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

фазы колебания синхронизированного гетеродина относительно от­ сутствующей несущей был равен 45°.

Напряжения искаженного сигнала с выхода исследуемого уси­ лителя У и несущей синтезатора поступают на линейный смеси­ тель См. С выхода смесителя сигнал поступает на два канала, на

Рис. 7.7

входах которых стоят фильтры нч Ф1 и Ф2, выделяющие напря­ жения с частотами ,(/2—/ 1) и ~ (/2—/1) соответственно. После уси­

ления этих сигналов и раздельного измерения ламповыми вольт­ метрами (Vi и V2) можно рассчитать их отношение, которое и бу­ дет величиной коэффициента нелинейных комбинационных иска­ жений.

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФИРМЫ «CSF» (ФРАНЦИЯ)

Структурная схема измерительного устройства для исследова­ ния передатчиков изображена на рис. 7.8а. На оба входа двухка­ нального однополосного передатчика от генератора звуковых ча­ стот Гмч. подается напряжение одной частоты, одновременно это

Рис. 7.8

напряжение подключается через фазовращатель и усилитель У на один из входов осциллографа. С выхода передатчика вч однопо­ лосный сигнал поступает на другой вход осциллографа. На экране осциллографа получается фигура, напоминающая бабочку (два соединенных вершинами треугольника). Отклонение пересекающих линий от прямых свидетельствует о нелинейных искажениях в из­

181

меряемом тракте. Фазовращателем сводят к минимуму искаже­ ния фигуры на экране осциллографа за счет неравномерности фа­ зовой характеристики испытуемого устройства.

Для исключения погрешности от неравномерности фазовой ха­ рактеристики, вносимой в основном возбудителем, применяется несколько измененная схема (рис. 7.8б), которая отличается от схемы рис. 7.8а тем, что напряжение вч снимается со входа УВЧ, затем детектируется, усиливается и подается на осциллограф. Про­ цесс измерений упрощается.

Метод может быть использован для грубой оценки искажений, поскольку ему присущи ошибки субъективного характера и он тре­ бует хорошей тренировки оператора.

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-КОНТРОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Н-1606 ФИРМЫ «МАРКОНИ» [6]

Структурная схема устройства изображена на рис. 7.9. Для измерения нелинейных искажений и искажений перемодуляции в однополосных передатчиках в устройстве имеются три испытатель­ ных нч генератора, выдающие сигналы с частотами 1100, 1525 и 1775 Гц.

Рис. 7.9

На первый смеситель подаются напряжения с выхода передат­ чика с частотой f + 3,1 МГц и напряжение с декадного возбудите­ ля с частотой If, смещенной относительно частоты передатчика^

182

Напряжение промежуточной частоты 3,1 МГц через переключатель П, (выбор объекта измерения: весь передатчик или только возбу­ дитель) поступает на второй смеситель См2, где с помощью напря­ жения от кварцевого генератора Г, с частотой 3,0 МГц образует­ ся сигнал со второй промежуточной частотой 100 кГц. При работе возбудителя используется этот же генератор. Напряжение со вто­ рой промежуточной частотой в полосе (94—106) кГц используется для получения сигналов каналов А и В (с помощью кварцевого генератора 100 кГц Г2). Сигналы каналов служат для слухового контроля качества передачи, а также для автоматического сравни­ вающего устройства. Переключатели П3 и П'3 служат для комму­ тации цепей, а также для подключения напряжения частоты (94 106) кГц на дистанционное измерительное устройство. Измерение уровня комбинационных нелинейных искажений в тракте передат­ чика (или возбудителя) производится обычным порядком, т. е. из­ мерением уровня комбинационной составляющей 3-го порядка и уровня одной из модулирующих частот, отсчитываемых по стре­ лочному прибору, отградуированному в децибелах.

