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

использованием фильтров верхних или нижних частот (энергети­

[5, 6]: по времени установления телеграфного сигнала в режимах А1 и F1; при помощи замедляющих систем с дисперсией фазовой скорости; 'при помощи запоминающих устройств; при помощи ана­ лизатора с «бегающей щелыо»; методом нулевой частоты. Однакопо ряду причин (неуниверсальность, сложность устройств и про­ цесса измерения) не все методы нашли широкое распространение,, и поэтому опишем только некоторые из перечисленных, наиболеечасто употребляемые.

Анализатор спектра в зависимости от диапазона частот работы

Рис. 5.5

подключается или к (выходу усилителя промежуточной -частоты, (переключатель Пз в положении 1), если диапазон входных ча­ стот анализатора лежит в пределах 100—500 кГц или к выходу передатчика (П0 в положении 2), если диапазон частот анализа­ тора составляет 3—30 МГц.

Процесс измерения при применении анализатора спектра Ан с линейной шкалой и аттенюатором, проградуированным в деци­ белах для всех излучений, кроме АЗА, АЗВ, A3J, заключается в- следующем. Измерительную установку калибруют с помощью вч^ генератора ГВч и осциллографа (переключатель Ш в положении 2). Для этого аттенюатор анализатора спектра Ан устанавливают на 0 дБ (максимальное затухание). На вход приемника (или анали­ затора) подают напряжение от вч генератора и, регулируя коэф­ фициент передачи приемника, устанавливают уровень немодулированной несущей равным 0 дБ (рис. 5.6а) или какому-нибудь- другому значению в верхней трети шкалы анализатора спектра;, при этом уровень несущей отмечают также на экране осцилло­ графа.

121:

АЗА, АЗВ, A3J — по максимальному значению огибающей спект­ ра. При применении анализатора спектра с логарифмической шка­ лой ширину занимаемой полосы отсчитывают непосредственно на экране анализатора как разность частот крайних составляющих спектра, амплитуды которых превышают определенный измери­ тельный (или отсчетный) уровень или равны ему (рис. 5.6б).

Для повышения надежности результатов измерения отсчет ши­ рины полосы частот должен проводиться несколько раз-(не менее- 5) по последовательным реализациям спектра исследуемого излу­ чения, принимая во внимание наиболее широкополосные реализа­ ции. Необходимо иметь в виду, что попадание помех от соседних передатчиков в измерительную установку может в большей или меньшей степени исказить результаты измерений. При измерениях н\ жно обеспечить типовой модуляционный режим, а скорость ана­ лиза спектра установить такой же, как и при калибровке. Анализ и отсчет ширины полосы частот излучения можно провести такжепо ленте самописца, использовав для этого его частотные метки.

Описанный метод получил широкое распространение, потому что он позволяет проводить измерения с достаточной точностью' при применении относительно простых приборов, выпускаемых се­ рийно. К. достоинству метода следует отнести также возможностьнаблюдения, опознавания и определения структуры спектра ра­ диоизлучения.

Погрешность измерения определяется погрешностью отсчета ширины полосы частот по калибрационным меткам, правильно­ стью определения и установления измерительного (отсчетного) и- нулевого уровня. При тщательном измерении погрешность может нс превышать 2%.

Ме т о д с и с п о л ь з о в а н и е м ф и л ь т р о в в е р х н и х и л и н и ж и их час тот . Метод заключается в сравнении всей, мощности излучения с мощностью, которая остается после филь­ трации фильтром верхних (нижних) частот в соответствии с оп­ ределением полосы частот излучения, данным в Регламенте радио­ связи. Частота среза фильтра может смещаться относительно' спектра излучения. Возможны два варианта этого метода.

1. Метод с использованием одного фильтра. В соответствии с этим методом используется один фиксированный фильтр верхних частот с частотой среза / ср. При помощи генератора переменной1 частоты, входящего в комплект частотного преобразователя, вклю­ чаемого перед фильтром, определяются две частоты, f \ и f2, такимобразом, что выше первой и ниже второй соответствующие мощ­ ности на выходе фильтра составляют 0,5% от полной мощностиизлучения на входе фильтра. Тогда полоса излучения определяет­ ся по формуле

12— /1— 2/ср = 2А'F.

2. Метод с использованием двух фильтров. Рассмотрим этот метод на примере установки, структурная схема которой приведе­ на на рис. 5.7 [7]. Метод основан на сравнении полной мощности-

сигнала (100%) с частью мощности (1%) вне занимаемой шири­ ны полосы излучения.

