книги из ГПНТБ / Розов В.М. Измерения и контроль в однополосном радиооборудовании

ния основного тона к среднеквадратичной сумме всех составляю­ щих и есть искомое отношение сигнал/фон.

Напряжение шума можно также измерять обычным вольтмет­ ром V, но при этом применять фильтр верхних частот с граничной частотой 200 Гц и крутизной спада характеристики коэффициента передачи не менее 20 дБ на октаву. Описанным методом измеря­ ется суммарный уровень шума передатчика и измерительного уст­ ройства. Для уменьшения ошибки измерения отношение сигнал/шум измерительного устройства должно быть более 65—70 дБ.

рений передатчик настраивают на номинальную мощность при по­ даче на его вход одного тона частотой Кнч, например, 1000 Гц. По выходному уровню тона калибруют вольтметр шумомера стойки.

Снимают напряжение частоты Fm и включают 100-'процентное напряжение несущей частоты. Уровень фона (шума) отсчитывают по шкале вольтметра. Для раздельного измерения уровня фона и шума применяют фильтры нижних и верхних частот с характери­ стиками, указанными в предыдущем примере.

Можно предложить неоколыко отличный метод измерения с домощью стойки СК2-1. Передатчик модулируется тоном частоты Fn4 с уровнем 0,5 от номинального. Напряжение несущей частоты ус­ танавливается равным 50% номинального. Измерения уровней фо­ на и шума проводят обычным методом. К показаниям вольтметра шумомера необходимо прибавить 6 дБ.

Измерение уровня фона и шума вч устройств проводят по опи­ санному уже методу с некоторыми отступлениями, а именно: изме­ рения проводят на выходе возбудителя, причем после калибровки измерительного устройства по напряжению одного тона частоты Fm напряжение тона снимается и производится отсчет показаний вольтметра. Для измерения отношений сигнал/шум и сигнал/фон в приемных устройствах можно использовать методику, описанную выше для передатчиков.

Следует лишь отметить, что измерения желательно проводить при нескольких уровнях входного вч сигнала (равном чувствитель­ ности приемника, а также в 10 и 100 раз выше). Уровень выход­ ного сигнала регулятором усиления поддерживается постоянным.

111

Полученные результаты позволяют судить о месте возникновения шумов и фона.

200 Гц и крутизной спада характеристики коэффициента передачи не менее 20 дБ на октаву (рис. 4.406).

4.11. Измерение частоты

Когда говорят об измерении рабочих частот применительно к возбудителям передатчиков и синтезаторам приемников, то при этом часто подразумевают измерение таких параметров, как не­ точность установки частоты и ее стабильность.

В настоящее время вопросы измерения частоты являются наи­ более проработанными как в методологическом, так и в аппа­ ратурном аспектах. В Советском Союзе введен ГОСТ на парамет­ ры стабильных генераторов и их измерение ![11].

Для измерения частотных параметров в передатчиках и при­ емниках можно воспользоваться структурной схемой рис. 4.41.

Параметры частоты измеряются либо на выходе возбудителя или синтезатора приемника, либо на выходе передатчика.

Связь чаетотоиэмерительвого устройства с пе­ редатчиком осуществляет­ ся с помощью элементов связи или приемного уст­ ройства прямого уси­ ления.

Для измерения опор­ ных частот 'Синтезатора (приемника или передат­ чика) можно рекомендо­

вать структур1ную схему Рис. 4.41

Л12

Измерение параметров однополосных радиопередатчиков

В этой главе приведены методы измерения (и их варианты) специфических параметров однополосных пе­ редатчиков: выходной мощности, занимаемой полосы частот, уровня побочных искажений, кпд и др. Рассмот­ рены также методы измерения отдельных элементов ра­ диопередающего тракта: параметров входных ограничи­ телей, кбв аитенных фидеров.

Применительно к тем передатчикам, которые, кро­ ме однополосного режима, могут работать в режимах Al, FI. F4 и F6, кратко изложены методы измерения параметров радиопередатчиков, работающих в указан­ ных режимах.

5.1. Измерение мощности и кпд радиопередатчика и кбв фидера

Как уже указывалось выше, высокочастотную колебательную'

Измерение мощности однополосного радиопередатчика может быть проведено по 100-процентной несущей (пилот-сигналу), по одному тону, поданному на один из каналов (входов), или по двум тонам, поданным на один или оба канала.

Непосредственное измерение пиковой мощности радиопередат­ чика не всегда возможно. Эту мощность для идеального (совер­ шенно линейного) передатчика можно рассчитать на основании результатов измерений средней мощности по двум тонам, по мощ­ ности на несущей частоте или по мощности для одного тона (табл. 2.1). Погрешность определения пиковой мощности расчетным ме­ тодом, т. е. разность между фактической пиковой мощностью и вы­ численной зависит, главным образом, от степени нелинейности реального передатчика. При измерениях следует учитывать, что нелинейность характеристики передатчика сильно зависит от его загрузки. Следовательно, для получения практически достоверных результатов следует загрузку передатчика осуществлять в реко­ мендованных техническими условиями пределах. Другими слова­ ми, при измерениях рекомендуется ограничить пиковую мощность, до значений номинальной пиковой мощности.