Устройство, помимо описанных функций, позволяет проводить измерения частотных характеристик, остатка уровня несущей, уровня шумов.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФИРМЫ ТЕЛЕФУНКЕН ТИПА MSG 1-676 |[7]

Измерительное устройство предназначено для измерения каче­ ственных показателей передатчиков, а также для проверки моду­ ляции и манипуляции дистанционно управляемых передатчиков. Одна измерительная стойка может обслуживать 18 передатчиков.

Структурная схема измерительного устройства изображена на рис. 7.10. Устройство состоит из ряда генераторов, измерительных и контрольных приборов, устройства обратного преобразования и панели коммутации. При обслуживании группы передатчиков к каждому из них придается устройство обратного преобразования, в котором модулированный выходной сигнал с передатчика или возбудителя преобразуется в сигнал промежуточной частоты 525 кГц. На коммутирующей панели с помощью штеккеров изме­ рительные панели стойки подключаются к передатчику, параметры которого необходимо измерить.

Контрольно-измерительное устройство КИУ режима АЗВ слу­ жит, главным образом, для контроля однополосных передач. На контрольно-измерительное устройство АЗВ подаются модулиро­ ванное колебание с частотой 525 кГц от устройства обратного пре­ образован и.я и ситиал с ‘частотой 1 МГц, стабилизированной квар­ цем, от возбудителя.

Поднесущие частоты (частоты преобразования) 500 и 25 кГц получаются путем деления частоты 1 МГц. При работе в режиме АЗВ на промежуточной частоте 525 кГц имеются еще две боковые полосы с различными сигналами. Преобразовывая сигнал на ча­

183

стоте поднесущей 500 кГц, эти полосы можно разделить с помощью двух фильтров для верхней и нижней боковых полос. Полосы пропускания фильтров симметричны относительно частоты 25 кГц. После преобразования сигнала с поднесущей 25 кГц получают два сигнала, каждый из которых имеет полосу частот (0,1—6) кГц. Эти

Рис. 7.10

сигналы могут быть измерены с помощью измерителя уровня, встроенного в панель.

Для измерения нелинейных комбинационных искажений преду­ смотрен генератор двухтонального сигнала Г с частотами 1,5 и 3,6 кГц, который через коммутационную панель и соответствую­ щую линию подключается « одному из входов испытуемого пере­ датчика.

В контрольно-измерительном устройстве КИУ режима АЗВ с помощью встроенного измерителя напряжения измеряют вначале напряжение в полосе пропускания частот, а затем напряжение за пределами этой полосы. Прибором в данном случае измеряют на­ пряжения всех комбинационных частот, линейных переходных ис­ кажений и т. д. Для измерения только комбинационных составля­ ющих третьего порядка предусмотрена возможность включения фильтра на частоту 600 Гц. Величина комбинационных нелиней­ ных искажений выражается отношением уровня комбинационной составляющей к уровню одного из основных тональных сигналов. Собственные нелинейные искажения устройства меньше минус

50дБ. Диапазон измерений —(30—50) дБ.

Спомощью устройства измерений в режиме АЗВ можно допол­ нительно провести измерения следующих параметров: разнос ме­ шающих сигналов, искажения частотной характеристики, линей­

ные переходные искажения.

184

Г л а в а 8

Методы периодических измерений и непрерывного контроля однополосных

радиопередающих и радиоприемных устройств

В этом главе показано, что параметры однополос­ ных приемников и передатчиков по характеру необхо­ димого контроля делятся на две группы: периодически измеряемые (контролируемые) и непрерывно контроли­ руемые. Показано, что для непрерывного контроля пе­ редающего и приемного оборудования целесообразно применять автоматические контрольные устройства.

Дан краткий обзор методов непрерывного контроля некоторых параметров передатчиков и приемников. При­

ведены краткие описания устройств, разработанных для этой цели.

Изложены основные черты систем непрерывного контроля передатчиков и приемников, учитывающих требования существующей системы эксплуатации ра­ диооборудования и ее перспективного развития.

