книги из ГПНТБ / Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник

которые могли бы существенно исказить результат изме­ рений. Требуется, чтобы переходное затухание между линиями Лі и Л 2 не менее чем на 20 дБ превышало из­ меряемую величину ас. Поэтому для низких частот до­ пустимо образовывать шлейф из пар одного кабеля, а для высоких приходится брать одинаковые пары из раз­ ных кабелей. Если это осуществить .нельзя, то можно прибегнуть к методу сравнения, но при измерениях с двух концов [34].

Характеристическое затухание, для точного контроля которого необходимо соблюдать на всех частотах ра­ венство Zn= Z cг, измеряется значительно реже, чем ра­ бочее затухание, определяющее режим работы в задан­ ных рабочих условиях.

7.2. Принципы измерения рабочего затухания

Под рабочим затуханием ар понимается ре­ зультат сравнения кажущихся мощностей P t и Р 2 , из ко­ торых первая берется при заданном генераторе с некото­ рой эдс Е и заданным внутренним сопротивлением Z 4 на согласованной нагрузке, подключенной к нему непосред­ ственно (рис. 7.2а — случай, рассматриваемый как иде-

Pdic. 7.2. Мощности, сравниваемые при измерениях ра­ бочего затухания:

110

личину, и поэтому нельзя менять регулировку выходного напряжения генератора при втором замере (в верхнем положении ключа), подгоняя величину £/вх к величине Е/2. Схема измерении рабочего затухания методом «из­ вестного генератора» при определении ар путем срав­ нения его с затуханием образцового магазина затуханий (что исключает ошибки отсчетов по шкале И У и дает бо­ лее точные результаты) используется в измерительных пультах Л А Ц (рис. 7.4). В этой схеме измеряемый объ-

Рис. 7.4. Схема .измерения рабочего затухания по методу «из­ вестного генератора», используемая в измерительных пультах Л А Ц

ект включается в гнезда Вх' и Вых'. Если измерения про­ изводятся для линии, расположенной между двумя Л А Ц , то на передающей станции линия включается в гнезда Вх', а на приемной станции — в гнезда Вых'.

Сопротивление генератора (на передающем конце) устанавливается в соответствии с заданным Zi. Возмож­ ны Z i= 1 3 5 Ом и Zi = 600 Ом. (Для схем с другими Z t потребуется перейти к «методу Z» с использованием за­ параллеленных гнезд а и дополнительных магазинов со­ противления.)

Если при измерении используется метод сравнения и последовательно с генератором включается магазин за­ туханий, а характеристическое сопротивление послед­

11

него выбрано согласованным с заданным сопротивлени­ ем нагрузки, то согласование магазина с генератором можно произвести с помощью согласовывающего звена или трансформатора, 'имеющихся в схеме коммутацион­

ча (когда контролируется уровень на выходе измеряе­ мого четырехполюсника), равным заданному значению его нагрузочного сопротивления Z% а в положении 1 ключа (когда контролируется уровень на выходе мага­ зина) — равным характеристическому сопротивлению примененного магазина (гнезда Вх" и Вых" соединя­ ются накоротко).

Для подсчета величины измеренного рабочего зату­ хания следует в таких случаях пользоваться общей фор­

неперах, то для получения результата в децибелах удоб­

7.4. Измерение рабочего затухания «методом Z»

Если в распоряжении измеряющего нет гене­ ратора с требующимся внутренним сопротивлением Z\, то для измерения рабочего затухания создают схемы ис­ точников тока, эквивалентных такому генератору. Это может быть схема рис. 7.5, где после генератора с лю­ бым внутренним сопротивлением Z x включен магазин затуханий с требуемым характеристическим сопротивле­ нием Z b (Обычно Zi и Z 2 задаются чисто активными.) Ве­ личина затухания магазина должна быть не менее 20 дБ. В этом случае входное сопротивление источника со сторо­ ны измерительной схемы пренебрежимо мало зависит от

113

фактического сопротивления используемого генератора Z x и практически равно характеристическому сопротивле­ нию магазина Zj. Такой эквивалент заданного генерато­ ра может быть с успехом использован в схеме рис. 7.3, однако требует наличия свободного магазина.

тем 'иепользоваіния магазина

Весьма распространенным способом создания источ­ ника, эквивалентного генератору с внутренним сопро­ тивлением Zb является схема, собранная по так назы­ ваемому «методу Z» (рис. .7.6). Сопоставляя схемы рис.

Рмс. 7.6. Схемы, поясняющие получение генератора с заданным внутренним сопротивлением «по методу Z»

7.6, нетрудно видеть, что, если перед входом четы­ рехполюсника включено сопротивление, равное Zj, то при равенстве U ' = U = E токи, поступающие на вход четырехполюсника, и следовательно, напряжения на его выходной нагрузке Z 2 для всех этих схем окажутся оди­ наковыми (для первой схемы 7.6 эти токи найдутся по закону Ома для всей цепи, а для второй и третьей — по закону Ома для участка цепи).

Таким образом, для создания заданных рабочих усло­ вий достаточно включить последовательно со входом че­ тырехполюсника требуемое сопротивление генератора Z h а за эдс принять напряжение V на выходе любого фактически действующего источника (перед включенным Zi), питающего созданную схему; на выходе же четырех­ полюсника надо включить заданное сопротивление Z 2.

