Лабораторная работа № 4 Исследования измерителя модуляции для измерения девиации частотно-модулированных сигналов

4.1. Цель работы

4.1.1. Познакомиться с практическими схемами и в целом с измерителем модуляции СКЗ-46.

4.1.2. Исследовать стабильность частоты измерителя на разных диапазонах

сравнить с паспортной стабильностью.

4.1.3. Проверить пределы измерения девиации частоты, диапазона модулирующих частот, определить основную погрешность измерения девиации

частоты.

результатов измерений.

Рекомендуемая литература [1, 5].

4.2. Краткое описание измерителя модуляции СКЗ-46

4.2.1. Назначение. Измеритель модуляции СКЗ-46 предназначен для измерения девиации частоты частотно-модулированных сигналов и

коэффициента амплитудной модуляции амплитудно-модулированных сигналов.

4.2.2. С помощью прибора может быть так же измерен коэффициент амплитудной модуляции, сопутствующей ЧМ сигналу и девиации частоты,

соответствующей АМ сигналу.

4.2.3. Рабочие условия эксплуатации:

– прибор может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от –10˚ до +50˚ С;

– относительной влажности воздуха менее 98% при температуре +25˚ С;

– питание приборов от сети переменного 220 В частоты диапазона

50…400 Гц.

4.3. Технические данные

4.3.1. Диапазон частот входного сигнала в режиме измерения девиации частоты:

5…6 МГц;

10…1500 МГц.

Диапазон частот входного сигнала в режиме измерения амплитудной модуляции:

5…6 МГц;

10…500 МГц.

4.3.2. Диапазон напряжений входного сигнала:

0,02…1 В (0,008…200 мВт) в диапазоне частот до 400 МГц;

0,04…1 В (0,03…20 мВт) в диапазоне частот до 1000 МГц;

0,07…1 В (0,1…20 мВт) в диапазоне частот до 1500 МГц.

4.3.3. Диапазон модулирующих частот прибора от 0,05 до 30 кГц.

4.3.4. Пределы измерения девиации частоты от 1 кГц до 300 кГц в полосе НЧ

прибора 3,4 кГц и от 5 кГц до 300 кГц в полосе НЧ прибора 30 кГц. Измерение пикового значения девиации частоты осуществляется «вверх» (+) и «вниз» (–).

4.3.5. Основная погрешность измерения девиации частоты в полосе НЧ

прибора 30 кГц и диапазоне модулирующих частот прибора 0,4…6 кГц, а так же в полосе НЧ прибора 3,4 кГц при модулирующей частоте 1 кГц не превышает величины, определяемой формулой (4.1)

_{где ∆f}

∆ = ±(0,02 ⋅ ∆f + ед.счета + ∆f_ш ) ,

_{– измеряемая величина девиации в кГц;}

(4.1)

ед.счета – единица счета последнего разряда цифрового индикатора;

_{собственного фона и шума прибора в кГц.}

Значение

^∆f_ш

в полосе НЧ прибора 30 кГц определяется по формуле (4.2), а в

_{полосе НЧ прибора 3,4 кГц по формуле (4.3)}

−6

∆f_ш = 0,1K10

∆f_ш = 0,05K10

_{f ,} (4.2)

_{f , (4.3)}

−7

где f – частота входного сигнала в кГц.

4.3.6. Погрешность измерения девиации частоты в полосе НЧ прибора 30 кГц в диапазоне модулирующих частот 0,05…0,4 кГц и 6…20 кГц не превышает величины, определяемой формулой (4.4), а в диапазоне модулирующих частот

20…30 кГц формулой (4.5)

^{∆ = ±(0,05∆f + ед.счета+ ∆f}_ш ⁾ , (4.4)

^{∆ = ±(0,10∆f + ед.счета+ ∆f}_ш ⁾ . ^(4.5)

_{4.3.7. Погрешность измерения девиации частоты в интервале рабочих}

_{температур не превышает величины}

± 2∆_.

4.3.8. Среднеквадратическое значение частотного фона и шума прибора в полосе НЧ прибора 3,4 кГц и напряжении входного сигнала не менее 100 мВ не превышает величины 10 …1·10^–7 f Гц в диапазоне частот входного сигнала от

300 МГц до 1,5 ГГц и величины 40 Гц в диапазоне частот входного сигнала меньше 300 МГц.

4.3.9. Коэффициент гармоник огибающей, вносимых прибором в сигнал модуляции при измерении девиации частоты в диапазоне модулирующих частот

0,05…1 кГц не превышает 0,2%, а в диапазоне модулирующих частот 1…6 кГц не превышает 0,3%.

4.3.10. Коэффициент перехода амплитудной модуляции в частотную не превышает 10 Гц на один процент амплитудной модуляции при модулирующих

частотах не более 15 кГц и коэффициенте амплитудной модуляции не более 30%.

4.3.11. Пределы измерения коэффициента амплитудной модуляции от 1 до

100% в полосе НЧ прибора 3,4 и от 5 до 100% в полосе НЧ прибора 30 кГц.

