Контрольные вопросы:

1. Чему равен коэффициент амплитудной модуляции?

2. Определение коэффициента амплитудной модуляции осциллографическими методами.

3. Поясните метод двойного детектирования.

Раздел 6 Измерение характеристик, электромеханических цепей.

Тема 6.1. Измерение амплитудно-частотных характеристик

6.1.1 Общие сведения

В радиотехнике широкое распространение получили линейные четырехполюсники, важной характеристикой которых является частотный коэффициент передачи (чаще просто коэффициент передачи). Коэффициент передачи цепи определяют как отношение комплексных амплитуд выходного U_вых(jω) = U_вых и входного U_вх(jω) = U_вх гармонических напряжений одной частоты ω:

(6.1)

Модуль коэффициента |К(ω)| = К(ω) называют амплитуде частотной характеристикой (АЧХ); аргумент cp(co) - фазочастотной характеристикой (ФЧХ) четырехполюсника.

В области некоторой полосы частот отклик линейного четырехполюсника на входное воздействие начинает уменьшаться. В связи с этим используют понятие полосы пропускания (рабочей полосы) - область частот, где модуль коэффициента передачи К(ω) становится не менее своего максимального значения.

Полоса пропускания линейного четырехполюсника заключена в области от нижней ω _н до верхней ω_в частоты и поэтому ее ширина составляет Δω_о = ω_в - ω_н. При практических расчетах используют не круговую, а циклическую частоту f = ω /(2π). Тогда полов пропускания линейного четырехполюсника Δf_о = f_B – f_H, где f_B, - верхняя, а f _н - нижняя граничные циклические частоты.

Приборы для исследования АЧХ обычно позволяют снимать кривую зависимости амплитуды напряжения на выходе цепи от частоты синусоидального напряжения на входе при постоянной его амплитуде. При измерении ФЧХ определяют частотную зависимость разности фаз между синусоидальными напряжениями на выходе и входе исследуемого устройства.

6.1.2 Метод снятия ачх по точкам

Приборы для исследований АЧХ линейных цепей и устройств называют измерителями АЧХ. Их широко используют в лабораторных и производственных условиях для настройки и контроля радиоаппаратуры.

Структурная схема для измерения АЧХ линейных цепей приведена на рис. 6.1 а. Диапазонный генератор гармонических колебаний перестраивают в исследуемом диапазоне частот.

Ампллитудно-частотную характеристику удобно снимать с помощью цифрового вольтметра по точкам при последовательной настройке генератора на частоты f₁ ,f₂, f₃ и т.д. По результатам измерений графически строят искомую АЧХ (рис. 6.1,б).

Рисунок 6.1 К методу снятия АЧХ по точкам:

а - структурная схема; б - графическое построение АЧХ

Данный способ достаточно трудоемок. Кроме того, могут быть упущены изменения АЧХ в промежутках между точками измерений. Недостатки этого способа особенно заметны при настройке радиотехнических схем, когда после каждого изменения элементов схемы всю процедуру снятия АЧХ приходится повторять.

6.1.3 Панорамные измерители ачх

Широкое применение находят панорамные измерители АЧХ, с электронно-лучевым или современным дисплеем, построенные на основе генератора качающейся частоты и цифровой схемы управления и настройки. По принципу действия панорамные измерители близки к гетеродинным анализаторам спектра. Однако между этими приборами имеются и различия, связанные с тем, что анализаторы спектра служат для измерения параметров сигналов, а измерители АЧХ - для исследования характеристик цепей и устройств.

Структурная схема панорамного измерителя АЧХ приведена на рис. 6.3. Основой прибора является генератор качающейся частоты, создающий высокочастотное напряжение с периодически меняющейся частотой. Закон изменения частоты определяется формой модулирующего напряжения, в качестве которого используют пилообразное напряжение развертки. Огибающая напряжения на выходе цепи повторяет форму АЧХ. Если это напряжение подать на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ, то на экране появится изображение АЧХ.

Напряжение на индикатор можно подавать непосредственно с выхода исследуемой цепи - режим первый, или после детектора и усилителя низкой частоты - режим второй (переключатель на рис. 6.3 в положениях 1 или 2). Соответствующие изображения на экране дисплея приведены на рис. 6.4. Первый режим применяют в тех случаях, когда напряжение на

Рисунок 6.3 Структурная схема измерителя АЧХ

выходе линейной цепи имеет достаточно большую амплитуду. При этом устраняют ошибки, связанные с нелинейностью характеристики детектора и неравномерностью АЧХ усилителя низкой частоты. Второй режим используют при исследовании четырехполюсников с малым коэффициентом усиления. Показанная на рис. 6.4 горизонтальная линия прочерчивается

Рисунок 6.4 Изображения АЧХ на экране индикатора

Автоматически во время обратного хода луча. Генератор качающейся частоты на это время запирают напряжением генератора развертки.

Применяемые измерители АЧХ линейных цепей кроме элементов, показанных на рис. 6.3, имеют ряд дополнительных устройств, повышающих точность воспроизведения исследуемых АЧХ на экране дисплея и улучшающих ряд других свойств прибора. Назначение этих устройств нетрудно пояснить на примере структурной схемы панорамного измерителя АЧХ (рис. 6.5).

Согласно принципу действия измерителя АЧХ, отклонение луча дисплея по горизонтали должно быть пропорционально частотe, т.е. необходимо обеспечить линейную зависимость между

Рис. 6.5 Структурная схема панорамного измерителя АЧХ

мгновенными значениями напряжения развертки и частоты ГKЧ. Отклонения от линейной зависимости может привести к неравномерности частотного масштаба на экране прибора и к искажениям формы исследуемых АЧХ. Для устранения недостатка, в измеритель АЧХ введена схема линеаризации модуляционной характеристики ГКЧ. Однако качание частоты может сопровождаться изменением амплитуды напряжения, что приведет к искажениям формы исследуемых АЧХ на экране дисплея. Поэтому в данном приборе предусмотрено устройство автоматической регулировки амплитуды (на рис. 6.5 не показано), стабилизирующее напряжение на выходе ГКЧ.

Чтобы изменить напряжение, подаваемое на исследуемую цепь, на выходе ГКЧ включен переменный калиброванный аттенюатор. Измерение частот в характерных точках исследуемых АЧХ производят с помощью генератора частотных меток. Как правило, метки формируют из нулевых биений, полученных смещением напряжения ГКЧ с напряжением, спектр которого содержит набор калибровочных частот. Усиленное напряжение меток подается на дисплей и образует частотную шкалу на экране прибора.