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

достаточно, чтобы исходные сигналы не находились в гармониче­ ских соотношениях. Целесообразно, чтобы их соотношение находи­ лось вблизи 1,5—1,8, например, при полосе пропускания частот телефонного канала 300—3400 Гц частота F\ может быть выбрана в пределах 700—1100 Гц, а Гг — в пределах 1700—2500 Гц.

Для графического определения комбинационных составляющих по исходным частотам на рис. 4.7 приведена номограмма из вось-

81

ми линеек: на двух внутренних откладываются исходные часто­ ты Fi и F2\ на трех линейках справа и слева отложены частоты комбинационных составляющих 3, 5 и 7-го порядков. Справа бук­ вами А и В обозначены полосы частот телефонных каналов шири­ ной 3100 Гц, а буквами Ai, А2, Bi и В2— полосы частот, занимае­ мые телефонными каналами, соответствующими рекомендациям

мккр.

Для пользования этой номограммой нужно отложить на линей­

на пересечениях этой линии с линейками 3, 5 и 7-го порядков про­ читать значения частот и канал, куда составляющие с этими ча­ стотами попали. Например, в приведенном примере верхние ком­ бинационные составляющие попали в канал Аг; нижняя комбина­ ционная составляющая 3-го порядка попала в область между ка­ налами Ai и Вь Нижние комбинационные составляющие 5 и 7-го порядков попали в полосу канала Вь

Можно видеть, что, выбирая другие частоты и подавая их в полосы других каналов, молено достигнуть иного размещения ком­ бинационных продуктов.

Приведенная номограмма пригодна для исследования и пере­ дающих, и приемных устройств. В применении к передатчикам F| и F2 означают частоты низкочастотных сигналов, подаваемых на входы каналов А и В или Ai, А2, Bi и В2. Комбинационные часто­ ты в этом случае перенесены в область высоких частот и отсчи­ тываются от частоты пилот-сигнала /по- В применении к приемни­ кам на линейках Л и F2 откладываются значения разностей ис­ ходных частот /i и /2 и частоты пилот-сигнала /no(-Fi= /i—/по". F2 = = /2—/по)- На линейках же частот комбинационных продуктов от­ считываются частоты выходных сигналов и номера каналов, в по­ лосы которых они попадают.

Генераторы звуковых частот для этих измерений долншы удов­ летворять следующим основным требованиям: диапазон частот в пределах от 20 до 7000 Гц с возможностью'плавной перестройки частоты, выходное напряжение — 0,775 В с плавной регулировкой на минус 60 дБ и плюс 26 дБ, коэффициент гармоник выходного

напряжения от 0,3% и менее.

Измерения нелинейности амплитудной характеристики радио­ передатчика проводятся при подаче двух сигналов с одинаковыми амплитудами напряжений, но разными частотами на вход одного телефонного канала путем измерения амплитуд составляющих на­ пряжения одной из основных частот и комбинационных продуктов (3,.5-го и т. д. порядков) на выходе того же канала или другого канала, если они попали в полосу последнего. При использовании для этих измерений двух или более телефонных каналов необхо­ димо выравнять коэффициенты передачи индивидуальных трактов

этих каналов.

Измерения можно осуществить также при подаче исходных сигналов на входы двух телефонных каналов (на рис. 4.8 каналы

82

В этих случаях также следует обращать внимание на неравномер­ ность частотных характеристик каналов, коэффициенты передачи каналов, величину линейных переходов, уровни фона и шума, не­ подавленные остатки напряжений частот преобразований и по воз­ можности выравнивать эти показатели.

Результаты измерений указанными способами передатчиков, работающих с техническими характеристиками в пределах норм, обычно хорошо совпадают.

Измерять нелинейные искажения необходимо при номинальной мощности радиопередатчиков, величина которой определяется од­ ним из описанных ниже методов.

И з м е р е н и е к о м б и н а ц и о н н ы х и с к а ж е н и й с по­ м о щь ю УОП и а н а л и з а т о р о в с п е к т р а . Структурная схема измерений изображена на рис. 4.8. Измерительная аппара-

Рнс. 4.8

тура состоит из двух-генераторов звуковых частот — Г! и Гг, уст­ ройства сложения напряжений, УОП, анализатора спектра. При наличии вч анализатора спектра Ань последний через элемент связи соединяется непосредственно с выходом передатчика или устройства формирования (возбудителя) в зависимости от тракта измерения нелинейных искажений; УОП в этом случае оказывает­ ся не нужным. На вход передатчика подается двухтональный сиг­ нал. Анализатором измеряют напряжения одного из основных то­ нов и комбинационных составляющих. Коэффициент нелинейных комбинационных искажений определяется расчетным путем.

При наличии нч анализатора спектра Ан2 измерения проводят с помощью устройства обратного преобразования, которое под­ ключается к выходу передатчика через элемент связи или к вы­ ходу устройства формирования. Процесс измерений прежний.