8.1. Периодические измерения

Периодическими измерениями, как уже говорилось, называются измерения, выполняемые для проверки состояния оборудования перед началом связи в короткие интервалы времени между от­ дельными сеансами связи, а также после получения сигнала «пре­ дупреждение» или «авария» от аппаратуры непрерывного контро­ ля, описываемой ниже. Периодические измерения должны прово­ диться с целью выяснения соответствия параметров и качествен­ ных показателей оборудования и оперативного определения при­ чин ухудшения качества работы этого оборудования. При перио­ дических измерениях необходимо использовать специальные испы­ тательные сигналы или сигналы информации. Измерения должны проводиться для ограниченного числа параметров или качествен­ ных показателей и занимать минимально возможное время. Изме­ рения могут проводиться как вручную, так и автоматически. Для дистанционно управляемых автоматизированных передатчиков должна быть обеспечена возможность дистанционного управления этими измерениями.

При проведении периодических измерений рекомендуется изме­ рять следующие параметры и качественные показатели передат­ чиков и приемников: максимальную мощность передатчика при 100-процентном сигнале; коэффициент бегущей волны фидера ан­ тенны; отклонения несущей частоты от установленного значения; нелинейные комбинационные искажения; отношения фон/сигнал и шум/сигнал; некоторые параметры при других видах модуляции

Д86

(например, девиацию частоты и преобладания при ЧТ и ДЧТ); коэффициент передачи приемника для входного сигнала, соответ­ ствующего его чувствительности; диапазон автоматической регу­ лировки усиления; коэффициенты усиления приемников в ветвях разнесения при общем АРУ.

Для проведения периодических,измерений обычно используют аппаратуру, применяемую для профилактических измерений, а так­ же аппаратуру, применяемую для непрерывного контроля передат­ чиков и приемников. Методики измерений отдельных параметров и показателей могут приспособляться к имеющейся в наличии изме­ рительной аппаратуре.

8.2. Непрерывный контроль главных показателей оборудования

На обслуживаемых радиоцентрах контроль за работой обору­ дования ведется дежурным персоналом по определенному распи­ санию. Такой контроль отличается неоперативностью определения причин нарушения работы устройств, субъективностью при оценке результатов измерений и приводит к известной напряженности в работе обслуживающего персонала.

Одним из основных направлений в развитии современных средств радиосвязи являются разработка автоматизированного ра­ диооборудования и строительство автоматизированных, необслу­ живаемых передающих и приемных радиоцентров. Вполне естест­ венно, что автоматизация обслуживания передающих и приемных радиосредств повлечет за собой и автоматизацию контроля и из­ мерений, причем особое значение в этих условиях приобретает си­ стема непрерывного контроля.

Система непрерывного автоматизированного контроля объеди­ няет измерения, проводимые автоматически, непрерывно в процес­ се передачи и приема сигналов информации. Этот вид контроля служит для своевременного обнаружения ухудшения качества пе­ редачи или приема, а также для обнаружения неисправностей обо­ рудования, отражающихся на его рабочих свойствах. Для осуще­ ствления этого вида контроля используют передаваемые через си­ стему связи рабочие сигналы, поскольку никаких других сигналов нельзя применять, не нарушая работы радиосвязи.

Иногда все или некоторые измерения системы непрерывного контроля могут проводиться через небольшие отрезки времени ли­ бо приурочиваться к появлению каких-то особых условий (напри­ мер, паузы, при передаче телефонии и др.). При использовании пауз модуляции или перерывов связи могут для контроля исполь­ зоваться специальные испытательные сигналы при условии, что они не будут нарушать нормальную передачу рабочих сигналов и вносить дополнительные искажения. Этот вид контроля должен быть обязательно автоматизированным, а результаты контроля должны в том или ином виде передаваться на пульт управления радиооборудованием.