Измерение пикового значения коэффициента амплитудной модуляции осуществляется «вверх» (+) и «вниз» (–).

4.3.12. Основная погрешность измерения коэффициента амплитудной

модуляции в пределах от 5 до 95% в полосе НЧ прибора 30 кГц, в диапазоне модулирующих частот 0,4…6 кГц, а также в полосе НЧ прибора 3,4 кГц, при модулирующей частоте 1 кГц и коэффициентах амплитудной модуляции от 1 до

_{95% не превышает величины, определяемой формулой (4.6)}

^{∆ = ±(0,02M + M}_ш ^{+ ед.счета)}

(4.6)

в %;

где М – измеряемая величина коэффициента амплитудной модуляции

фона и шума прибора в %;

М_ш=0,3% для полосы НЧ прибора 30 кГц;

^М_ш^{=0,1% для полосы НЧ прибора 3,4 кГц.}

Основная погрешность измерения коэффициента амплитудной модуляции в пределах от 95 до 100% не превышает ±0,05М.

4.3.13. Погрешность измерения коэффициента амплитудной модуляции в пределах от 5 до 95% в полосе НЧ прибора 30 кГц в диапазоне модулирующих частот 0,05…0,4 кГц и 6…20 кГц не превышает величины, определяемой

формулой (4.7), а в диапазоне модулирующих частот 20…30 кГц формулой (4.8)

∆ = ±(0,05M + M_ш + ед.счета)_, ^(4.7)

^{∆ = ±(0,1M + M}_ш ^{+ ед.счета)} . ^(4.8)

Погрешность измерения коэффициента АМ от 5 до 95% в диапазоне модулирующих частот 0,05…0,4 кГц и 6…30 кГц не превышает ±0,10М.

4.3.14. Погрешность измерения коэффициента амплитудной модуляции в интервале рабочих температур не превышает величины ±2∆.

4.3.15. Среднеквадратическое значение амплитудного фона и шума прибора в

диапазоне частот входного сигнала до 500 МГц, входном напряжении не менее

100 мВ, в полосе НЧ прибора 30 кГц не более 0,3%, а полосе НЧ прибора 3,4 кГц не более 0,1%.

4.3.16. Коэффициент гармоник огибающей, вносимых прибором в сигнал модуляции при измерении коэффициента амплитудной модуляции в диапазоне модулирующих частот до 6 кГц не превышает:

– 0,5% при коэффициенте АМ 30%;

– 1,0% при коэффициенте АМ 90%.

4.3.17. Коэффициент перехода амплитудной модуляции в частотную не превышает 0,02% на 1 кГц девиации при девиации частоты не более 150 кГц.

4.3.18. Прибор обеспечивает автоматическую настройку на входной сигнал в рабочем диапазоне несущих частот при наличии побочных спектральных составляющих уровнем не более минус 20 Дб от уровня сигнала.

4.3.19. Входное сопротивление соединителя «→» прибора 50 Ом при коэффициенте стоячей волны не более:

– 3 на частотах входного сигнала до 1000 МГц;

– 4 на частотах входного сигнала до 1500 МГц.

4.3.20. Коэффициент передачи в полосе НЧ прибора 3,4 кГц на модулирующих частотах 0,3 и 3,4 кГц равен (0,7±0,1) от коэффициента передачи

на модулирующей частоте 1 кГц.

4.3.21. Выходное напряжение низкой частоты на соединителе «→» прибора при величине девиации, равной 100 кГц, не более 0,5 В на допустимой нагрузке не менее 100 кОм.

норм по истечении времени установления режима, равного 15 мин.

4.3.23. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В, частотой (50±0,5) Гц и содержанием гармоник до 5% и (220±11) В, частотой (400±12) Гц и содержанием гармоник до 5%.

4.3.24. Мощность, потребляемая прибором от сети при номинальном напряжении не превышает 15 ВА.

4.3.25. Прибор сохраняет свои технические характеристики при непрерывной работе в течение 8 часов в рабочих условиях эксплуатации.

4.3.26. Наработка прибора на отказ 38000 ч.

4.4. Общие указания по эксплуатации

4.4.1. Измеритель модуляции является сложным прибором, требующим аккуратного обращения и ухода в процессе эксплуатации.

4.4.2. Расположение прибора на рабочем месте – горизонтальное.

4.4.3. При эксплуатации необходимо следить за исправностью сетевого шнура и соединителей, за чистотой соединителей, не допуская загрязнения

поверхностей штырей и гнезд.

При длительной эксплуатации надо проводить периодический осмотр и удалять загрязнения стиранием чистой тряпкой.

4.5. Указания мер безопасности

4.5.1. Перед началом работы с прибором необходимо внимательно изучить описание и инструкцию по эксплуатации, ознакомиться со схемой и конструкцией

прибора.

4.5.2. До включения вилки сетевого кабеля в сеть необходимо заземлить контакт защитного заземления. Отсоединение контакта защитного заземления

производить после отсоединения прибора от сети.