83

Пример схемы устройства сложения напряжений (сумматор)

и Г2 подают сигналы выбранных частот с одинаковыми напряже­ ниями. Проверяют коэффициент передачи (коэффициенты усиле­ ния) каждого из телефонных каналов. Для этого поочередно вклю-

Рис. 4.10

чается один из каналов и регулировкой входного уровня добива­ ются, чтобы измеритель мощности указывал номинальное значение мощности (средняя мощность одного тона за период вч колебания, или полезная пиковая мощность). При этом необходимо, чтобы показания измерителей мощности были одинаковы при равных амплитудах напряжений, подаваемых на входы передатчика. За­ тем включают напряжения на входы обоих каналов и регулиров­ кой уровней добиваются показания измерителя мощности величи­ ны мощности, равного половине мощности, зарегистрированной при измерениях одним тоном. Следует обратить внимание на то, чтобы от генераторов звуковых частот поступали напряжения оди­

8-1

наковой амплитуды. В этом случае при установке переключателя П] в положение 1 и выключенном ГСС на экране осциллографа должна быть видна фигура, изображенная на рис. 4.1:1а.

Уровень сигнала, снимаемого на осциллограф с выхода проме­ жуточной частоты приемника (в положении 2 переключателя ГГ)

гих порядков), определяют соответствующие им частоты колеба­ ний на выходе передатчика.

Приемник настраивают поочередно на частоту каждого из ос­ новных тонов, по вольтметру проверяют равенство их напряжений, а по осциллографу наблюдают форму сигналов (рис. 4.116). Для уменьшения погрешности, измерений за счет собственных искаже­ ний приемника вследствие перегрузки его входных цепей работу необходимо проводить на линейном участке амплитудной харак­ теристики приемника. Для типовых приемников уровень напряже­ ния с выхода передатчика должен быть таким, чтобы величина на­ пряжения, измеренная ламповым вольтметром на выходе проме­ жуточной частоты приемника, была в пределах 250—300 мВ. Не­ обходимый уровень этого напряжения подбирают с помощью ем­ костного делителя-сумматора при установке ручки «Усиление ПЧ» в пределах 0—1 деления.

Напряжение промежуточной частоты с выхода УПЧ приемника подается на пластины У осциллографа. С генератора стандартных сигналов напряжение снимается с гнезда (0—0,1) В, ручка «Мно­ житель» устанавливается в положение «ЮОО», а напряжение под­ держивается по выходному прибору ГСС равным 1 В. Если ГСС настраивают на частоту приемника, который оказался настроен­ ным, в свою очередь, на частоту одного из основных тонов, то на экране осциллографа будут видны биения сравниваемых сигналов (см. рис. 4.11а). Напряжение на выходе ГСС подбирают равным по амплитуде сигналу с выхода передатчика: грубо — с помощью выходного делителя шланга ГСС и емкостного делителя сумма­ тора и точно—-ручкой «Микровольты» на ГСС. Регулировка про­ изводится до получения фигуры, приведенной на рис. 4.11а, при частоте биений в несколько десятков герц.

85

Величина напряжения с частотой основного тона отсчитывает­ ся по показаниям прибора и органов управления ГСС (ручки «Микровольты», «Множитель») обычным порядком (по инструк­ ции эксплуатации ГСС) и записывается.

После этого поворотом ручки «Усиление» увеличивают усиле­ ние приемника, а изменением настройки приемника по частоте находят справа и слева от частот основных сигналов сигналы ком­ бинационных составляющих 3, 5-го и других порядков, значения которых, как указывалось выше, рассчитывают предварительно. Амплитуды напряжений комбинационных составляющих опреде­ ляют с помощью ГСС по описанной методике.

Отношение (в децибелах) отсчетов по ГСС величины напряже­ ния одного из основных тонов и комбинационной составляющей является коэффициентом нелинейных комбинационных искажений, который характеризует нелинейность амплитудной характеристики передатчика.

Описанный метод не требует специальной аппаратуры (как видно из структурной схемы рис. 4.10, применяются только типо­ вые серийно выпускаемые промышленностью приборы), но требует от оператора тщательности измерений, некоторого опыта н отно­ сительно больших затрат времени.

Особенно следует обращать внимание на правильность наст­ ройки приемника на частоты комбинационных составляющих, для чего напряжения частот комбинационных составляющих опреде­ ляют по обе стороны от частот основных колебаний. Для исключе­ ния случайных ошибок измерения желательно повторять.

Погрешность измерения определяется погрешностью отсчетных устройств генератора стандартных сигналов и погрешностью уста­ новки фигуры на экране осциллографа. При тщательном выпол­ нении операций измерения абсолютная погрешность может быть меньше 2—3 дБ.

4.4. Измерение нелинейных искажений с помощью испытательных сигналов различных видов

И з м е р е н и е н е л и н е й н ы х г а р м о н и ч е с к и х и с к а ­ же ний . Наиболее распространенный метод измерения нелиней­ ных гармонических искажений заключается в том, что на вход передатчика подают синусоидальный сигнал низкой частоты и оп­ ределяют с помощью обычного измерителя нелинейных искаже­ ний (ИНИ) среднеквадратичный коэффициент гармоник как отно­ шение суммы эффективных значений гармонических составляющих к сумме эффективных значений этих гармонических составляющих и составляющей основной частоты [см. (2.1) из § 2.3]. При этом измерении используется широкополосный выход УОП (полоса

0—7000 Гц).

