Теоретическое обоснование

В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. Начав с воспроизведения опытов Герца, он затем использовал более надежный и чувствительный способ регистрации электромагнитных волн.

В качестве "детали", непосредственно "чувствующей" электромагнитные волны, А.С. Попов применил когерер (от лат. -"когеренция" - "сцепление"). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлический порошок. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает. Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его.

Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимого для осуществления беспроволочной связи, АС. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал "легкую встряску", сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов одни из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник А.С. Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А.С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

7 мая 1895г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А.С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая стал днем рождения радио. Ныне он ежегодно отмечается в нашей стране.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

1. Технические характеристики

1.1. Портативный частотомер cub

CUB предназначен для измерения частоты электрических и радиосигналов, поиска подслушивающих устройств. Обладает гораздо большей чувствительностью, чем обычные частотомеры, в особенности на радиочастотах. Для измерения внутрисхемных частот генераторов и измерений в контрольных точках используется усилитель с входным сопротивлением 1 МОм и зондом для непосредственного подключения.

Частотомер CUB в настоящее время является одним из самых дешевых приборов для измерения частот радиопередающих устройств в диапазоне от 1 до 2800 МГц. Несмотря на это, в его схему заложены все основные функции, которые присутствуют в более дорогих моделях; предварительная цифровая фильтрация и режим автозахвата частоты. Это позволяет решать с помощью данного частотомера широкий круг задач для измерения и тестирования радиопередающих устройств.

Для уменьшения ложных отсчетов, микропроцессор осуществляет цифровую фильтрацию сигналов. Встроенное программное обеспечение проверяет приходящие сигналы на стабильность и когерентность и только при этих условиях отсчет будет выдан пользователю. Встроенная память позволяет сохранять последние три частоты для их последующей проверки. Счетчик оборудован асинхронным последовательным интерфейсом, позволяющим подключать устройство к персональному компьютеру для записи частотной информации. Использование конвертера уровней модели СХ12 позволяет подключать счетчик непосредственно к последовательному порту персонального компьютера. Для протоколирования времени и даты записанных частот следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Особенности: цифровая фильтрация позволяет снизить влияние случайных шумов и флуктуаций на показания счетчика без потери его чувствительности или уменьшения дальности приема; автоматический цифровой захват блокирует дисплей на первом, прошедшем через фильтр значении; порт для цифровой связи позволяет протоколировать данные на персональном компьютере с использованием конвертера модели СХ12 RS-232С и программного обеспечения; 10-ти цифровой жидкокристаллический дисплей с подсветкой для оптимальной видимости при любых условиях освещения; высокое быстродействие, обеспечивающее непосредственный отсчет частоты 250 МГц с разрешением 1 Гц в секунду; 10 значений времени от 100 мкс до 10 сек. с промежутком между измерениями 13 мс; усилители с высоким сопротивлением и сопротивлением 50 Ом, перекрывающие весь диапазон рабочих частот; сверхчувствительный 16-и сегментный индикатор величины сигнала радиочастоты действует независимо от счетчика.

Таблица 5.1 – Основные технические характеристики портативный частотомер CUB

Диапазон частот:	1 ~ 2800 МГц
Входное сопротивление:	50 Ом, BNC
Макс. входной сигнал:	+15 dBм, (50 мВт)
Чувствительность:	< 15 мВ @ 10 МГц; < 3 мВ @ 27 МГц; < 6 мВ @ 150 МГц; < 5 мВ @ 450 МГц;	< 5 мВ @ 800 МГц; < 5 мВ @ 1 ГГц; < 25 мВ @ 2 ГГц; < 100 мВ @ 2.4 ГГц
Дисплей:	ЖKИ, 9 цифр, разряд батарей, захват сигнала
Питание:	Внутренние 4 Ni-Cd аккумулятора AA, 6В, 850 мА
Время зарядки аккумулятора:	12 часов
Время непрерывной работы:	10 часов
Kорпус:	Металлический с защитным покрытием
Габариты:	94х70х30 мм

Цифровой фильтр:

Частотомер может работать в двух режимах; непрерывного счета, когда происходит постоянное измерение частоты сигналов, и режиме автозахвата "CAPTURE", c предварительной цифровой обработкой сигнала. Цифровой фильтр реализован на базе внутреннего микропроцессора и позволяет оценивать сигнал на когерентность, игнорируя любые электромагнитные наводки и побочные излучения от электронной аппаратуры, которые учитываются в режиме непрерывного счета.

Таким образом, в режиме "CAPTURE", частотомер захватывает ‘действительный’ сигнал и отображает на дисплее реальную частоту. После захвата сигнала, частота сохраняется на дисплее до тех пор, пока частотомер не будет повторно установлен в режим автозахвата.

Точность измерений:

Точность частотомера зависит от периода измерения (см. таблицу характеристик). CUB имеет 8 значений скорости счета (пять в диапазоне до 250 МГц и три в диапазоне до 2.8 МГц). При скорости счета 1 сек в диапазоне 250 МГц точность измерения составляет 1 Гц, а в диапазоне 2.8 МГц – 100 Гц при периоде измерения 0,64 сек. Такая точность достаточна для любых практических измерений частот радиопередающих устройств.

Высокая чувствительность:

Рабочий диапазон разбит на два отрезка; ~ 250 МГц и 250 ~ 2800 МГц. Такое разделение позволило оптимизировать входные усилители и обеспечить максимальную чувствительность частотомера для захвата и измерения даже слабых по мощности радиосигналов на максимальном расстоянии во всем диапазоне. При правильно выбранной антенне, в режиме автозахвата частотомер способен регистрировать и измерять частоты радиомикрофонов с мощностью излучения 2–5 мВт на расстоянии в несколько метров. Частота радиостанции мощностью 5 Вт может быть измерена на расстоянии 25–30 метров.

Аксессуары:

В стандартной поставке частотомер антеннами не комплектуется. В качестве универсальной антенны, обеспечивающей приемлемую работу во всем рабочем диапазоне, рекомендуется использовать телескопическую антенну ТА100S. Для измерения частоты источника радиосигнала на максимальном расстоянии рекомендуется применять антенну на нужный диапазон. Фирма Optoelectronics предлагает широкий выбор антенн и фильтров на различные частотные диапазоны.