Применение системы автоматизированного контроля передаю­

187

щего и приемного оборудования оказывается целесообразным по следующим причинам:

1.Рабочее состояние радиооборудования характеризуется мно­ гими параметрами, которые имеют сравнительно жесткие допуски.

2.Отклонения параметров от нормы сверх допусков могут при­ вести к ухудшению качества работы или к браку, а в дальнейшем даже к аварии.

3.Качество работы оборудования определяется'сложным соче­ танием параметров оборудования.

4.Вследствие сложного приемного и передающего оборудования выход этих устройств из строя носит случайный, а не регулярный характер.

5.Выход из строя оборудования повлечет за собой потерю боль­ шого объема информации, особенно при многоканальной работе.

При разработке и внедрении аппаратуры непрерывного конт­ роля можно отметить два этапа. На первом этапе эта аппаратура может выполняться в виде стоек, обслуживающих один или нес­ колько передатчиков или приемников; в последнем случае конт­ роль устройств осуществляется по очереди. На следующем этапе

некоторая часть аппаратуры непрерывного контроля будет встраи­ ваться в радиооборудование и составлять конструктивно и элек­ трически целое с ним, другая часть ее должна обслуживать груп­ пу передатчиков и приемников.

На первом этапе система непрерывного контроля может преду­ сматривать участие дежурного персонала для выполнения следу­ ющих функций (не обязательно на месте расположения контроль­

ной аппаратуры):

а) переключения режима работы контрольной аппаратуры в зависимости от вида информации и системы модуляции (ОБП, AM, ЧМ), которое производится при подготовке радиопередающего оборудования к работе;

б) переключения объектов контроля; в) включения, выключения и переключения различных органов

аппаратуры контроля; г) оценки правильности показаний контрольной аппаратуры;

д) общей оценки результатов контроля; е) принятия решений в некоторых частных ситуациях в процес­

се эксплуатации (о включении или выключении передатчика по причинам, не связанным с его техническим состоянием).

Разработка необходимых элементов для аппаратуры контроля должна идти по пути их унификации и стандартизации. Полез­ ность унификации систем автоматизированного контроля вытекает из следующих соображений. Во-первых, одни и те же узлы или устройства контрольной аппаратуры могут устанавливаться на радноустройствах различных типов. Во-вторых, наличие многих ви­ дов систем автоматизированного контроля усложнит подготовку (обучение) обслуживающего персонала, затруднит ремонт и снаб­ жение запасными деталями самой аппаратуры контроля. В-третьих, единая форма обработки и представления результатов контроля

188

позволит автоматизировать статистический анализ отказов (неис­ правностей или брака), что даст ценные сведения для разработчи­ ков и конструкторов радиооборудования.

Задачу унификации систем автоматизированного контроля можно заметно облегчить, если предварительно стандартизовать способы ввода сигналов различной информации в тракт радиосвязи и вывода их из него, а также стандартизовать способы вывода ре­ зультатов контроля и их индикацию.

На втором этапе разработки и внедрения системы автоматизи­ рованного контроля радиооборудования можно ожидать, что будет контролироваться как техническое состояние радиооборудования, так и качество передаваемых и принимаемых сигналов. Все сведе­ ния о пригодности к работе оборудования как в целом, так и от­ дельных его узлов, о нормальных параметрах сигналов целесооб­ разно получать в виде (интегральных) сигналов простейшего вида (световые или звуковые), свидетельствующих о возможности ра­

(индикаторную) часть системы контроля можно выполнить так, чтобы в зависимости от состояния параметров оборудования вы­ давался, например, один из следующих сигналов:

а) сигнал нормальной работы, если оборудование обеспечивает заданное качество работы;

б) сигнал предупреждения, если анализ состояния оборудова­ ния по совокупности отдельных параметров указывает на устойчи­ вое ухудшение последнего, но работа еще возможна;

в) сигнал '«авария», если качество передачи настолько ухуд­ шилось (или возникла неисправность в оборудовании), что даль­ нейшая' работа его невозможна.

