книги из ГПНТБ / Соркин И.М. Основы радиоизмерительной техники
.pdfДля устранения влияния поглощения земли аппа ратура должна быть расположена на достаточно боль шой высоте, что является практически неудобным. Бо лее приемлемой является методика градуировки, при ко торой генератор поля и измеритель напряженности по ля располагаются на относительно близком расстоянии, порядка нескольких длин волн, на котором влиянием земли можно практически пренебречь. При этом, так
как гД > 1, то в |
выражении (7-29) для р можно пре |
небречь членами, |
содержащими ;в знаменателе (гД )3 и |
(гД)2, по сравнению с выражением, содержащим в зна менателе г/% в первой степени и, таким образом, выра
жение для р упростится. Для г/К> 1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
(7-31) |
|
Подставляя (7-31) |
в (7-30), найдем, |
что в этом случае |
||||||
напряженность поля |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Е = |
[мв/м]' |
|
|
(7-32) |
||
Д л я близких |
расстояний, |
значительно |
меньших |
|||||
длины волны, т. |
е. r/A |
1, tнапряженность |
поля, |
воз |
||||
действующего |
на |
приемную антенну, определится со |
||||||
гласно соотношению |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
60n N ^ I |
|
|
|
(7-33) |
|
|
|
Е ~~ ( F ^ R f + W 2’ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
где Е — напряженность поля, мв}м\ |
|
стандартного |
||||||
N1 — число |
витков |
рамки |
генератора |
|||||
поля; |
рамки генератора стандартного |
поля, м; |
||||||
— радиус |
||||||||
Ra— радиус |
рамки |
измерителя |
напряженности |
по |
||||
ля, М' , |
|
|
|
|
|
|
|
|
г — расстояние между центрами рамок, м; |
|
|
||||||
I — ток в рамке генератора, ма. |
|
|
|
|
Данный метод удобен тем, что благодаря малому расстоянию между генератором стандартного поля и измерителем напряженности поля градуировка его мо жет быть выполнена в лабораторных условиях.
200
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ (ГЕНЕРАТОРЫ
8-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
При регулировке и испытаниях радиотехнических устройств широкое применение получили измерительные генераторы. В зависимости от точности параметров вы
даваемых |
сигналов |
измерительные |
генераторы |
||
разделяются |
на генераторы |
стандартных |
сигна |
||
лов (ГСС) |
и генераторы |
сигналов (ГС). |
Генераторы |
стандартных сигналов служат источниками электриче ских колебаний, калиброванных по частоте, напряжению (мощности) и глубине модуляции. Генераторы сигналов представляют собой источники электрических колебаний, не калиброванных по напряжению или мощности.
В зависимости от частоты и формы выдаваемых сиг налов различаются генераторы синусоидальных коле баний высокой частоты, генераторы звуковой частоты, генераторы импульсных сигналов, генераторы сигналов специальной формы и генераторы шумовых сигналов.
Напряжение, получаемое от генератора звуковой ча стоты, используется для модуляции высокочастотного пе редатчика и заменяет собой напряжение звуковой ча стоты, соответствующее спектру речи или музыки, моду лирующее передатчик в реальных рабочих условиях. Кроме того', генераторы звуковой частоты применяются как источники напряжения, при проверке трактов моду ляторов передатчиков и усилителей низкой частоты при емников, а также при измерении параметров радиодеталей.
При измерении чувствительности и снятии различных характеристик радиоприемных устройств высокочастот ное напряжение, поступающее в реальных рабочих усло виях от антенны на вход приемника, заменяется напря жением, получаемым от генератора стандартных сиг налов.
Применение измерительных генераторов звуковой и высокой частоты позволяет производить снятие харак теристик и измерение параметров радиопередающих и радиоприемных устройств в лабораторных условиях и
2 0 !
получать точные количественные данные, характеризую щие их эксплуатационные качества.
