
- •В.Г.Чуйко Радиоэлектронные измерения
- •Глава один. Введение.
- •1.1. Предмет радиоизмерений.
- •1.2. Устройства радиотехники и электроники как объекты измерений.
- •1.3. Цели радиоизмерений
- •1.4. Измерительные задачи на различных стадиях научно-производственного процесса.
- •Глава два. Измерения. Погрешности измерений.
- •2.1. Понятие “измерение”.
- •2.2. Классификация измерений. Результат измерения.
- •2.3. Погрешности измерений и их классификация.
- •2.4. Систематические погрешности
- •2.5. Способы уменьшения систематических погрешностей
- •2.6. Случайные погрешности измерений
- •2.7. Способы оценивания и выражения случайных погрешностей.
- •Глава три Средства и методы измерений.
- •3.1. Классификация средств измерений.
- •3.2. Погрешности средств измерений.
- •3.3. Методы измерений.
- •3.4. Условия измерений.
- •Глава четыре. Радиоизмерения.
- •4.1. Классификация радиоизмерений.
- •4.2. Некоторые особенности радиоизмерений.
- •4.3. Классификация радиоизмерительных приборов по измеряемым величинам.
- •4.4. Классификация радиоизмерительных приборов по их месту в производственном процессе и условиям эксплуатации.
- •4.5. Вопросы выбора универсальных рип. Технические требования к рип. Нормируемые характеристики.
- •Глава пять. Составные части радиоизмерительных приборов.
- •5.1. Меры физических величин в радиоизмерительных приборах.
- •5.1.1. Меры частоты.
- •5.1.2. Меры напряжения постоянного тока.
- •5.1.3. Меры сопротивления на постоянном токе.
- •5.1.4. Меры емкости.
- •5.1.5. Меры индуктивности.
- •5.1.6. Меры мощности шумового излучения.
- •5.1.7. Меры волнового сопротивления и коэффициента отражения.
- •5.2. Преобразователи величин в радиоизмерительных приборах.
- •5.2.1. Масштабные преобразователи.
- •Делители напряжения.
- •Измерительные усилители.
- •Измерительные трансформаторы напряжения и тока.
- •Делители мощности.
- •Измерительные аттенюаторы.
- •Резистивные коаксиальные аттенюаторы.
- •5.2.2. Устройства визуализации результатов измерений.
- •5.2.3. Аналого-цифровые преобразователи.
- •Ацп интервал времени - цифровой код.
- •Ацп постоянное напряжение - интервал времени - цифровой код.
- •Ацп постоянное напряжение-частота.
- •Ацп поразрядного уравновешивания.
- •5.2.4. Преобразователь мгновенных значений переменного напряжения в цифру.
- •5.2.5. Аналоговый преобразователь мгновенных напряжений - электронно-лучевая трубка.
- •Осциллографические электронно-лучевые трубки.
- •Запоминающие трубки.
- •5.2.6. Преобразователи переменного синусоидального напряжения в постоянное.
- •5.2.7. Преобразователи импульсных напряжений в постоянное - Амплитудный детектор.
- •5.2.8. Выпрямительный детектор среднеквадратического значения.
- •Термоэлектрический преобразователь среднеквадратического значения.
- •Частотные детекторы.
- •5.2.9. Преобразователи разности фаз в постоянное напряжение - фазовый детектор.
- •5.2.10. Преобразователь измерения частоты в постоянное напряжение - частотный детектор.
- •5.2.11. Преобразователи мощности свч в постоянное напряжение.
- •5.3 Обобщенная структурная схема радиоизмерительного прибора.
- •5.3.1. Структурная схема прямого преобразования.
- •5.3.2. Структурная схема уравновешивающего преобразования.
- •5.3.3. Структурные схемы реальных приборов.
- •Глава шесть Измерения напряжений.
- •6.1. Вольтметры.
- •6.1.1 Вольтметры амплитудных значений.
- •6.1.2. Вольтметры среднеквадратических значений.
- •6.1.3. Вольтметры средневыпрямленных значений.
- •Особенности цифровых вольтметров переменного напряжения.
- •6.1.4. Вольтметры импульсных напряжений.
- •Компенсационные импульсные вольтметры.
- •6.1.5. Измерения нелинейных искажений
- •6.1.6. Измерения мгновенных значений переменного напряжения.
- •Основные нормируемые метрологические характеристики осциллографа.
- •6.2. Измерения частоты.
- •6.2.1. Меры частоты.
- •6.2.2. Электронносчетный частотомер.