Для выполнения всех указанных выше функций системы непре­ рывного контроля передающих и приемных устройств должны со­ держать приборы (датчики) для связи контрольной аппаратуры с передатчиками и приемниками, приборы преобразователи сигна­ лов датчиков, выходные напряжения которых пропорциональны величинам измеряемых параметров, и, наконец, приборы, произво­ дящие оценку полученных сигналов, формирующие обобщенный сигнал и частные сигналы, воздействующие на индикаторные уст­ ройства.

Наконец, при необходимости производить контроль дистанцион­ но система контроля дополняется устройствами многоканального уплотнения, позволяющими экономно использовать соединитель­ ные линии.

8.3.Краткий обзор методов и устройств контроля радиооборудования

Внастоящее время в связи с внедрением на радиосвязях мно­ гоканальное™ н использованием радиоканалов для передачи дис­ кретных сигналов в Советском Союзе и за рубежом интенсивно

189

разрабатываются и внедряются различные системы непрерывного контроля. По-видимому, из-за большой стоимости эксплуатации передающих устройств наибольшее количество имеющихся реше- - ний относится к устройствам и методам контроля передатчиков.

Известные из литературных источников методы и устройства контроля передатчиков можно разделить на три группы: в первой группе устройств в качестве испытательного сигнала используется специальный измерительный сигнал; во второй группе использу­ ются сигналы передаваемой информации; наконец, в третьей груп­ пе устройств фиксируются отклонения режимов в отдельных точ­ ках или данные об общем состоянии передатчика.

1. Примером устройств первой группы служит аппаратура, опи­ санная в [1]. С ее помощью контролируются амплитудно-частотная характеристика, коэффициент нелинейных искажений, уровень шу­ мов и фона. Контроль амплитудно-частотной характеристики про­ водят путем подмешивания во входную программу на уровне шу­ мов (—75 дБ) двух измерительных сигналов постоянной амплиту­ ды с частотами 40 и 7000 Гц. Выделение этих сигналов осущест­ вляется узкополосными фильтрами с полосой пропускания 100 Гц. Измерения проводят только во время пауз модуляции.

Для измерения нелинейных искажений используют в качестве испытательных сигналов непосредственно сигнал информации, ли­ бо сигналы позывных. Измерения проводят с помощью двух фильт­ ров со средней частотой 2000 Гц: одного — на входе модулятора передатчика — заграждающего, с полосой 100 Гц, и второго — на выходе детектора контрольного устройства — полосового, с поло­ сой 60 Гц.

В случае нелинейности тракта передачи возникают комбина­ ционные частоты, которые могут попасть в полосу пропускания фильтра на выходе передатчика. Величина напряжения комбина­ ционных составляющих, прошедших выходной фильтр, является мерой нелинейных искажений. Устройство позволяет контролиро­ вать также шум и фон во время пауз передачи.

Контрольная аппаратура фирмы «Телефункен» [2] позволяет выполнять на передатчиках многочисленные измерения при всех видах работы, а также осуществлять контроль за наиболее важ­ ными параметрами. Она включает в себя однополосный демодуля­ тор (устройство обратного преобразования), связанный с декад­ ным возбудителем однополосных передатчиков мощностью 20 и 100 кВт, и ламповый вольтметр для контроля уровней передатчи­ ка. Для текущего контроля служат контрольный усилитель, осцил­ лограф и измеритель выходного уровня с линейным выпрями­ телем.

2. Аппаратура управления и контроля фирмы «Маркони» [3]. Система управления и контроля типа Н1800 обеспечивает наблю­ дение за состоянием передающего оборудования. Управляющая система передатчиков производит следующие операции: включе­ ние и выключение передатчика, регулировку уровней, включение резервного оборудования. Контрольная система обеспечивает вы­

190