Основные технические требования, предъявляемые к измерительным генераторам, определяются техниче скими условиями на проверяемые с их помощью харак теристики радиопередающих и радиоприемных устройств. Так, например, для того чтобы при помощи ГСС можно было измерять чувствительность приемника, минималь ная амплитуда высокочастотного напряжения, выда ваемого ГСС, должна быть одного порядка с э. д. с., возбуждаемой в приемной антенне принимаемым сиг налом, т. е. порядка единиц микровольт. Это наклады вает соответствующие требования на выходной аттеню атор ГСС и качество его экранировки. По частоте вы ходное напряжение ГСС должно изменяться в преде
лах частотного |
диапазона |
испытуемых |
приемников |
||||||
и т. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Генераторы |
звуковой |
частоты, |
используемые |
при |
|||||
снятии частотных характеристик передатчика |
и прием |
||||||||
ника, |
должны |
|
выдавать |
синусоидальное |
напряжение |
||||
в диапазоне частот, соответствующем спектру |
телефон |
||||||||
ной передачи |
(20—20 000 |
гц). При использовании |
гене |
||||||
ратора |
звуковой |
частоты для |
оценки |
нелинейных |
иска |
жений модуляционного тракта передатчика или усили тельного тракта приемника, собственный коэффициент нелинейных искажений генератора звуковой частоты должен быть значительно меньше допустимого коэффи циента нелинейных искажений проверяемого тракта.
Согласно ГОСТ 9788-61 генераторы |
стандартных |
сигналов классифицируются: по диапазону |
частот, ви |
дам модуляции (амплитудная, частотная, |
импульсная) |
и классам точности. По условиям эксплуатации генера торы стандартных сигналов и генераторы звуковой ча стоты разделяются на группы в соответствие с ГОСТ
9763-61.
8-2. ГЕНЕРАТОРЫ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
В зависимости от принципа действия генераторы зву ковой частоты разделяются на генераторы LC, в кото рых колебания звуковой частоты возбуждаются в кон турах, содержащих индуктивность и емкость; генерато ры на биениях, в которых напряжение звуковой часто-
202
ты образуется в результате биений колебаний двух радиочастотных генераторов, и на генераторы RC, в ко торых колебания возбуждаются в цепях, составленных из активных сопротивлений и емкостей.
Г е н е р а т о р ы з в у к о в о й ч а с т о т ы LC выпол няются на электронных лампах или полупроводниковых приборах по схеме с самовозбуждением. Необходимость получения низких звуковых частот приводит к тому, что L и С колебательных контуров, определяемые значе нием генерируемой звуковой частоты, имеют значитель-
Рис. 8-1. Блок-схема генератора звуковой частоты на биениях.
ную величину. Вследствие этого плавное перекрытие более или менее значительного диапазона частот может быть осуществлено с помощью конденсатора перемен ной емкости, имеющего большие габариты, что приводит к громоздкой и неудобной конструкции. По этой при чине LC-генераторы имеют ограниченное применение, главным образом при работе на фиксированных часто тах 400 и 1 000 гц в качестве внутренних модуляторов генераторов стандартных сигналов.
Г е н е р а т о р ы на б и е н и я х . Блок-схема генера тора на биениях показана на рис. 8-1. Колебания от радиочастотного генератора с постоянной частотой, рав ной, например, /i = 200 кгц, и от радиочастотного гене ратора с плавно регулируемой частотой в пределах /2=180—200 кгц поступают на смеситель. В результате детектирования биений этих колебаний выделяется на пряжение с разностной частотой F = f 1—f2, регулируемой в пределах 0—20 кгц. Напряжение разностной звуковой частоты усиливается усилителем низкой частоты и по ступает через аттенюатор к выходным зажимам гене ратора. Принципиальная схема одного из генераторов
203
этого типа 'Приведена на рис. 8-2. Напряжения, снимае |
Автоматическая регулировка амплитуды произво |
||
мые с генераторов (Ли Л 5), усиливаются усилителями |
дится путем подачи в цепь смещения лампы усилителя |
||
высокой частоты (Л2, Л&), которые, |
кроме того, служат |
(Л6) части продетектироваяного напряжения звуковой |
|
для фильтрации высших гармоник |
и • уменьшения |
реак |
частоты (лампа Л 9) с выхода прибора. Смеситель рабо |
ции со стороны последующих каскадов прибора. |
Уси |
тает на лампах <Я3 и Л 7. |
|
|
|
|
В усилителе низкой частоты (ЛА, Л&) для уменьше |
литель колебаний, снимаемых с генератора с плавно регулируемой частотой, служит также для получения автоматической регулировки амплитуды выходного на пряжения, чем достигается его относительно постоянное значение во всем частотном диапазоне.
