9.3. Измерение девиации частоты методом исчезающей несущей

М етод исчезающей несущей реализуется с помощью схемы измерения, приведенной на рис. 9.2. В нее входят генератор высокой частоты с частотной модуляцией ГВЧ; генератор низкой частоты ГНЧ, являющийся источником модулирующих сигналов, микроселективный вольтметр СВ.

Измерение проводят так. Микроселективный вольтметр с амплитудной модуляцией СВ настраивают на несущую частоту ГВЧ при отсутствии модуляции, и на индикаторе СВ устанавливают показание, близкое к максимальному. При этом СВ регулируют на минимальную чувствительность. Затем постепенно повышают напряжение U_F генератора низкой частоты при выбранном значении модулирующ ей частоты F. Показания индикатора при этом уменьшаются и при некотором значении U_F1 становятся равны нулю. Для точного определения момента исчезновения несущей увеличивают чувствительность СВ. Уточненному значению U_F1 соответствует первый корень Бесселевой функции, равный 2,4, следовательно, и девиация частоты .

Продолжая плавно увеличивать напряжение модулирующего сигнала, находят второе его значение, при котором снова исчезает показание индикатора. Это происходит при напряжении U_F2 , которому соответствует второй корень Бесселевой функции, равный 5,52. Отсюда , а девиация . По результатам измерений строят график зависимости Δf = Δf (U_F). Пример модуляционной характеристики приведен на рис. 9.3. По графику устанавливают промежуточные значения Δf и m_f , а также границы линейного участка модуляционной характеристики. Модуляционная характеристика может не проходить через начало координат. Это свидетельствует о паразитной частотной модуляции, вызванной собственными шумами в цепях передатчика или пульсациями питающего напряжения.

Точность метода исчезающей несущей намного выше метода частотного детектора, поэтому он широко используется при первичной настройке и регулировке передатчиков, калибровке генераторов.

9.4. Требования к технике безопасности

1. Перед включением в сеть приборов проверить целостность сетевых шнуров.

2. Заземлить приборы.

9.5. Задание на выполнение лр

1. Измерить девиацию частоты высокочастотного сигнала методом исчезающей несущей.

2. Исследовать зависимости девиации от параметров модулирующего сигнала.

9.6. Порядок выполнения работы

1. По описаниям к приборам ознакомиться с расположением органов управления и их назначением.

2. Собрать схему измерения (рис. 9.2).

3. Включить приборы в сеть и дать им прогреться в течение 15 мин.

4. На цифровом генераторе Rigol DG1022 установить частоту 5 МГц и режим частотной модуляции.

5. Настроить селективный микровольтметр DMS-4 на частоту 5 МГц. Ввести максимальное ослабление.

6. Регулируя выходное напряжение генератора Rigol DG1022, добиться максимального отклонения стрелки индикатора селективного микровольтметра DMS-4.

7. Установить на генераторе Г3-102 частоту 10 к Гц.

8. Плавно увеличивая амплитуду сигнала Г3-102, добиться нулевого показания индикатора милливольтметра. Для уточнения результата при приближении стрелки к нулю увеличить чувствительность милливольтметра с помощью переключателя дБ.

9. Снять значения U_f1 генератора Г3-102, соответствующее первому корню функции Бесселя, и занести его в табл. 9.1.

10. Продолжая увеличивать напряжение сигнала с Г3-102, получить 5 – 7 корней и также занести их в табл. 9.1.

11. Установить на ГНЧ значения 15, 30, 60 кГц и повторить измерения. Полученные при этом значения занести в табл. 9.1.

12. Построить графики Δf = Δf (U_F) для разных F.

Таблица 9.1

F, кГц	f0, МГц	UF, B	mf	f, кГц
10	5		2,4 5,52 8,65 11,79 14,93 18,07 21,21 24,35 27,49
15	5		2,4 и т. д.
30	5		2,4 и т. д.
60	5		2,4 и т. д.

9.7. Требования к содержанию и оформлению отчета

Отчет оформляется в соответствии и требованиями СТО ИрГТУ.005-2009 и СТО ИрГТУ 027-2009.

Отчет должен содержать:

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Результаты измерений.

4. Графики зависимости Δf = Δf (U_F).

5. Выводы.

9.8. Контрольные вопросы и задания

1. Назовите параметры частотно модулированного сигнала.

2. Опишите метод частотного детектора.

3. Какова идея метода исчезающей несущей?

4. Опишите методику измерения девиации частоты методом исчезающей несущей.

5. Зависит ли девиация от амплитуды напряжения и частоты моделирующего сигнала?

Лабораторная работа № 10

Определение КСВ панорамным методом

Цель работы: изучение основ измерения коэффициента стоячей волны панорамным методом.

Приборы и оборудование: измеритель КСВН панорамный РК2-47, индикатор КСВН и ослабления Я2Р-67, измеряемый образец.

10.1. Основные понятия

Одновременное существование в линии передачи двух волн - падающей и отраженной, которые в разных точках линии обладают различными фазовыми сдвигами, приводит к тому, что результирующее колебание изменяет свою амплитуду и начальную фазу от точки к точке, т.е. имеет место интерференция падающей и отраженной волн.

Рассмотрим линию передачи без потерь. Изменение комплексной амплитуды результирующего колебания напряжения можно представить в виде:

, (10.1)

где – коэффициент отражения от нагрузки, равный

, (10.2)

где индекс 0 соответствует точке подключения нагрузки.

Подставляя (10.2) в (10.1) после несложных преобразований получим:

. (10.3)

Для амплитуды результирующего тока

,

где – волновое сопротивление.

Вводя комплексную амплитуду тока падающей волны на нагрузке

, получим:

. (10.4)

Из (10.3) и (10.4) видно, что амплитуды напряжения и тока – периодические функции продольной координаты; период . Амплитуды напряжений и токов колеблются от до . Если в каком-либо сечении линии наблюдается максимум напряжения, то здесь же будет минимум тока, и наоборот.

Выражения (10.3) и (10.4) описывают режим распространения волны в лини передачи (рис. 10.1).

Чисто стоячие волны возникают при (потоки мощности падающей и отраженной волн равны и противоположно направлены). Случай, когда называют режимом смешанных волн. При осуществляется режим бегущей волны.

М аксимумы в стоячей волне обычно называют пучностями, минимумы – узлами. Степень неравномерности графика результирующей амплитуды зависит только от величины модуля коэффициента отражения. Фазовый угол определяет координаты узлов и пучностей. Минимум вблизи узла выражен более резко, чем максимум вблизи пучности.

Для количественного описания степени выраженности стоячей волны вводят коэффициент стоячей волны k_c, равный отношению амплитуды напряжения (или тока) в пучности стоячей волны к амплитуде, соответствующей величины в узле:

.

Для исчерпывающего описания волновой системы достаточно изучить закон распределения амплитуды напряжения, так как распределение амплитуды силы тока повторяет распределение амплитуды напряжения со сдвигом на .

Режим согласования

Если , то отражение от нагрузки отсутствует, т.е. . Согласно (9.1) амплитуда напряжения во всех точках линии без потерь одинакова и равна амплитуде падающей волны .

Режим короткого замыкания

В этом режиме  = ±1, т.е. = 1 и _н=180. Подставив в (10.3), получим:

.

Концу линии соответствует узел напряжения, последующие узлы располагаются через , .

Режим холостого хода

При холостом ходе Подставив в (10.3), получим:

.

В отличие от предыдущего случая, на конце линии – пучность стоячей волны напряжения (k_c=).