100 МГц
Компаратор
Пристрої
атестації
ВимірювачКГ законуАМ Контрольний
вимірювач АМ Вимірювач
Компаратор
Керувальний обчислювальний
пристрій
Рис.
8.7. Структурна схема ДЕ одиниці коефіцієнта
АМ
Передача розміру одиниці коефіцієнта АМ робочим еталонам (які також є джерелами АМ сигналів) здійснюється за допомогою компаратора, на який почергово подаються сигнали від державного і робочого еталонів. При повірці модулометрів (приймачів сигналу) еталонний сигнал подається безпосередньо на їхній вхід, минаючи компаратор, тобто повірка відбувається методом прямого вимірювання.
До складу засобів атестації еталона входять додатковий вимірювач коефіцієнта АМ, у якому реалізується контрольний незалежний метод вимірювання середнього значення коефіцієнта АМ, а також пристрої для атестації АМ сигналів еталона по КГ і амплітудних шумах. Керування роботою еталона й обробка результатів здійснюються за допомогою керувально-обчислювального пристрою.
Джерелами похибок відтворення коефіцієнта АМ є:
нелінійні спотворення огинаючої АМ сигналу;
паразитна АМ шумового характеру;
неточність
установлення
= 100 %;
похибка прецизійного подільника модулюючої напруги;
спотворення АМ сигналу в перетворювачах частоти.
При використанні компаратора додається також похибка останнього, яка носить, в основному, випадковий характер.
Державний еталон (рис. 8.9) має такі метрологічні характеристики:
діапазон несучих частот 0,01 – 500 МГц;
діапазон модулюючих частот 0,02 − 200 кГц;
діапазон значень коефіцієнта АМ 0,1 – 100 %;
НСП
(
) (1–2)·10-3;
СКВ
(
) 3·10-4.
Як робочі еталони використовуються зразкові установки, що являють собою, як і ДЕ, джерела АМ сигналів із внутрішнім калібруванням їхнього коефіцієнта АМ.
Рис. 8.9. Державний
еталон одиниці коефіцієнта АМ
8.4 Еталон одиниці девіації частоти частотно-модульованих коливань
Еталон призначений для атестації робочих еталонів і перевірки найбільш точних робочих девіометрів. Являє собою комплекс засобів вимірювань, здатний відтворювати, зберігати і передавати калібровані значення девіації частоти ЧМ коливань у необхідному діапазоні несучих і модулюючих частот.
8.4.1 Параметри сигналу з кутовою модуляцією
Сигнал з кутовою модуляцією (КМ) у загальному випадку має вигляд
,
де
– амплітуда, прийнята постійною;
– несуча частота (частота у відсутності
модуляції);
–миттєва
частота;
і
– закони зміни (модуляції) частоти і
фази відповідно;
.
При
періодичній КМ середня частота за період
модулюючого сигналу
буде (рис. 8.10)
.
Рис. 8.10. Закон зміни частоти сигналу з КМ у функції часу
Середньоквадратичне
значення девіації частоти за період
.
(8.11)
Екстремальні значення кутової частоти сигналу рівні
(8.12)
де
і
називають кутовими девіаціями частоти
(ДЧ) “вверх” і “вниз” відповідно.
Якщо
значенням
і
відповідають
моменти часу
і
(рис. 8.10), то величини
і
є девіації фази “вверх” і “вниз”.
У випадку гармонічної КМ миттєва частота сигналу
і
,
де
-девіація
частоти;
(8.13)
− індекс
модуляції,
що дорівнює девіації
фази
.
Як
і при АМ, у випадку квазігармонічної
кутової модуляції зі спотвореним законом
(рис. 8.10) оперують поняттями парціальних
девіацій частоти
(девіацій фази
),
а для оцінки нелінійних спотворень
закону КМ використовують коефіцієнт
гармонік. Так, для сигналу зі спотвореною
КМ
вирази для миттєвої частоти, девіацій частоти і девіацій фази мають вигляд
;
;
;
;
.
Коефіцієнт гармонік визначається формулою
,
(8.14)
де
– парціальні коефіцієнти
-ї
гармоніки.
Крім
корисної кутової модуляції реальний
сигнал завжди супроводжується паразитною
КМ флуктуаційного (шумового) характеру,
що може нормуватися у формі паразитної
девіації частоти (частотного шуму) у
смузі частот від
до
:
,
Гц (8.15)
або паразитної девіації фази (фазового шуму)
,
рад, (8.16)
де
і
– спектральна густина потужності
флуктуацій частоти
і фази
відповідно.
Частотний (фазовий) шум є абсолютною похибкою відтворення корисної девіації частоти (девіації фази).
Оскільки на практиці з двох різновидів КМ частіше застосовується частотна модуляція, ніж фазова, то більш доцільно створювати еталон основного параметра частотної модуляції – девіації частоти.