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

рений угла сдвига фаз между напряжениями, соотноше­ ние которых определяет рабочую фазовую постоянную четырехполюсников, например, угол сдвига фаз между Ef2 и U2 в схеме измерения рабочего затухания.

На рис. 7.10 представлена схема измерения рабочей фазовой постоянной методом трех напряжений (для слу­ чая, когда Z ! = Z 2 = 600 Ом) *). В этой схеме в верхнем

Ріис. 7.10. Схема (измерения рабочего угла сдвига фаз в четырехполюснике методом трех (напряжений

положении ключа К3, манипулируя ключом Кі и изменяя

‘ ) О методе суммы и разности для измерения угла 6/2 см. [28).

120

переводят ключ Кз в нижнее положение и манипулируют ключом Ка- В верхнем положении этого ключа контроли­ руется напряжение между точками 1—2. Это напряже­ ние Ui2 образуется из части напряжения ІІч, падающей на нижней половине сопротивления 600 Ом, включенно­ го на выходе четырехполюсника, и из части напряжения Uu падающей на верхней половине сопротивления 1500 Ом, включенного на выходе магазина. Так как со­

ственно, что судить об его величине приходится с учетом периодичности синуса в зависимости от характера изме­ ряемого четырехполюсника и числа звеньев в нем (см. задачи №№ 96, 97).

Характер измеряемого четырехполюсника необходи­ мо иметь в виду и при решении вопроса о том, фикси­ руем мы полуразность (Ui— U2)l2 или полусумму этих напряжений.

Для частот, лежащих в полосе пропускания четырех­ полюсника и достаточно удаленных от граничной часто­ ты (т. е. при малых затуханиях в нем), следует ожидать

7.9. Измерение переходного затухания

Наличие паразитных связей между цепями при передаче сигналов по одной из них (влияющей) всегда вызывает помехи в соседней, параллельно идущей цепи, подверженной влиянию. В результате в последней по­ являются переходные токи.

121

щаяся мощность сигнала на входе влияющей цепи, а в знаменателе — величина кажущейся мощности переход­ ных токов на дальнем (на другой станции), приемном конце линии, подверженной влиянию. Чем больше пе­ реходное затухание, тем меньше переходный (мешаю­ щий) ток.

На рис. 7.М представлены принципиальные схемы для измерения переходных затуханий.

Рис. 7.ІІІ. Схема измерения 'переходного зату­ хания:

а) «.а ближнем конце; б) на дальнем конце

Величина переходного затухания, как правило, вели­ ка по нормам і[34] от 50 до 138 дБ. Поэтому в цепи, под­ верженной влиянию, приходится контролировать весьма малые уровни, поскольку подача при измерениях во влияющую цепь слишком большого входного напряже­ ния недопустима і(это не соответствовало бы нормаль­ ному режиму работы влияющей цепи и, кроме того, вы­

102

звало бы во всех соседних, работающих, а не измеряемых цепях слишком большие помехи). Естественно, что эти обстоятельства вынуждают в обоих схемах рис. 7.11 'ис­ пользовать метод сравнения. Для обеих схем фиксиру­ ют значения затуханий магазинов, когда показания вы­ сокоомного индикатора одинаковы при обоих положе­ ниях ключа К.

Переходное затухание па ближнем конце для схемы рис. 7.11а определяют по формуле:

В этих формулах Z cl и Zr2 соответственно характери­ стические сопротивления влияющей цепи / и подвержен­ ной влиянию цепи II; асі — характеристическое затуха­ ние влияющей цепи.

Разность уровней сигнала и помехи, определяемая из ф-лы (7.16) величиной

характеризует защищенность цепи II от цепи / по даль­ нему концу и численно равна ей, если направление пе­ редачи по обоим цепям от станции А к станции Б, а уровни передачи и затухания обеих цепей одинаковы (см. задачу № 100). Защищенность на ближнем конце при одинаковых направлениях передачи совпадает по ве­ личине с переходным затуханием на ближнем конце.

