48) Измерение затуханий

Затухание является энергетической мерой передачи гармонического сигнала через линию связи, рассматриваемую как четырехполюсник. Затухание измеряется относительным уровнем по мощности и вычисляется по формуле

,

где Р₁ – мощность входного сигнала четырехполюсника; Р₂ – мощность сигнала на нагрузке.

Различают собственное, рабочее и вносимое затухания. Схема передачи сигнала приведена на рис. 3.68. На схеме изображены генератор (Г) с внутренним сопротивлением Z_г, исследуемый четырехполюсник (ИЧ), имеющий входное сопротивление Z₁ и выходное Z₂, нагрузка с сопротивлением Z_н.

Собственное (характеристическое) затухание определяется при условии согласования сопротивления нагрузки Z_н = Z_г.

.

Рис. 2.68. Схема передачи сигнала

Если четырехполюсник симметричный, то Z₁ = Z₂ = Z_н и

Обеспечить полное согласование во всем диапазоне частот в рабочих условиях не удается, поэтому собственное затухание не характеризует работу четырехполюсника в реальных условиях.

Рабочее затухание определяется при условии, что Р₁ – мощность, которую выделяет генератор на согласованной с ним нагрузке; Р₂ – мощность, которую этот же генератор отдает в нагрузку через исследуемый четырехполюсник. .

Рабочее затухание не зависит от параметров четырехполюсника.

Вносимое затухание определяется, если Р₁ – мощность, которую выделяет генератор на сопротивлении нагрузки Z_н; Р₂ – мощность, которую выделяет генератор на том же сопротивлении Z_н, но подключенном к нему через рассматриваемый четырехполюсник.

.

На практике затухания измеряют измерителем уровня, т.е. прибором, измеряющим напряжения. С учетом того, что Р = U ²/Z выражение для определения затухания можно переписать в виде

.

Измеритель уровня измеряет абсолютные уровни напряжения, поэтому перепишем выражение так, чтобы затухание выражалось через абсолютные уровни:

где U₀ – напряжение, принятое за нулевое значение шкалы абсолютных уровней напряжения (для 600 Ом U₀ = 0,775 В); L₁ и L₂ – абсолютные уровни напряжений U₁ и U₂ соответственно.

49),50) Определение расстояния до места повреждения на линиях связи

К повреждениям линий связи относят: обрыв цепи, уменьшение сопротивления изоляции между проводами или между проводом и землей, неверное соединение проводов, существенная асимметрия цепи по постоянному току. Для обнаружения места повреждения в качестве измерительного сигнала используют постоянный и переменный ток, а также импульсные сигналы.

Измерения постоянным током основаны на измерении сопротивления проводов и сопротивления изоляции. Для измерения сопротивлений используются мостовые схемы. При измерении переменным током определяют обрыв проводов, перепутывание пар в симметричных кабелях, сосредоточенную асимметрию сопротивлений, сосредоточенную связь между цепями и понижение сопротивления изоляции. Методы измерения на переменном токе основаны на эффекте отражения электромагнитной энергии от места неоднородности.

Импульсный метод определения расстояния до места повреждения позволяет одновременно различать несколько повреждений и измерять расстояние до каждого из них. Повреждения приводят к появлению неоднородностей волнового сопротивления. В линию посылается зондирующий импульс, он отражается от неоднородности и возвращается обратно. Расстояние до неоднородности и обратно импульс пройдет за время , где l – расстояние до неоднородности; V – скорость распространения импульса. Если измерить интервал времени  между зондирующим и отраженным импульсами, то можно найти расстояние до неоднородности. . Чтобы учесть различие скорости распространения электромагнитной волны в различных линиях, вводят коэффициент укорочения. , где С – скорость распространения электромагнитной волны в вакууме (С –300000 км/с). Тогда выражение для определения расстояния приобретет вид . Коэффициент укорочения определяют экспериментально на отрезке линии известной длины.

Прибор для определения расстояния до неоднородности называется рефлектометр, в нем обычно используется осциллографический индикатор с ЭЛТ. На рис. 2.69 показаны три характерных осциллограммы для разных соотношений сопротивления нагрузки Z_н и волнового сопротивления линии Z_в.

Р ис. 2.69 Осциллограммы рефлектометра: а – Z_н = Z_в; б – Z_н > Z_в; в – Z_н< Z_в

Е



сли цепь однородна и сопротивление нагрузки в конце линии равно волновому сопротивлению линии, то зондирующий импульс полностью поглощается нагрузкой, отраженный импульс отсутствует (рис. 2.69,а).

а б в

Е сли сопротивление нагрузки Z_н больше Z_в (например, при обрыве линии Z_н = ), то появляется отраженный импульс той же полярности, что и зондирующий (рис. 2.69,б). Если Z_н< Z_в (например, при коротком замыкании Z_н = 0), то отраженный импульс имеет обратную полярность (рис. 2.69,в).

У прощенная структурная схема рефлектометра изображена на рис. 2.70.

Рис. 2.70. Структурная схема рефлектометра

Схема содержит генератор импульсов (ГИ), задающий частоту следования зондирующих импульсов и одновременно частоту развертки. Блоки задержки (БЗ1 и БЗ2) обеспечивают задержку импульсов ГИ на время t₁ и t₂ соответственно. Генератор развертки (ГР) осуществляет линейную развертку луча ЭЛТ по горизонтали. Генератор зондирующих импульсов (ГЗИ) формирует зондирующие импульсы с заданными параметрами. Линейный узел (ЛУ) обеспечивает согласование ГЗИ с линией, а также ослабляет зондирующий импульс, поступающий на вход усилителя (У), Отраженный импульс попадает на вход усилителя без ослабления.

Временные диаграммы, поясняющие работу рефлектометра, приведены на рис. 2.71. Рис. 2.71. Временные диаграммы рефлектометра

Величина задержки t₁ определяет положение изображения зондирующего импульса относительно импульса генератора. Изменяя t₁ изображение зондирующего импульса совмещают с линией отсчета шкалы экрана при t₂ = 0. Регулируя величину t₂ перемещают изображение отклика на место, где был зондирующий импульс, т.е. совмещают с той же линией отсчета. Величину задержки t₂ =  считывают со шкалы БЗ2. Если обеспечить возможность введения поправки на коэффициент укорочения, то шкалу блока задержки можно проградуировать непосредственно в единицах длины.