4.5.3. Напряжение питания прибора не должно отличаться от номинального напряжения 220 В более чем ±10%.

4.5.4. При эксплуатации прибора необходимо следить за исправностью кабеля питания. Работа с неисправным кабелем недопустима.

4.5.5. При работе со снятыми крышками (ремонте) необходимо избегать

прикосновения к контактным колодкам блока питания.

4.5.6. Измеритель модуляции СКЗ-46 по степени защиты от поражения электрическим током имеет 1 класс защиты по ГОСТ 12.2.007–0–75.

4.6. Подготовка к работе

4.6.1. Выньте из табельной упаковки прибор и необходимое вспомогательное имущество.

4.6.2. Установите прибор на рабочем месте.

4.6.3. Подсоедините к сетевому соединителю прибора сетевой шнур

4.860.159.

При работе от двухпроводной сети присоедините к сетевой вилке шнура питания переход 2.236.304 и соедините контакт защитного заземления перехода с зажимом защитного заземления сети.

4.6.4. Для работы прибора в режиме дистанционного управления необходимо:

– снять боковую крышку «ВЫХОД НА УВР»;

– установить необходимый режим работы прибора, подав на соответствующие контакты (см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации 2.740.010.Т01, схему электрическую принципиальную 5.406.018.ЭЗ

разъем Х3) напряжение, равное плюс (8±1) В.

4.7. Порядок работы

4.7.1. Подготовка к проведению измерений

4.7.1.1. Подключите прибор к питающей сети с помощью кабеля питания. При этом должны загореться индикаторные светодиоды режима измерения: «+ ÷ –»; «% ÷ kHz»; «3,4 kHz ÷ 30 kHz» и средние сегменты цифровых индикаторов.

4.7.1.2. После 15-минутного самопрогрева произвести калибровку, для чего:

кнопками «РЕЖИМ» установите по индикаторам режим работы прибора «+»;

«30 kHz»; нажмите кнопку калибровки «▼» и , удерживая ее, вращением оси потенциометров «АМ–▼–ЧМ», расположенных на левой боковой стенке прибора, установить показания цифрового индикатора равными (80,0±0,2)% в режиме измерения коэффициента амплитудной модуляции и (200,0±0,2) кГц в режиме измерения девиации частоты.

4.7.2. Проведение измерений

4.7.2.1. Подайте исследуемый сигнал на входной соединитель «→» при помощи кабеля из комплекта прибора.

По индикатору прибора произвести отсчета измеряемой величины девиации частоты или коэффициента амплитудной модуляции.

Если частота входного сигнала не соответствует диапазону рабочих частот прибора или уровень входного сигнала меньше значения чувствительности прибора, то на всех разрядах цифровых индикаторов высвечиваются средние

сегменты.

При уровне входного сигнала, превышающего максимальное значение входного сигнала прибора, происходит периодическое гашение цифровых

индикаторов (мигание) с частотой 2 Гц, что указывает на перегрузку.

Индикация перегрузки происходит так же при подаче сигнала с девиацией частоты более 300 кГц.

Примечание: уровень входного сигнала не должен превышать 2,5 В.

4.7.2.2. Для измерения нелинейных искажений огибающей АМ и ЧМ сигналов необходимо подключить анализатор спектра или измеритель нелинейных искажений к выходному соединителю «→» прибора.

Определение нелинейных искажений при использовании измерителя нелинейных искажений осуществляется непосредственно по показаниям прибора,

а при использовании анализатора спектра производится измерение гармонических составляющих с последующим подсчетом коэффициента гармоник по формуле (4.9)

Г

U

_{K = 1}

_{U 2 + U 2 + K + U 2 ⋅ 100% ,}

2 3 n

1

(4.9)

^{где U}₁

– уровень первой гармоники частоты модуляции;

^U₂ ^,U ₃ ^…U _n

– уровень второй, третьей, n-й гармоники частоты модуляции.

4.7.2.3. При проведении измерений необходимо учитывать влияние спектральных составляющих сигнала на результат измерения. Нормируемая погрешность измерения обеспечивается для сигналов, имеющих побочные спектральные составляющие с уровнем не более:

– минус 20 Дб для низших гармоник сигнала (n≤ 5);

– минус 50 Дб для высших гармоник сигнала (n >5);

– минус 50 Дб для негармонических составляющих.

4.8. Содержание отчета

4.8.1. Цель работы.

4.8.2. Результаты измеряемой величины девиации частоты сигнала и (или)

коэффициента амплитудной модуляции сигнала.

4.8.3. Структурные схемы измерений.

4.8.4. Краткие выводы по результатам измерений.

4.9. Контрольные вопросы

4.9.1. Для каких целей предназначен прибор СКЗ-46?

4.9.2. По какому принципу и схеме построен СКЗ-46?

4.9.3. Какие сигналы можно измерять прибором СКЗ-46?

4.9.4. Какие основные технические данные имеет прибор СКЗ-46?

4.9.5. В каком диапазоне волн работает прибор СКЗ-46?