Амплитуды различных частотных составляющих выходного на­ пряжения могут быть определены анализатором гармоник, по по­ казаниям которого рассчитывается коэффициент гармоник:

86

Кfir = и itи i,

где Ui — амплитуда напряжения гармоники (i = 2, 3 и т. д .); U\ — амплитуда напряжения первой гармоники.

Суммарный среднеквадратичный коэффициент гармоник равен в этом случае:

/=1

где п — максимальный номер гармоники, учтенной при измерениях. Р а с ч е т о т н о ш е н и я с и г -

и а л/к о м б и н а ц и о н н ы е с о с т а в л я- ю щ и е по а м п л и т у д н ы м х а р а к ­ т е р и с т и к а м . Для расчета отношения снгиал/комбии ационные составляющие K=Uc/Ui;n можно использовать график амплитудной характеристики, измеренной по одному из методов, изложенных в этой главе, а расчет произвести по методу 2, 3 пли более ординат.

Покажем применение этого метода на примере расчета по двум и трем ордина­ там. Допустим, что амплитудная харак­

ние входного сигнала, соответствующее номинальной пиковон мощ­ ности передатчика. Определим напряжения на выходе передат­ чика [/] и U2. Допустив равенство нулю коэффициентов при чет­

Следует заметить, что при загибе характеристики к оси орди­ нат, как это показано на рис. 4.5а, перед а3 необходимо ставить знак «плюс».

лучим окончательную формулу (в децибелах) для приближенной оценки отношения сигнал/комбинационные продукты 3-го порядка:

87

ной характеристики можно подставлять в любой размерности: в вольтах, миллиметрах и т. д.

Погрешность расчета нелинейных искажений по ф-ле (4.2) в практических случаях достигает 6—10 дБ. Поэтому этот метод пригоден лишь для ориентировочных оценок.

Более точные значения отношения сигнал/комбинационные про­ дукты можно получить, используя метод трех ординат (рис. 4.12). 'Составив и решив систему трех уравнений, аналогично предыду­ щему примеру определяем коэффициенты полинома а\, а3, 05 и, подставив их отношение в (2.4), получаем для отношения сиг­ нал/комбинационные продукты 3-го порядка (1]

Погрешность определения отношений по ф-лам (4.3) и (4.4) дос­ тигает 3—4 дБ.

Более точный расчет можно сделать, используя 3, 5 или 7 ор­ динат и .не пренебрегая в а1П1лро1к>симир|ующем ряде 'членами этих степеней, но формулы при этом получаются сложнее.

И з м е р е н и е о б щ е г о с р е д н е к в а д р а т и ч н о г о от ­ н о ш е н и я с и г н а л/к о м б и н а ц и о н н ы е с о с т а в л я ю щ и е [1]. Для приближенных измерений нелинейных комбинационных составляющих может служить следующий метод. Структурная схема установки в соответствии с этим методом изображена на рис. 4.13. На два нч входа передатчика подается одновременно

хода передатчика через элемент связи и плавный аттенюатор (Ati) подается на балансный демодулятор БМ. На этот же балансный

S3

погрешности из-за неполного подавления исходных сигналов Д„0 и погрешности за счет добавки комбинационных составляющих к исходным сигналам Дд.

Общая суммарная среднеквадратичная погрешность метода

ционных составляющих тремя тонами рассмотрим на примере уст­ ройства измерения фирмы к<Телефункен». Структурная схема уст­ ройства измерения изображена на рис. 4.15.

нию и искажениям. С этой целью одновременно на два входа однополосного передатчика подается напряжение звуковой частоты, например, 1000 Гц. Уровень пилотсигнала в передатчике подбирается таким образом, чтобы он со­ ставлял 50% номинальной загрузки передатчика. Напряжение сигнала с частотой 1000 Гц регулируется до полной (100%) за­ грузки передатчика. Сигнал с выхода передатчика подается на се­ лективное устройство (перестраиваемый фильтр Ф), а затем де­ тектируется линейным амплитудным детектором Д. Низкочастот­ ная составляющая выделяется фильтром низких частот (ФНЧ), усиливается УНЧ и поступает на измеритель нелинейных искаже­ ний (ИНН) или анализатор гармоник Ан. Оценка степени искаже­ ния проводится по величине отношения уровня гармонических со­ ставляющих частоты 1000 Гц к уровню первой гармоники и отсчи­ тывается по стрелочному прибору в процентах (обычное измерение с помощью ИНН). Отношение напряжения третьей гармоники к напряжению первой гармоники частоты 1000 Гц характеризует не­ линейные комбинационные искажения (коэффициент нелинейных комбинационных искажений).

90