Принцип устройства и работы прибора заключается в следую­ щем. Прибор рассчитан на работу совместно с радиоприемником, имеющим промежуточную частоту 100 кГц. Измеряемый сигнал

Рис. Ъ.7

•поступает с выхода усилителя промежуточной частоты приемника одновременно на один нз входов смесителей См] и См2 и детек­ торы Д2 и Дз. Генераторы П и Г2 (после калибровки) настраи­ вают соответственно на частоты 105 и 95 кГц и подают напряже­ ния с этими частотами на другие входы смесителей См) и См2. После преобразования сигналы подаются на два одинаковых по­ лосовых фильтра Ф| и Ф2 с полосой пропускания 5—15 кГц. С вы­ ходов полосовых фильтров на усилитель нижней боковой полосы Упбп поступает нижняя боковая полоса, а на усилитель верхней боковой полосы Увбп— верхняя боковая полоса. Усиление трактов Смь Ф], Упбп, См2, Ф2, Увбп составляет около 23 дБ в полосе про­ пускания фильтров. Квадратичные детекторы Д i, Д 4 имеют на своих выходах напряжения противоположных полярностей отно­ сительно полярности выходных напряжений детекторов Д2, ДзРе­ активные лампы Л) и Л2, получающие управляющее напряжение

•от детекторов, изменяют частоты генераторов Г] и Г2. Если напря­ жение от детектора Д ( (Д4) больше, чем напряжение от детекто­

ра Д2 (Дз), то частота генератора Г! (Г2) изменяется так, что разность между ней и промежуточной частотой приемника (100 кГц) уменьшается. В результате уровень спектральных ком­ понентов, удаленных от центра полосы, падает и напряжение, уп­ равляющее реактивной лампой, уменьшается. Изменение частот генераторов Гj, Г2 прекращается, если мощность, потребляемая ■обоими детекторами, одинаковая, т. е. полная мощность сигнала

А24

t

отдельным измерительным приборам, либо автоматически после­ довательно подключаются к общему измерительному устройству. Этот метод особенно пригоден для исследования ширины полосы непериодических сигналов, особенно таких, как телефонные или многоканальные сигналы.

Структурная схема установки, реализующей этот метод, при­ ведена на рис. 5.8 [9]. Измерительное устройство имеет набор иден-

Рис. 5.8

тичных узкополосных фильтров Ф (высокодобротных резонаторов), каждый из которых настроен на заданную частоту fn=f i +( n —1)Af

иимеет определенную полосу пропускания А/. При одновременном

инепрерывном воздействии измеряемого радиоизлучения на все фильтры каждый из них пропускает сигнал, соответствующий оп­

ределенному участку спектра. Выходные сигналы фильтров вып­ рямляются, усредняются и поступают на коммутатор (Ki)> с ко­ торого напряжения поочередно подаются на вертикальные плас­

126

тины осциллографа. На горизонтальные пластины осциллографа синхронно, с помощью коммутатора Кг, подается необходимое раз­ вертывающее напряжение. Таким образом, на экране осциллогра­ фа получается картина спектра измеряемого сигнала.

Метод отличается от других большой скоростью процесса из­ мерений. Однако для повышения точности измерения необходимо делать полосы фильтров достаточно узкими, что приводит к уве­ личению числа этих фильтров и к усложнению прибора.

М е т о д о п р е д е л е н и я п о л о с ы по ф о р м е т е л е ­ г р а ф н ы х с и г н а л о в . Для телеграфных излучений А1 и F1 за­ нимаемую ширину полосы можно определить косвенным методом. Исследованиями установлено, что ширина занимаемой полосы Взан частот однозначно связана с величиной скругления телеграфных сигналов или временем нарастания и спадания телеграфного сиг­ нала. Структурные схемы измерения для режимов А1 и F1 при­ ведены на рис. 5.9. Для измерений используют типовой приемник

Рис. 5.9

и осциллограф с калибрационными метками. При отсутствии в осциллографе генератора меток их можно получить с помощью генератора звуковых частот путем подачи напряжения от гене­ ратора звуковых частот на управляющий электрод осциллографа. Б качестве частотного детектора можно применить частотный дис­ криминатор измерителя девиации или частотный дискриминатор блока вч приемной стойки для приема фототелеграфных сигналов с частотной модуляцией несущей передатчика, или частотный дис­ криминатор, изготовленный по схеме, которая будет подробно рас­ смотрена далее и изображена на рис. 5.27.

Время нарастания телеграфного сигнала определяют по изоб­ ражению на экране осциллографа либо по фотоснимку, получен­ ному с экрана осциллографа или на рисунке ленты самописца (или осциллограмме шлейфного осциллографа) (рис. 5.9в, где R — ам­ плитуда импульса).

127

Ширину занимаемой полосы частот рассчитывают по формулам: для излучения А1

носа между максимальным и минимальным значениями мгновен­ ной частоты, Гц); т — индекс частотной манипуляции.

Время установления телеграфного сигнала определяется по наименее искаженному импульсу, а длительность — по наиболее короткому импульсу. Если импульсы несимметричны, т. е. дли­ тельность переднего фронта импульса не равна длительности зад­ него фронта, для расчетов необходимо принимать меньшую вели­ чину времени установления.

Погрешность метода определяется в основном погрешностью калибрационных меток и погрешностями отсчетов времени уста­ новления и длительности импульсов, если линейная часть харак­ теристики дискриминатора (в случае F1) и полоса пропускания используемых приемников значительно шире (в 3—10 раз) поло­ сы, занимаемой излучением.