ния искажений и улучшения частотной характеристики применена отрицательная обратная связь. Аттенюатор служит для понижения выходных напряжений при
бора |
до |
единиц милливольт. Электронный вольтметр |
(Л{0, |
Ли) |
предназначен для контроля выходного напря |
жения генератора.
204 |
205 |
Генераторы на биениях отличаются плавной регули ровкой частоты и амплитуды выходного напряжения, стабильностью частоты и получили широкое практиче ское применение.-
Г е н е р а т о р ы RC. Упрощенная схема генератора RC показана на рис. 8-3. Основными элементами схе мы являются генератор и усилитель мощности. Гене ратор выполнен в виде двухкаскадного усилителя
с двойной обратной связью: положительной и отрица тельной. Положительная обратная связь обусловливает возникновение колебаний. Отрицательная обратная связь служит для устранения нелинейных искажений, получения равномерной частотной характеристики и стабилизации амплитуды колебаний генератора.
Положительная обратная связь осуществляется по дачей напряжения с анода второй лампы на сетку пер вой. Так как каждая лампа производит сдвиг по фазе усиливаемого напряжения на 180°, то переменное на пряжение, подаваемое с выхода усилителя на его вход, совпадает по фазе с входным напряжением и при доста точной величине напряжения обратной связи в схеме возникают колебания.
Для получения колебаний синусоидальной формы условие самовозбуждения должно выполняться лишь для одной определенной частоты. Для этого напряже ние с выхода подается на вход усилителя посредством
206
делителя, составленного из двух частей, из которых верхняя представляет собой последовательное соедине ние емкости С и сопротивления R, а нижняя — парал лельное соединение С и R с такими же номинальными значениями.
В этом случае напряжение обратной связи на сегке первой лампы
_ U C1KZ' |
|
( 8- 1) |
||
cl |
Z ’ |
|
||
|
|
|||
где U0l — начальное входное |
напряжение на |
сетке пер |
||
вой лампы; |
|
|
|
|
К — коэффициент усиления усилителя; |
составляю |
|||
Z — полное сопротивление |
делителя, |
|||
щего цепь обратной связи: |
|
|||
z = ' ?+ |
, i + |
- r - L - - ; |
<8'2> |
|
|
|
^ |
+ /юС |
|
z ' = - j — -—1 |
; |
(8-3) |
||
|
~]f + i^c |
|
|
Z' — полное сопротивление части делителя, с которой снимается напряжение обратной связи на сетку первой лампы.
Подставляя в (8-1) значения Z и Z' и преобразуя, найдем:
4 , = |
/ • ' * |
1 V |
м |
3 + |
/ ( |
— ш1^с ) |
|
Из (8-4) следует, что, для того чтобы фаза напряжения обратной связи U'cl совпадала с фазой начального напря
жения UC1, на сетке первой лампы, необходимо, чтобы мнимая часть знаменателя (8-4) равнялась нулю, т. е.
" « c - s s c = ° ’ |
<8‘5> |
что выполняется лишь для частоты
» = й - |
<8-6) |
Таким образом, частота колебаний определяется произведением сопротивления R на емкость С.
2Q7
Изменение частоты генератора при переходе с одно го поддиапазона на другой достигается переключением сопротивлений R, а плавная регулировка частоты в пре делах каждого поддиапазона осуществляется с помощью конденсатора переменной емкости С.