Отметим часто встречающуюся ошибку при сборке схемы рис. 7.116. Влияющая линия в этой схеме нагру­ жена на сопротивление магазина, которое обычно равно Zci, поэтому включать еще одно сопротивление Z ci на выходе цепи I не следует (хотя это нередко делают).При параллельном соединении двух сопротивлений Zcl вели­ чина сопротивления нагрузки окажется Z cі/2 и для полу­ чения одинаковых показаний индикатора в обоих поло­ жениях ключа придется поставить на М 3 величину за-

123

широко распространенном приборе КИПЗ-ЗОО, который применяется при измерении переходных затуханий от­ дельно для каждой из выбранных в нужном спектре ча­ стот («по точкам»), С его помощью легко образуются схемы рис. 7.11 [34]. Погрешность измерений прибором КИПЗ-ЗОО порядка ± 2 ,0 дБ.

Как правило, переходное затухание на передающем конце измеряют с обоих концов усилительного участка, но без перемены мест влияющей и подверженной влия­ нию цепей (по принципу взаимности это не изменило бы затухания). Защищенность же на дальнем конце, наобо­ рот, измеряют с одной стороны усилительного участка, но с переменой мест влияющей и подверженной влия­ нию цепей. Об измерениях защищенности в каналах и трактах связи см. § 14.8.

7.10. Способы автоматизации измерений затухания и усиления

В современной технике связи уделяется все большее внимание вопросам автоматизации измерений. Автоматизация, хотя бы частичная, дает возможность:

а) существенно уменьшить время измерений, что осо­ бенно важно и выгодно экономически в тех случаях, ког­ да требуется произвести большое количество замеров (для определения, например, частотной характеристики в широком спектре частот);

б) существенно уменьшить погрешности измерений, происходящие за счет изменения параметров приборов, когда они работают долгое время;

в) облегчить введение результатов измерений в по­ следующие устройства (например, ЭВМ или какие-то устройства управления).

Вто же время автоматические устройства сложны по конструкции, требуют квалифицированного персонала для настройки или ремонта и часто дороги.

Впроцессе проверки работы цепей связи, особенно при их настройке во время строительства и монтажа, не­ обходимо в широком диапазоне частот многократно кон­ тролировать и корректировать частотные характеристи­ ки монтируемых цепей и каналов.

124

Бывший до недавней поры единственным способ сня­ тия частотных характеристик, затухания или усиления по отдельным точкам требует много времени и не дает га­ рантии, что в промежутке между точками нет какого-ли­ бо неожиданного выброса кривой. В настоящее время повсеместное распространение получили приборы, даю­ щие возможность получить на экране электроннолучевой трубки сразу нужную частотную характеристику зату­ хания или усиления в достаточно широком диапазоне ча­ стот. Такого рода устройства носят название характе­ риографов и входят в обширную группу панорамных приборов.

Принцип действия любого характериографа (рис. 7.12) основан на автоматическом изменении частоты ге­ нератора и синхронном автоматическом образовании

масштаба частот по оои х индикатора — электроннолу­ чевой трубки (ЭЛТ). В этой схеме луч ЭЛ Т испытывает по горизонтали воздействие генератора развертки ГР, выдающего напряжение, линейно зависящее от времени (см. рис. 6.5 и §§ 9.2 іи 9.3). Под воздействием того же (иди такого же) генератора развертки работает гене­ ратор качающейся частоты ГКЧ, частота которого авто­ матически изменяется во времени так же, как напряже­ ние генератора развертки, определяющее перемещение луча по экрану трубки в горизонтальном направлении. Таким образом, по оаи х трубки создается необходимый масштаб частот. ГК Ч подает неизменные по амплитуде и меняющиеся по частоте колебания на вход измеряемо­ го объекта ИО. Если этот объект .изменяет амплитуды напряжений различных частот в различной мере, то на его выходе частотномодулированное колебание окажет­ ся имеющим для разных частот разные амплитуды в за­

125

висимости от частотной характеристики затухания (уси­ ления) измеряемого объекта.

Детектор Д, включенный па выходе НО, выделит огибающую поступившего на него частотиомодулпрованиого колебания с учетом происшедшего изменения ам­ плитуд различных частот. После усиления эта огибающая

действует па луч ЭЛ Т по вертикали. При этом, если все блоки работают синхронно, то на экране каждое зна­ чение огибающей, действующее по осп у, придется по масштабу частот, образованному на оси х, точно против «своей» частоты. В 'итоге луч прочертит на экране кри­ вую, которая в определенном масштабе частот и ампли­ туд покажет изменения выходного уровня измеряемого объекта в зависимости от частоты.

Поскольку на входе НО напряжения всех частот име­ ли одну и ту же амплитуду, то вычерченная лучом кри­ вая даст нам при учете масштабов по обеим осям ам­

лучают при использовании метода сравнения >(рис. 7.13).

