Теоретический материал. Измерение нелинейных искажений.

В канале связи даже при относительно прямолинейной АХ всегда имеются искажения, которые возникают из-за нелинейности усилителей и других элементов, применяемых в системах передачи. Вследствие этого, кроме основной частоты сигнала, передаваемого по каналу, возникают его гармоники и разные комбинационные частоты, амплитуды которых зависят от характера и степени нелинейности. Помехи, возникающие при этом, называют нелинейными искажениями.

Нелинейные искажения гармонического сигнала оценивают коэффициентом гармоник Кг, равным отношению среднего квадратичного значения напряжения гармоник сигнала (кроме первой) к среднему квадратичному значению напряжения первой гармоники:

Нелинейные искажения сигнала любой формы оценивают коэффициентом нелинейности

Величины Кг и Кн связаны соотношением , из которого следует, что при Кн≤10% оба выражения дают практически одинаковые результаты.

Для измерения нелинейных искажений широко применяют способ подавления первой гармоники. В основу построения схемы измерителя нелинейных искажений С6-5 (рис. 23.6) положено раздельное измерение эффективного напряжения искажённого сигнала и . В положении 2 переключателя S напряжение измеряемого сигнала, минуя фильтр 3Ф, поступает непосредственно на вольтметр. Регулировкой ослабления входного аттенюатора Ат при минимальной чувствительности вольтметра устанавливают номинальное отклонение стрелки прибора Р. Это напряжение принимается за 100%, его значение соответствует .

Затем переключатель S устанавливают в положение 1. При этом в схему включается режекторный фильтр 3Ф. Настраивая его на первую гармонику, добиваются полного подавления напряжения основной частоты ( минимального показания вольтметра). По мере настройки фильтра чувствительность вольтметра нужно увеличить путём уменьшения ослабления аттенюатора. Полученное минимальное значение напряжения соответствует . Если шкала индикатора проградуирована в процентах, то второе показание непосредственно равно коэффициенту гармоник Кг.

Прибор С6-5 предназначен для измерения нелинейных искажений в диапазоне частот 20-200- кГц. При отсутствии прибора для измерения нелинейных искажений коэффициент нелинейности можно измерить с помощью избирательного измерителя уровня или анализатора гармоник (рис. 23.7). Гармонический сигнал от генератора G подают на вход измеряемого четырёхполюсника ИЧ, на выходе которого включают избирательный измеритель уровня ИИУ или анализатор гармоник, с помощью которого измеряют абсолютные уровни напряжения первой и высших гармоник.

Коэффициент гармоник вычисляют по формуле

Где р1, ……., рn – уровни соответствующих гармоник, дБ.

При измерении коэффициента нелинейности анализатором напряжений Кг вычисляют по формуле (23.1).

Для обеспечения требуемой точности измерений необходимо применять измерительный генератор, у которого коэффициент нелинейности вырабатываемых колебаний не превышает 5 %. В том случае, когда этот коэффициент не соответствует норме, на выходе генератора включают фильтр, подавляющий гармоники основной частоты.

Для оценки нелинейности линейных и групповых трактов используют понятие затухание нелинейности по второй, третьей гармоникам и т.д.:

Где U1-U3 – амплитуды напряжения соответствующих гармоник на выходе четырёхполюсника.

Затухание нелинейности в линейных и групповых трактах систем передачи В-12-3, К-60П и др. нормируют и измеряют по вторым гармоникам 2f1 или по комбинационным составляющим вида 2f1-f2.

Для измерения нелинейности первичного группового тракта системы передачи К-60П необходимо на четырёхпроводный вход пятого канала подать от генератора с выходным сопротивлением 600 Ом сигнал с уровнем -13 дБ, частотой 0,8 кГц, а на вход шестого канала от генератора с такими же параметрами подать частоту 0,6 кГц.

В пункте приёма на четырёхпроводном выходе четвёртого канала анализатором напряжений измеряют продукт нелинейности на частоте 1,0 кГц. Измеренный уровень продукта нелинейности вида 2f1-f2 по мощности должен быть не более (-68±9,0) дБ. Нелинейность линейного тракта в каналах системы передачи К-60П измеряют по второй гармонике 2f1.