Схема измерений рабочего затухания по «методу Z» представлена на рис. 7.7. Она дает возможность опреде­ лить Яр как методом двух отсчетов (по разности уровней

114

Pi) на выходе согласованно нагруженного магазина за­ туханий. В верхнем же положении ключа контролирует­ ся напряжение U2 на заданной рабочей нагрузке четы­ рехполюсника Z 2. Если ам— 0, то U i= E / 2 и

Рис. 7.7. Схема ламераніня рабочего зату­ хаем я «по «методу Z» с -использованием ма­ гаайна затухании

ко оказывается выполненным с существенной погрешно­

ложении ключа может контролироваться половина од-

115

мой эдс £, а в верхнем — может поступить в схему дру­

за этого шунтируются величины Zj и Z2. Если при шун­ тировании величины Z t при известном Z,, еще возможен учет полученной погрешности (можно найти, какая часть эдс выделяется на параллельно соединенных Z ( и- Z n), то при шунтировании величины Z 2 и, следовательно, из­ менении условий работы четырехполюсника учет возник­ шей погрешности существенно затрудняется.

В этом случае, если известны характеристические со­ противления четырехполюсника и известно (пли доста­ точно велико) его характеристическое затухание ас, мо­ жно воспользоваться для расчета погрешности формулой

где g — постоянная передачи четырехполюсника (харак­ теристическая) (см. задачи №№ 91—92). Однако во мно­ гих случаях такие расчеты произвести невозможно.

Всхеме рис. 7.5 ошибки, аналогичные упомянутым в пп. а) и б) (иногда поддающиеся учету, иногда — нет),

могут возникать из-за неправильной установки значений Z r , Z иуи неправильного выбора магазина затуханий.

В схеме измерений по «методу Z» ошибка, указанная в пункте а), исключена (полагая, что между замерами в верхнем и в нижнем положениях ключа промежуток времени достаточно мал).

Ошибки же, обусловленные неверными значениями

11б

бочное мнение, что эти сопротивления должны быть рав­

чего затухания связано с часто имеющим место контро­ лем затухания линии при согласованной по среднему модулю нагрузке с обеих сторон (например, медной це­ пи при Z i = Z 2= 600 Ом). Практически такого рода из­

схемам рис. 7.1, поскольку рабочее затухание в этих ус­ ловиях может быть с некоторым допущением принято за характеристическое. В этих условиях, пренебрегая от­

по схемам рис. 7.3, 7.4 или 7.7, тем более, что при из­

Таким образом, измерив рабочее затухание, можно лег­ ко рассчитать и вносимое (естественно для тех же зна­ чений Z t и Z2). Если же желательно найти аВп путем из­ мерений сразу (при этом величины Zi и Z2 можно и не знать, а только иметь их в качестве каких-то двухполюс­ ников), то можно произвести измерения по схеме рис. 7.8, собранной по «методу Z» в соответствии с определе­ нием вносимого затухания.

117

При такой схеме в нижнем положении спаренного ключа /( индикатор покажет напряжение U y пли уро­ вень р1, соответствующий мощности, выделяемой гене­ ратором с заданным внутренним сопротивлением Z, и эдс E — U на заданной нагрузке Z 2 при их непосредст-

Рис. 7.8. Схема изме­

рения вносимого за-

Вьшосн- туханшя

щи J

венном соединении. В верхнем же положении ключа кон­ тролируется напряжение U2 или уровень р2 на той же нагрузке Z 2, когда между нею и тем же генератором включен измеряемый четырехполюсник:

ному вольтметру этого генератора или, точнее, по спе­ циально подключенному или вольтметру). Такая не­ обходимость вытекает из того, что в разных положениях ключа фактический генератор работает на различные на­ грузки ( Z i + Z bx и л и Zi + Z2j , следовательно, падения на­ пряжения на его фактическом внутреннем сопротивле­

118

Поэтому схемы для измерения 5Р аналогичны схемам для измерения рабочего затухания.

В схеме рис. 7.4 показано включение четырехполюс­ ника, рабочее усиление которого контролируется. Отли­ чие ее от схемы для измерения рабочего затухания со­ стоит в переносе магазина затуханий в другую ветвь схемы (поскольку для метода сравнения необходимо ком­ пенсировать усиление затуханием М 3 ). Кроме того, не­ обходимо обычно обеспечить подачу на вход усилителя уровней, при которых он работает на прямолинейном участке амплитудной характеристики. Для этой цели ис­ пользуется регулировка выходного напряжения генера­ тора, а нередко включается последовательно е генера­ тором имеющийся на панели магазин затуханий. В слу­ чае надобности включение М 3 производится через со­ ответствующий согласующий трансформатор (согласо­ вывающее звено) (см. задачу № 95).

Аналогичные изменения следует произвести и при измерении рабочего усиления по «методу Z».

При подсчете величины S p необходимо учесть зату­ хания всех включенных магазинов, трансформаторов и звеньев. Следует обратить внимание, что 5Р не совпа­ дает по определению (а, стало быть, во многих случаях и по величине) ни с усилением по напряжению, ни с усилением по мощности, поскольку для ,их контроля за­ дается обычно только сопротивление нагрузки на выходе усилителя, а сопротивление генератора не учитывается (сравнивается выходное напряжение или мощность со входным, но не с тем, которое было бы, если бы гене­ ратор работал непосредственно на согласованную с ним нагрузку).

7.8. Измерение фазовой постоянной четырехполюсников

Передача сигналов по линиям связи характе­ ризуется не только затуханием их по амплитуде, но и сдвигами по фазе. Фазовые постоянные четырехполюс­ ников измеряют многими способами. Широкое распро­ странение имеют осциллографические методы (ом. гл. 9).

Простейшие измерения фазовых сдвигов осуществля­ ют способами, основанными на контроле соотношений суммы и разности исследуемых напряжений. Из вектор­ ной диаграммы рис. 7.9 видно, что если два вектора нап­

ряжения ОА іи OB одинаковы по своим абсолютным зна­

119