Измерение пиковой мощности передатчика (Рти<) можно про­ вести по структурной схеме рис. 5.1. На вход передатчика подает­ ся синусоидальное напряжение одного тона с таким уровнем, что­

■ 114

ность измеряют или измерителем мощности ИМ, или калоримет­ рическим методом (описанным ниже). Пиковое напряжение НП1т, получающееся при этом, измеряют по осциллографу, калиброван­ ному для выходных напряжений передатчика. Затем на вход пе­

редатчика вместо напряжения одного тона подают синусоидаль­ ные напряжения двух тонов (от генераторов звуковой частоты Г[ и Го), амплитуды которых устанавливают таким образом, чтобы величина наибольшей комбинационной составляющей соответст­ вовала бы допустимому уровню. При этом амплитуды колебаний основных тонов на входе передатчика поддерживаются равными. Пиковое значение напряжения на выходе передатчика UU2т изме­ ряют по осциллографу. Выходную пиковую мощность определяют по формуле

Рпик—(и п2т/ип\т)2Р it-

Измерение пиковой мощности при полной несущей производит­ ся в том же порядке, что и в предыдущем случае, только мощ­ ность при одном тональном сигнале заменяется средней мощно­ стью несущей частоты (Рсриес), а пиковое напряжение одного то­ на — амплитудной несущей (Umнес). Тогда пиковая мощность оп­ ределяется из выражения

Р пик— ( Нп2т/£/?п нес) ~Рср нес-

При амплитудах испытательных сигналов, равных амплитуде несущей Un]r = Uni-T =)Umuec, последняя формула упрощается:

Ртж=2Р ср нес-

В однополосном радиопередатчике критерием допустимой не­ линейности является коэффициент нелинейных комбинационных искажений, определяемый обычно методом двух синусоидальных колебаний. Поэтому предпочтительно измерение средней мощности

115

радиопередатчика проводить по двум испытательным синусоидаль­ ным сигналам, так как в этом случае можно непосредственно оп­ ределить пиковую и среднюю мощности передатчика и легко про­ извести регулировку необходимых входных уровней до получения приемлемого значения коэффициента нелинейных комбинационных искажений.

Измерение можно проводить несколькими методами: калори­ метрическим, с использованием фидерного киловаттметра, с по­ мощью направленного ответвителя. Кратко рассмотрим каждый метод. ,

Рис. 5.2

эквиваленту антенны ЭА, охлаждаемому проточной водой. После включения передатчика и его настройки измеряются скорость про­ текания воды и разность температуры до и после ЭА. Мощность в киловаттах рассчитывают по формуле

Р = 4 , 1 8 К в Л / ,

где Кв — скорость протекания воды через водоохлаждаемые сопро­ тивления (эквивалент) в литрах за секунду; A t — перепад темпе­ ратур воды, определяемый как разность между температурой вхо­ дящей воды (^i) или температурой начальной воды (too) до вклю­ чения передатчика и установившейся температурой (7гу) воды пос­ ле включения передатчика.

Скорость протекания воды определяется с помощью водомера и секундомера. Как показывают практические измерения, необхо­ димый расход воды срставляет примерно 1 л в секунду на 1 кВт измеряемой мощности. В случае непостоянства температуры вхо­ дящей воды необходимо принимать во внимание показания термо­

116

метра /) и определять At как разность между показаниями термо­ метров in и I].

Порядок измерений следующий. После установления необходи­ мого давления воды по манометру и определения скорости воды в л/с отсчитывают температуру воды too- Включа.ют передатчик. На вход передатчика подается напряжение двух синусоидальных колебаний от Г, и Г2 и производится измерение коэффициента не­ линейных комбинационных искажений прибором ИНКИ. Необхо­ димо, чтобы величина его находилась в пределах нормы. В случае отклонения от нормы при исправном передатчике регулируют вход­ ное напряжение для достижения нормы. Затем отсчитывают тем­ пературу toу, определяют перепад температур и по ф-ле (5.1) рас­ считывают мощность, выделенную ЭА.

Для, облегчения отсчета по термометру и уменьшения погреш­ ности необходимо, чтобы перепад температур воды составлял не менее 1,5—2°. Максимальная относительная погрешность измере­ ния мощности определяется формулой

ность измерения от изменения величины сопротивления на вч. Об­ щая погрешность измерения составляет 7—10%.

По структурной схеме рис. 5.2 можно также проводить градуи­ ровку (проверку) эквивалента антенны или измерение вч мощно­ сти методом замещения по постоянному пли переменному току. В этом случае после установления температуры (toу) передатчик выключают, а к ЭА подключают переключателем П1 источник на­ пряжения постоянного тока (переменного тока) и, регулируя его' напряжение, добиваются тех же показаний термометра. Величина мощности определяется расчетом по показаниям точных прибо­ ров — вольтметра и амперметра (P=UI). Погрешность измере­ ния при этом может быть снижена до 3—5%.