- •6.2.3. Метод сравнения.
- •6.2.4. Гетеродинный частотомер.
- •6.3 Измерения разности фаз.
- •6.3.1 Фазовращатели - меры фазового сдвига.
- •6.3.2 Устройства сравнения.
- •6.3.3 Осциллографические измерения фазового сдвига.
- •6.3.4. Компенсационный метод измерения фазового сдвига.
- •6.3.5. Измеритель фазового сдвига с преобразованием во временной интервал.
- •6.3.6. Цифровой фазометр.
- •6.3.7. Измерения фазового сдвига с гетеродинным преобразованием частоты.
- •Глава семь Измерения мощности свч и ослаблений на свч.
- •7.1. Измерения мощности при высоких и сверхвысоких частотах в закрытых трактах.
- •7.2. Принципы и методы измерений. Основные аксиомы.
- •Измерительные задачи.
- •Принципы измерений.Физические явления, процессы, которые используют для измерений мощности свч.
- •Методы измерений.
- •7.3. Виды конструктивного исполнения ваттметров свч.
- •Обобщенная схема теплового ваттметра свч поглощаемой мощности.
- •7.4 Калориметрические измерители мощности.
- •Конструкции поглотителей и нагревателей.
- •Конструкции поглотителей и нагревателей проточных калориметров.
- •Конструкции измерителей приращения температуры.
- •Дифференциальная схема калориметра.
- •Блоки измерительные калориметрических измерителей мощности.
- •Источники и составляющие погрешностей калориметрических измерителей мощности.
- •7.5 Термоэлектрические ваттметры.
- •Преобразователи термоэлектрических ваттметров.
- •Измерительные блоки термоэлектрических и калориметрических ваттметров.
- •Погрешности метода.
- •Достоинства и недостатки метода.
- •Метод вольтметра.
- •Диодные преобразователи и измерительные блоки ваттметров.
- •Погрешности метода.
- •Достоинства и недостатки метода.
- •7.6 Термисторные ваттметры свч.
- •Конструкция волноводного первичного преобразователя.
- •Первичные измерительные преобразователи.
- •Волноводные термисторные преобразователи.
- •Основные технические характеристики волноводных термисторных преобразователей, используемых в практике измерений.
- •Измерительные блоки термисторных ваттметров.
- •7.7 Измерения ослабления
- •Метод отношения мощностей
- •Гетеродинные измерители ослабления. Измерительный приемник
- •Глава восемь Измерения коэффициента отражения.
- •8.1Области применения.
- •8.2. Определение физической величины. Понятие неоднородности тракта передачи волны.
- •Определение коэффициента отражения как измеряемой величины.
- •8.3 Измерительные задачи.
- •8.4. Принципы и методы измерений ксвн. Принципы измерений.
- •Метод измерений ксвн с помощью измерительной линии.
- •Методика измерений ксвн
- •Сравнение с мерой.
- •Погрешности результата измерений, получаемого с помощью измерительной линии.
- •8.5. Принцип и метод измерений модуля коэффициента отражения.
- •Метод измерений модуля коэффициента отражения “по определению”.
- •Погрешности измерений модуля коэффициента отражения рефлектометром.
- •Конструкция рефлектометра.
- •8.6 Автоматизация измерений с помощью рефлектометра.
- •Что такое автоматизация. Цели автоматизации измерений.
- •Пути, способы автоматизации.
- •Устройства, необходимые для автоматизации радиоизмерений на свч.
- •8.7 Панорамный измеритель коэффициентов отражений и передачи на свч.
- •Глава девять Измерения шумов электронных устройств.
- •9.1 Измерительные задачи.
- •9.2. Принципы измерения мощности шумов.
- •9.3. Методы измерений.
- •9.4 Метод измерительного аттенюатора – нулевой метод.
- •9.5 Нулевой модуляционный метод измерения .
- •9.5 Автоматизированные измерители коэффициента шума.
- •Глава десять. Обеспечение единства измерений.
- •10.1. Государственная система обеспечения единства измерений.
- •10.2. Нормативная база гси.
- •10.3. Организационные основы гси. Государственная метрологическая служба.
- •10.4. Метрологический контроль и надзор.
- •6.5. Эталоны
- •10.6. Поверочные схемы. Поверка и калибровка.
- •10.7. Метрологические характеристики средств измерений.
- •10.7. Методики выполнения измерений. Назначение методики выполнения измерений
- •Содержание документа на мви
- •Метрологическая экспертиза и аттестация документа на мви.
- •Заключение
- •Содержание
Глава восемь Измерения коэффициента отражения.
