10.6. Вимірювання фазової постійної чотириполюсників

Передача сигналів по лініях зв'язку характеризується не тільки згасанням їх по амплітуді, але і зсувами по фазі. Фазові постійні чотириполюсників вимірюють багатьма способами. Широке поширення мають осцилографічні методи. Найпростіші вимірювання фазових зсувів здійснюються способами, заснованими на контролі суми і різниці досліджуваних напруг.

Рис. 10.7. Векторна діаграма до визначення зсуви фаз по відношенню суми і різниці напрузі

З векторної діаграми рисунка 10.7 видно, що якщо два вектори напруги _и однакові по своїм абсолютним значенням , то в прямокутному трикутнику ОСВ модуль їхньої напіврізниці СВ, віднесений до модуля їхньої напівсуми ОС, дорівнює тангенсові половини кута зсуву між контрольованими напругами: .

На основі цих розумінь побудовані схеми вимірювань робочої фазової постійної чотириполюсника, тобто кута зсуву між E / 2 та U₂ в схемі вимірювання робочого згасання.

На схемі рисунку 10.8 представлена одна з таких схем (при Z₁ = Z₂ = 600 Ом), коли одночасно з виміром робочої фазової постійної контролюється робоче згасання чотириполюсника. У цій схемі, зібраної по «методу Z», задача виміру кута зсуви b між напругою U (ЕРС для методу Z) і вихідною напругою чотириполюсника U₂ зводиться до визначення кута

Р исунок 10.8 – Вимір робочої фазової постійної методом суми і різниці

зсуву між напругами U₁ і U₂. Напруга U₁ має ту ж фазу, що і напруга U, оскільки зсув фаз у магазині МЗ, що має лише нехтуємо малі паразитні реактивності, незначний, і в той же час вона може регулюватися по величині шляхом зміни згасання а_м1 магазина М3₁.

Для одержання рівності модулів спочатку відзначають показання вольтметра у верхнім положенні ключа К₁ і нижнім положенні К₂, а потім, регулюючи а_м1, одержують таке ж показання вольтметра в протилежному положенні цих ключів. Початкове положення ключа К₃ не має значення, але при знятті частотно-фазових характеристик для кожної частоти обов'язково одне і те ж. Вольтметр (або ИУ) повинний бути високоомним.

Друга операція, що полягає в зіставленні напівсуми |U₁+U₂|/2 і напіврізниці |U₁-U₂|/2 здійснюється ключем K₃ при верхніх положеннях ключів K₁ і K₂. У результаті подачі на діагоналі постійно урівноваженого моста (із плічми по 600 Ом) напруг U₁ і U₂, що не впливають одна на одну, на вході М3₂ утворяться напруги U₁/2 і U₂/2. Одержання напівсуми або напіврізниці залежить від положення ключа Кз. Зафіксувавши показання вольтметра, допустим, при верхнім положенні ключа Кз переводять його вниз і, регулюючи згасання М3₂, домагаються такого ж відліку по вольтметрі, яке було при його верхнім положенні. Щоб була можливість регулювання в обидва боки (тому що невідомо, де напівсума, а де напіврізниця), перед початком вимірів згасання М3₂ повинне бути в деякому середньому положенні, допустим . Тоді, якщо таке ж показання вольтметра отримане при деякому а'_м2 то різниця a'_м2 - а_м2 визначає співвідношення і що і дає можливість знайти значення ^b/2 по тангенсу або котангенсу, обумовленим з цього співвідношення (з урахуванням періодичності цих функцій). Якщо, наприклад, а_м2 відповідає напівсумі, a a'_м2 — напіврізниці, то , якщо виражено в децибелах, і , якщо виражено в неперах. При цьому треба мати на увазі, що для гострого кута від’ємне, а для тупого — додатне. Величина кута зсуву b найдеться з вираження

(10.13)

з огляду на періодичність тангенса, варто починати вимірювання з частоти, що знаходиться в смузі пропускання чотириполюсника (досить далеко від граничної частоти), де b напевно малий і, отже, повинне бути малим і значення тангенса. Крім того, корисно при величинах b/2, близьких до 90°, робити розрахунок по котангенсі, тому що при цьому підвищується точність розрахунку.

Призначення резисторів по 600 Ом, що підключаються до ключів K₁ і К₂, у тім, щоб при будь-якій комутації ключів загальний вхідний опір схеми для ЕРС не мінявся (завжди обидві її ланки навантажені на 600 Ом) і забезпечувалася б достатня сталість величини U завдяки незмінному спаданню напруги усередині фактичного генератора. Симметруючий трансформатор забезпечує зменшення паразитних зв'язків для вихідних затискачів генератора.