И з м е р е н и е м о щ н о с т и ф и д е р н ы м к и л о в а т т м е т- р о м. Принцип действия фидерного киловаттметра, структурная схема которого показана на рис. 5.3, основан на перемножении на­ пряжений, пропорциональных напряжению и току в фидере, с сох­ ранением их фазовых соотношений (2, 3, 4].

Спомощью трансформаторов тока (Tpi и Тр2) на нагрузочных сопротивлениях (р\ и Р 2) получают напряжения UR, пропорцио­ нальные току фидера.

Спомощью емкостных делителей (Ci и С2) получают напря­ жения, пропорциональные напряжению в тех же точках фидера и>

ПТ

Рис. 5.3

.равные Uc = Кг^ф, где Л'2— коэффициент передачи емкостного де­ лителя.

При полной симметрии схемы напряжение между точками аб

Ua6 = 2(Uc + UR),

а напряжение между точками вг

Uw =2(Uc-^Ur ).

Напряжения Uaa и ИВГ выпрямляются детекторными мостами, имеющими коэффициенты передачи Кг, возводятся в квадрат квад-

находится их разность.

При идентичности детекторных мостов и квадратирующих уст­ ройств напряжение на выходе вычитающего устройства с учетом его коэффициента передачи Л'4 будет равно:

■НВых= 16tx/CiKoKhKiUCURcos <p'= /CoL/ф/ф cos ф = КоРф,

где ф' = ф+'Дф — угол между напряжениями Uc и UR, Дф—допол­ нительный фазовый сдвиг, вносимый схемой измерителя; Ко — ко­ эффициент пропорциональности.

Индикаторное устройство измерителя мощности измеряет на­ пряжение, пропорциональное проходящей мощности передатчика,

•его шкалу выполняют равномерной и градуируют непосредствен­ но в киловаттах. Градуировку измерителя мощности проводят по

J 18

калориметрическому методу. Погрешность этого прибора рассчи­ тывают с учетом того, что коэффициенты, входящие в формулу определения мощности, зависят от многих случайных факторов,, независимых друг от друга:

бр^зм = У^б а2 + б Кг б Ki + 46 Кз + б + (tg Ф+ sin Д ф)2.

Прибор позволяет также проводить измерение кбв, поскольку на входе правого детекторного моста напряжение пропорциональ­ но напряжению падающей волны Г/п=,Наб, а на входе левого де­ текторного моста напряжение пропорционально напряжению отра­

рис. 5.4.

Длину измерительной линии аб обычно выбирают гораздо мень­ ше длины рабочей волны А в фидере. В этом случае сопротивления индуктивной и емкостной связи между проводом фидера и изме­ рительной линией могут рассматриваться как сосредоточенные со­

Можно так подобрать параметры измерительной схемы, что' будет

с- = 0

при удовлетворении условия

где Wi и \V2— волновые сопротивления фидера и измерительной линии соответственно. Тогда ток I = /С]/пад окажется пропорцио­

нален току падающей волны. При появлении в фидере отраженной волны равенство ■(■5.1) нарушится, вследствие чего появится ток Iz ,

пропорциональный току отраженной волны Iz = /\i/0TpПроходящая мощность будет равна разности мощностей па­

дающей и отраженной волн Рпрох= Рпад—Ротр или пропорциональ­ на разности'квадратов тока Рщюх= К\(12пая—/2отр) = /<2(/2Zi —I2Z),

где К\ и Ко — коэффициенты пропорциональности, определяемые схемой. Схема вычитающего устройства В может быть построена, как показано на нижнем рис. 5.4.

Коэффициент бегущей волны определяют по формуле

Измерители мощности, построенные по этому принципу, выпол­ няют в двух вариантах.

1.С применением направленных ответвителей, вмонтированных

вкоаксиальные провода фидера; предел измерения мощности до

2. Для двухпроводных симметричных фидеров с пределами из­ мерения мощности от 25 до 80 кВт в диапазоне 3,33—20 МГц с погрешностью до ±10%. Кбв прибором не измеряют.

Кпд определяют по формулам, приведенным в § 2.1, например,

Л — Р I макс1Ро макс» ГД£ Р I макс — ВЧ МОЩНОСТЬ, ИЗМбрСННЗЯ ОДНИМ ИЗ

методов, описанных выше, а Романе — мощность, потребляемая кас­ кадом по постоянному току, определяемая по показаниям вольт­ метра и амперметра. При расчете промышленного кпд передатчи­ ка в формулу для г| вместо Ро макс подставляется /%х — мощность, потребляемая передатчиком и всеми вспомогательными устройст­ вами и определяемая по показаниям счетчика потребляемой энер­ гии.

5.2. Измерение занимаемой ширины полосы частот

Для измерения занимаемой ширины полосы частот излучением передатчика попользуются три основных метода, изложенных в [1, 5]: метод с использованием одного полосового фильтра (метод гетеродинного или последовательного анализа спектра); метод с

120