контрольного канала В контрольном канале ставят калиброванный мага­

зин затуханий с пренебрежимо малой частотной зависи­ мостью. В итоге на экране ЭЛ Т получается 'изображение не только частотной характеристики измеряемого объек­ та, но и в виде опорной горизонтальной прямой — изо­

ному в контрольном канале. Погрешность такого изме­ рения, поскольку оба канала находятся в данный мо­

126

мент в одном и том же режиме питания, может быть до­ ведена до долей децибела, что трудно достичь, применив какую-то предварительно отградуированную шкалу ЭЛТ. Изменяя затухание контрольного канала, можно точно проверить затухание измеряемого объекта для всех ча­ стот, где получатся точки пересечения.

Частотные метки, получаемые от блока маркера, мо­ гут быть импульсными, когда на экране через опреде­ ленные промежутки времени видны короткие вертикаль­ ные импульсы, каждый из которых соответствует опре­ деленному значению частоты, а могут быть яркостными, когда значение установленной частоты отмечается на наблюдаемой кривой ярко светящейся точкой или, нао­ борот,. гашением луча.

7.11. Приборы для визуального измерения характеристики переходного затухания

На рис. 7.14 изображена развернутая струк­ турная схема прибора ВИЗ — визуального измерителя переходных затуханий. В эксплуатации имеется несколь­ ко разновидностей ВИ З: ВИЗ-2, ВИЗ-2Б, ВИЗ-З, ВИЗ-600, но в основе их построения лежат общие прин­ ципы.

Проверку соответствия магистрали нормам по защи­ щенности и корректировку обнаруженных отклонений от норм производят путем включения корректирующих кон­ туров RC, т. е. симметрирования кабельных пар. По­ стоянный контроль за воздействием этих контуров на ча­ стотную характеристику переходного затухания, легко достижимый автоматически с помощью ВИ З, в несколь­ ко раз сократил время (и стоимость) настройки по срав­ нению с применявшимся ранее контролем частотной ха­ рактеристики по отдельным ее точкам.

Особенности схемы ВИЗ сравнительно с рассмотрен­ ными схемами рис. 7.12 и 7.13 вытекают из заданной ши­ рины диапазона качания (сотни килогерц при началь­ ной частоте порядка 10 кГц) и из требуемых пределов измерений [до 139 дБ (16 Нп)].

Чтобы получить необходимый диапазон качания, при­ ходится использовать два генератора. Один ГФ Ч выра­ батывает напряжение фиксированной высокой частоты (например, 3 МГц) с постоянной амплитудой, другой ГК.Ч, имея ту же основную частоту, модулирован по ча­ стоте на 10—20% от основной частоты >(с помощью маг-

127

128

L

Рис. 7Л4. Структурная схема прибора В И З

нитного модулятора). Таким образом, если основная ча­

сокочастотные составляющие, имеющиеся на выходе сме­ сителя, генераторная часть прибора посылает в линию циклы, колебаний, в которых качание частоты происхо­ дит в нужном диапазоне (например, от 10 до 300 кГц). Непосредственно получить изменение частоты в 30 раз за цикл качания (в одном генераторе) не представляет­ ся возможным.

Вторая особенность ВИЗ состоит в том, что при под­ лежащих измерению весьма больших значениях пере­ ходного затухания необходимо уменьшить возможность воздействия на изображение напряжений внутренних шумов прибора и линий, величины которых в этом слу­ чае сопоставимы с остатком измерительного сигнала. В

подается и напряжение частоты 1 кГц от генератора низ­ кой частоты ГНЧ. Таким образом, амплитуда колеба­ ний на выходе ГФ Ч оказывается регулярно изменяемой под воздействием постоянного по своему амплитудному значению синусоидального напряжения частоты 1 кГц. В итоге на выходах упомянутых блоков получаются цик­

в измерительный канал — на вход линии, подверженной влиянию, и в контрольный канал, куда включается влия­ ющая линия. Для удобства работы калиброванные де­ лители ДвЛі и Делі включены и в контрольный канал и в измерительный, что упрощает манипуляции по совме­ щению кривых обоих каналов в различных точках эк­ рана.

Двойная модуляция дает далее возможность прове­ сти и двойное детектирование. Первое — для выделения огибающей с частотой 1 кГц, чтобы с помощью соот-