, а в 
дискретном спектре отсутствует вторая гармоника. 
Если вместо дискретного спектра выводится ломанная линия, то щелкните 
мышью на этой линии и введите данные так как показано на рис. 6 и рис. 7. 

 

Рис. 6 

Лабораторная работа № 24a 

 
10 

 

Рис. 7 

4.2 Отредактируйте полученные графики используя кнопку Т (Text Mode). 
Добавьте названия, введите единицы измерения по осям и т.п.. 
Для помещения этих графиков в отчет нужно одновременно нажать на 
клавиатуре клавиши <Alt + Print Screen>, открыть отчет и нажать кнопку 
«Вставить». 
4.3 Продолжить моделирование и построить кривую u(t)=V(Е1) и 
дискретный спектр HARM(Е1) если амплитуда третьей гармоники равна 1 В. 
Для перехода к схеме цепи используйте на клавиатуре клавишу F3. 
Для перехода к окну Transient Analysis Limits используйте на клавиатуре 
клавишу F9. 
Закончить моделирование. 
4.4 Собрать простейшую выпрямительную схему состоящую из источника 
синусоидального 
напряжения 
Sine 
Source 
(Component\Analog 
Primitives\Waveform Sources) с амплитудой 100 В и частотой 100 Гц (рис. 8), 
полупроводникового диода и резистора 10 кОм и земли (рис. 9).