2. Измерение нелинейных искажений по комбинационным частотам

При малых значениях нелинейных искажений (менее 1%) начинают сказываться собственные нелинейности измерительного генератора и измерительных приборов, которые определяют разрешающую способность измерений. В этом случае используется комбинационный метод, позволяющий снять требование малости собственных нелинейных искажений измерительной аппаратуры. Суть метода состоит в расчете К_г по результатам измерений комбинационных искажений.

При подаче на вход исследуемого объекта ИО сигнала в виде суммы двух гармонических составляющих (рис.35) и на выходе, кроме составляющих с теми же частотами и их гармоник с частотами nf₁ и nf₂ (n≥2), появляются также комбинационные составляющие с частотами  kf₁  mf₂ (k,m≥1).

Коэффициент комбинационных искажений для каждой комбинационной составляющей определяется при равенстве амплитуд сигналов измерительных генераторов Г₁ и Г₂ по формуле , где - амплитуда -ой составляющей выходного сигнала ( = k  m). Используя анализатор спектра или перестраивая селективный вольтметр СВ, можно измерить , , а также .

Коэффициент гармоник вычисляется по результатам измерений комбинационных составляющих и их гармоник по формуле

.

3. Статистический метод измерения нелинейных искажений

Этот метод позволяет наиболее полно охарактеризовать нелинейные свойства объекта в условиях максимально приближенных к рабочим. В качестве источника сигнала используется низкочастотный генератор шума ГШ (рис.36) с равномерным спектром в диапазоне рабочих частот исследуемого объекта f_макс - f_мин.

Рис.36.

Напряжение шума подается на режекторный фильтр РФ, с помощью которого из спектра входного сигнала вырезается узкая полоса составляющих сигнала, расположенных вокруг его средней частоты f_ср.ф полосы пропускания.

На выходе исследуемого объекта ИО в этой полосе появляются составляющие выходного сигнала, являющиеся продуктами нелинейности. Напряжение этих составляющих U_fср.ф измеряют селективным вольтметром СВ, настроенным на частоту f_ср.ф. Напряжение полного сигнала U_пс на выходе ИО измеряют широкополосным среднеквадратическим вольтметром СВ. Значение нелинейности, измеренной статистическим методом определяется по формуле

.

С помощью набора РФ с различными частотами настройки можно построить зависимость

во всем диапазоне рабочих частот ИО.

VIII. Измерение частоты и интервалов времени

Развитие многих направлений науки и техники определяется достигнутой точностью измерения частоты и времени. Из семи основных физических величин эталоны времени и частоты являются самыми точными. В настоящее время Государственный первичный эталон времени и частоты обеспечивает воспроизведение секунды и герца со среднеквадратической погрешностью не более 10^-13.

Особенность частоты состоит в том, что ее эталонное значение может быть передано на рабочее место, минуя промежуточные этапы передачи размера частоты. Для этого используются каналы радиовещания и телевидения. Приборы для сличения частот в настоящее время выполняются в виде приборов общего применения. С помощью этих приборов осуществляется начальная установка и синхронизация всех часовых систем по сигналам эталонных частот и сигналам точного времени, передаваемым радиостанциями Государственной метрологической службы РФ.

Используемые в радиотехнике частоты, простираются от 10^-3 до 10¹²Гц и более. Их условно можно разделить на

• низкочастотные (инфразвуковые)- менее 20Гц

• звуковые частоты 20Гц – 20кГц

• ультразвуковые 20кГц – 200кГц

• высокочастотные – более 200кГц

В настоящее время Международный консультативный комитет по радио (МККР) упорядочил разделение спектра частот, применяемых для радиосвязи, радиовещания, телевидения. Этот спектр разбит на 9 полос, внутри которых частоты меняются в 10 раз. Полосы обозначаются от 4 до 12. Например,

Номер полосы	Диапазон частот	Сокращенное обозначение
		по частотам	по длинам волн
4	3 – 30кГц	ОНЧ (VLF) - очень низкие	СДВ
5	30 – 300кГц	НЧ (LF) - низкие	ДВ
6	300 – 3000кГц	СЧ (MF) - средние	СВ
7	3-30МГц	ВЧ(HF) - высокие	КВ

В радиотехнике чаще всего измеряется частота, реже период и длина волны. Учитывая, что измерения частоты проводятся с наибольшей точностью, многие физические величины (напряжение, температура, давление и пр.) с помощью измерительных преобразователей превращаются в частотно-временные параметры.

Согласно ГОСТ15094 приборы для измерения частоты и времени относятся к группе Ч- и подразделяются на

Ч1 – установки для поверки измерителей частоты, воспроизведения образцовых частот, сличения частот сигналов

Ч2 – частотомеры резонансные

Ч3 – частотомеры электронно-счётные

Ч4 – частотомеры емкостные, гетеродинные, мостовые

Ч5 – преобразователи частоты сигнала

Ч6 – синтезаторы частоты, делители и умножители частоты

Ч7 – приёмники сигналов эталонных частот; компараторы частотные, фазовые, временные

Ч9 – преобразователи частоты

Приборы для измерения частоты СВЧ диапазона называют волномерами (т.к. они измеряют длину волны).

В зависимости от диапазона частот и требуемой точности используются следующие основные методы измерения:

• метод сравнения - осциллографический, гетеродинный (метод нулевых биений)

• конденсаторный

• резонансный

• метод дискретного счёта