8.1Области применения.
Измерения коэффициента отражения (КО) необходимы для контроля режима передачи энергии СВЧ электромагнитных колебаний в антенно-фидерных устройствах радиотехнических объектов. Конечная цель этих измерений состоит в обеспечении максимального использования располагаемой мощности генераторов для решения поставленных технических задач, для достижения максимальной чувствительности приемных устройств, а также для предотвращения пробоя высокочастотного тракта из-за возрастания напряженности электрического поля стоячих волн, возникающих из-за отражения.
Измерения КО широко применяются на всех стадиях научно-производственного процесса:
при экспериментальных научных исследованиях физических процессов и явлений, происходящих в компонентах, узлах, устройствах, антеннах, составных частях, системах и объектах радиотехники в целом;
при разработках и испытаниях образцов перечисленных изделий;
в серийном производстве при настройках и регулировках изделий и испытаниях готовой продукции;
при эксплуатации готовых изделий для контроля режимов его работ.
Нормы и требования к максимально допустимым значениям КО указывают в технической документации (паспорте, формуляре) на любое изделие СВЧ техники. Благодаря этому проектировщики, изготовители и пользователи изделий получают возможность оценить и на основе расчета предсказать режим передачи энергии объекта, состоящего из нескольких составных частей.
8.2. Определение физической величины. Понятие неоднородности тракта передачи волны.
Понятие коэффициента отражений применяют для волновых процессов передачи энергии акустических (продольных), и электромагнитных (поперечных) волн. Следовательно, указание численных значений коэффициентов отражения всегда должно сопровождаться указанием о частоте колебаний или длине волны.
В бесконечной, однородной, изотропной среде, свойства которой неизменны по всем направлениям и на любых расстояниях от источника, отражений не бывает. Отражения появляются, когда есть неоднородности в среде. Неоднородности среды распространения волны - это источник отражений. Неоднородности всегда локализованы в пространстве в том смысле, что есть возможность указать их координату в любой момент времени. Поэтому численное значение коэффициента отражения, как величины, которую необходимо измерить, всегда указывают для определенной координаты в пространстве. Обычно указывают расстояние от источника колебаний. Если волновой процесс в устройстве или объекте можно описать телеграфными управлениями для длинной линии с генератором и нагрузкой, то указывают и расстояние до нагрузки. Если же речь идет об устройстве, имеющем вход для электромагнитной энергии, и выход, то обычно значения коэффициента отражения указывают для плоскости входа и (или) выхода.
Само понятие “неоднородность” предполагает, что какое-то свойство среды, в которой распространяется волна, изменяется. Поэтому всегда приходится указывать о какой неоднородности идет речь, то есть “неоднородность по сравнению с чем?” В инженерной практике измеряются неоднородности относительно трех стандартизованных сред распространения электромагнитных волн:
свободного пространства;
волноводов прямоугольного сечения;
коаксиальных трактов.
Например,
в свободном пространстве - в атмосфере
Земли - неоднородностями являются
ионосферный
слой,
тучи, различные летающие объекты -
радиолокационные цели, а также сооружения,
здания и т. п. предметы. Простейший пример
такой неоднородности - это гладкая
поверхность Земли - почва, вода в водоеме
в виде плоскости раздела двух сред с
различными значениями диэлектрической
и магнитной проводимости ε,
и активными потерями, характеризуемыми
значением
.
В закрытых неизлучающих передающих линиях можно говорить о неоднородности в волноводе (полом прямоугольном или круглом, коаксиальном, полосковой линии симметричной или несимметричной) определенного поперечного сечения, в котором распространяется вполне определенный тип электромагнитной волны. Поскольку волноводы могли бы иметь бесконечное число вариантов изготовления, а это в инженерной практике недопустимо (никто друг с другом не соединится), то измерительная техника разрабатывается только для определенного набора волноводов со стандартизованными в международных стандартах поперечными сечениями. Поэтому производятся серийно средства измерений коэффициентов отражения только для неоднородностей в идеальных, однородных бесконечных волноводах стандартизованных поперечных размеров с определенным волновым сопротивлением. Простейшие примеры неоднородности волноводного тракта - изгибы вдоль оси распространения волн, изменение размеров поперечного сечения, изменения ε, , заполнения - различные диэлектрические пробки, отверстия в стенках и тому подобные нарушения однородности. Важно понять, что в определенной плоскости расположения неоднородности возникают отражения, которые характеризуются численными значениями безразмерной величины - коэффициента отражения, которую необходимо измерять.