Отрицательная обратная связь осуществляется .пода чей выходного напряжения с анода лампы Л 2 «а вход лампы Л\ через делитель, составленный из сопротивле ний R ь г и R2. Сопротивление г представляет собой не линейный элемент, в качестве которого обычно исполь
зуется |
термистор. Величина отрицательной обратной |
|||
связи |
устанавливается автоматически. |
Если, |
.на |
|
пример, |
амплитуда выходного |
напряжения возрастет, |
||
то мощность, рассеиваемая в |
термисторе, |
увеличится. |
При этом сопротивление его уменьшится, возрастет на пряжение на сопротивлении R2, подаваемое на сетку лампы Л[ в обратной фазе, что приведет к уменьшению амплитуды колебаний. Аналогично при уменьшении ам плитуды выходного напряжения действие отрицатель ной обратной связи приведет к увеличению амплитуды напряжения до его первоначального уровня.
Выходное напряжение генератора поступает на управляющие сетки лампы Л ъ фазоинверсного каскада. На выходе этого каскада получаются равные по вели чине и противоположные по фазе напряжения, посту пающие на сетки ламп Л4 и Л$ усилителя мощности с трансформаторным выходом. Для повышения устой чивости работы и уменьшения нелинейных искажений и шумов в усилителе мощности применяется отрицатель ная обратная связь, подаваемая в катодную цепь лам пы фазоинвероного каскада с обмотки обратной связи выходного трансформатора.
Генераторы RC отличаются широким диапазоном частот, стабильностью работы, небольшим коэффициен том нелинейных искажений, малыми габаритами и весом.
8-3. ГЕНЕРАТОРЫ СТАНДАРТНЫХ СИГНАЛОВ С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Генераторы стандартных сигналов с амплитудной модуляцией выпускаются в диапазоне частот от 100 кгц до 30 Мгц с точностью калибровки по частоте ±1% ,
208
пределами выходных напряжений от 0,1 мкв до 1 в и погрешностью выходного напряжения порядка ±25%.
Генератор стандартных сигналов состоит из следую щих основных элементов (рис. 8-4): задающий генера тор, буферный усилитель-модулятор, электронный вольт метр для контроля уровня несущей, аттенюатор, гене ратор звуковой частоты и измеритель коэффициента мо дуляции.
На рис. 8-5 приведена принципиальная схема гене ратора стандартных сигналов Г4-1 (ГСС-6) на диапа зон частот 100 кгц—j27 Мгц с пределами выдаваемых 'напряжений от 0,1 мкв до 1 в.
Р и с . 8 - 4 . Б л о к - с х е м а г е н е р а т о р а с т а н д а р т н ы х
с и г н а л о в .
Задающий генератор собран по трехточечной схеме с индуктивной связью (Л[). Частотный диапазон генера
тора перекрывается восемью поддиапазонами: |
1) |
100— |
||||
180 кгщ |
2) |
180—350 кгщ |
3) 350—700 кгц-, |
4) |
700.— |
|
1 400 кгц-, |
5) 1 400—2 900 |
кгщ, |
6) 2 800—5900 |
кгц-, |
||
7) 5700—12000. кгц-, 8) 12 000—27 000 кгц. |
|
|
||||
Переход от одного поддиапазона к другому произ |
||||||
водится |
переключением контурных |
катушек генератора |
с помощью переключателя. Плавное изменение частоты в пределах каждого частотного поддиапазона выполня ется *конденсатором переменной емкости. Буферный усилитель-модулятор между задающим генератором и выходом ГСС уменьшает влияние нагрузки на частоту генератора и служит для получения амплитудной моду ляции (лампа Л 2) .
Генератор звуковой частоты, работающий по трех точечной схеме, генерирует модулирующее напряжение на фиксированной частоте 400 гц, которое подается на экранную сетку лампы буферного усилителя одновре менно с напряжением постоянного тока. Изменением ве-
14—2240 |
209 |
Выход