5.3. Измерение побочных излучений передатчиков

Прежде чем перейти к описанию методов измерений побочных излучений, отметим некоторые их особенности и специфику.

Так как измерения проводятся на выходе передатчика (или на выходе фильтра) или на входе фильтра, где присутствуют рабочие сигналы, мощность которых в сотни и тысячи раз больше мощно­ сти побочных составляющих, то необходимо предусматривать тща­ тельную экранировку измерительной аппаратуры. Нужно также учитывать возможность образования нелинейных продуктов в из­ мерительной аппаратуре, если на ее вход подают сигналы основ­ ной частоты с большим напряжением. Вследствие того что вход­ ные сопротивления фидера и фильтра для подавления побочных составляющих сильно зависят от частоты вне диапазона рабочих частот передатчика, а амплитуды сигналов побочных частот, пос­ тупающие от оконечного каскада к фидеру или фильтру, зависят от настройки анодного контура выходного каскада, мощность по­ бочных составляющих нужно проверять в диапазоне рабочих ча­ стот передатчика. При общем диапазоне рабочих частот передат­ чика от 1,5 до 30 МГц в большинстве случаев достаточно прово­ дить измерения на рабочих частотах, а также на частотах 5, 10,

Г28

15, 20, 25, 30 МГц. Результаты многочисленных измерений пока­ зывают, что измерения мощности гармонических составляющих следует проводить до 5-й гармоники включительно. Как указыва­ лось выше, энергия побочных составляющих обычно заключается в синфазной и противофазной волнах, и поэтому целесообразно раздельное измерение этих составляющих.

Отметим также, что при измерениях необходимо учитывать воз­ можность появления на фидере напряжений нежелательных частот из-за взаимного влияния передатчиков, а также возможность об­ разования напряжений комбинационных составляющих из-за пе­ рекрестной модуляции в выходных каскадах передатчиков.

Уровень побочных излучений можно оценить по напряженно­ сти поля с помощью измерителя напряженности поля ПНП пли приемного устройства, установленного в местах, удаленных от пе­ редатчика. Эти измерения позволяют непосредственно оценить интенсивность мешающих сигналов, создаваемых передающими устройствами. Структурная схема измерений представлена на рис. 5.10. Переключатель П, должен находиться в положении 1. Пзме-

Рнс. 5.10

ремне мощности побочных излучений также можно провести по структурной схеме рис. 5.10, используя метод замещения, (пере­ ключатель должен находиться в положении 2). Для этого при включенном передатчике измеряют напряженность поля Е'1Ь затем передатчик выключают и включают вспомогательный генератор Гвсш мощность которого Рвсп точно известна или может быть точ­ но измерена измерителем мощности ИМ, и также измеряют нап­ ряженность поля Е"п [10]. Мощность побочного излучения на кон­ кретной частоте рассчитывают по формуле

= Лкп (Вн/Е„ )~.

Необходимо особо отметить, что соотношения между мощно­ стью побочных составляющих и замещающего сигнала, с одной стороны, и напряженностью поля соответствующих сигналов в местах, расположенных вдали от передатчика, с другой стороны, могут принимать различные значения за счет таких факторов, как разная направленность антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях на частотах побочных излучений и наличие излучений от передающей аппаратуры, помимо самой антенны.

Для измерений мощности побочных излучений непосредствен­ но на выходе передатчика или на входе фидера можно использо­ вать несколько методов.

1. Измерения на эквивалентах антенн с постоянным сопротив­ лением в диапазоне частот от 1,5 до 150 МГц [11, 12]. Наиболее простые и надежные измерения мощности побочных излучений можно провести на эквиваленте антенны, у которого в диапазоне высших гармоник сопротивление постоянно и имеет активный ха­ рактер. Структурная схема измерений представлена на рис. 5.11

для несимметричной схемы вы­ хода передатчика и для коакси­ ального фидера. Номинальную мощность передатчика на основ­ ной частоте устанавливают по фидерному (измерителю мощности ИМ и сравнивают с величиной мощности, измеряемой с помощью эквивалента антенны. Высокочас­ тотным анализатором спектра Ан с диапазоном измерений до

Рис. 5.11

60—70 дБ можно непосредствен­

но определить отношение ампли­ туд сигналов высших гармоник и амплитуды сигнала с рабочей частотой. Зная это отношение и значение мощности рабочего сиг­ нала, нетрудно рассчитать мощность гармонических (или других побочных) составляющих. Входное напряжение анализатора ре­ гулируют емкостным делителем (на рис. 5.11 емкости Сi, С2). Фильтр .верхних частот ФВч, установленный между эквива­ лентом антенны и анализатором, применяется для подавления ко­ лебаний основных частот. Принципиальная схема возможного ва­ рианта фильтра изображена на рис. 5.12а, а его характеристика за-

ко верхняя половина фильтра). Погрешность измерения опреде­ ляется погрешностью анализатора спектра и ИМ.

130