§44 Измерение амплитудно-частотных характеристик Общие сведения

В радиоэлектронике широко распространяется цепи и устройства, представляющие собой линейные четырёхполюсники (с одним входом и одним выходом). Важнейшей характеристикой является частотный коэффициент передачи, определяемый отношением комплексных амплитуд и напряжений на выходе и входе устройства.

Частотные коэффициенты передачи можно представить в виде

Модуль называют амплитудно-частотной характеристикой устройства, устойчивость -фазочастотной характеристикой.

Приборы для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) снимет кривую зависимости амплитуды нагрузки на выходе устройства от частоты при постоянной амплитуде синусоидального напряжения на входе.

При измерении фазочастотных характеристик (ФЧХ) определяют частотную зависимость разности фаз между синусоидальными напряжениями на выходе и входе исследуемого устройства. Производную от ФЧХ по угловой частоте называют частотной характеристикой группового времени запаздывания.

Импульсной характеристикой называют отклик устройства на входной сигнал в виде единичного импульса (дельта-функции).

Частотный коэффициент передачи и импульсная характеристика для линейных устройств с постоянным параметром связаны преобразованиям Фурье.

Переходные характеристике представляет собой отклик линейного устройства на воздействия скачка напряжения.

Функция и связаны соотношением

§45 Структурные схемы измерителей ачх

Приборы для исследований амплитудно-частотных характеристик цепей и устройств называют измерителями АЧХ.

Рис.1 Измерение АЧХ по точкам: a-структурная схема; б-построение АЧХ

Диапазонный генератор синусоидальных колебаний пристраивают в заданном диапазоне частот. АЧХ снимают по точкам при последовательной настройке генератора на частоты и т.д. По результатам измерений строят искомую АЧХ.

Недостатки:

1.Могут быть упущены измерения АЧХ в промежутках между точками измерений.

2.При настройке радиосхем после каждого изменения элементов схемы всю процедуру снятия АЧХ приходится повторить.

В настоящее время широко применяемый панорамные измерители АЧХ, построенные на основе генератора с качающейся частотой и электронно-лучевого индикатора. Использование этих приборов существенно уменьшает время измерения параметров АЧХ, повышает качество настройка радиосхем.

Рис.2 Упрощенная структурная схема панорамного измерителя АЧХ

Основой прибора является генератор качающейся частоты (ГКЧ); вырабатывающий высокочастотное напряжение с постоянной амплитудой и периодически меняющейся частотой.

Закон изменения частоты определяется формой моделирующего напряжения, в качестве которого используют пилообразное напряжение развертки. Таким образом, на вход исследуемой цепи подают напряжение постоянной амплитудой и периодически меняющейся частотой. Огибающее напряжение на выходе цепи повторяет форму АЧХ. Если подать это напряжение на вертикально отклоненные пластины ЭЛТ, на экране появится изображение АЧХ.

Рис.3 Изображения на экране измерителя АЧХ в положении 1 и 2

Напряжение на ЭЛТ можно подавать непосредственно с выхода исследуемой цепи –режим1, или детектора и усилителя –режим2.

Первый режим применяют в тех случаях, когда напряжение на выходе цепи имеет достаточно большую амплитуду. При этом устраняются ошибки, связанные с нелинейностью характеристики детектора и неравномерность АЧХ низкочастотного усилителя. Второй режим используют при исследовании цепей с малым коэффициентом передачи.

Современный измеритель АЧХ кроме узлов, показанных на рис.2, имеет ряд дополнительных устройств, повышающих точность воспроизведения исследуемых АЧХ на экране и улучшающих эксплуатационных свойств прибора.

Рис.4 Обобщенная структурная схема панорамного измерителя АЧХ

Из принципа действия измерителя АЧХ следует, что отклонение луча по горизонтам должно быть пропорционально частоте, т.е. должна иметь место линейная зависимость между мгновенными значениями напряжения развертки и частоты ГКЧ. Отклонения от линейной зависимости приводят к неравномерности частотного масштаба на экране прибора и к искажениям формы исследуемых АЧХ. Для устранения этого в измеритель АЧХ вводят схему линеаризации модуляционной характеристики ГКЧ. Качание частоты сопровождается обычно изменением амплитуды напряжения ГКЧ, что также приводит к искажениям формы исследуемых АЧХ на экране. Поэтому в приборе имеется устройство автоматической регулировки амплитуды, стабилизирующее напряжение на выходе ГКЧ.

Для изменения напряжения, подаваемого на исследуемую цепь, на выходе ГКЧ включают калиброванный переменный аттенюатор. Измерения частот в характерных точках исследуемых АЧХ производят с помощью генератора частотных меток. Усиленное напряжение меток подается на ЭЛТ и образует частотную шкалу на экране прибора. Измеритель АЧХ комплектуют выносным и встроенными детекторными головками.