книги из ГПНТБ / Бородич, Сергей Владимирович. Радиорелейная связь учебник для техникумов связи

где / — ток шумового диода в миллиамперах.

Полученные выражения справедливы для не слишком вы­ соких частот, когда можно пренебрегать влиянием времени пролёта электронов и не считаться с ёмкостями и индуктивно­ стями диода. Для очень высоких частот в выражение для коэффи­ циента шума приёмника необходи­

мо внести поправку t\. Характер за­ висимости поправки от частоты по­ казан на рис. 9.23.

Измерения производятся сле­ дующим образом. На одну из по­ следних ступеней усилителя проме­ жуточной частоты включается изме­ рительный' квадратичный детектор, к которому подключается осцилло­ граф и милливольтметр. Усиление приёмника устанавливается таким, чтобы уровень собственных шумов

на экране осциллографа и на приборе милливольтметра был удобен для отсчёта. После подачи напряжения на шумовой диод его ток регулируется так, чтобы сумма шумов дополни­ тельных и собственных была бы вдвое больше собственных шумов.

Практически более удобно установить определённый ток, соответствующий данному шумовому диоду, и вычислять коэф­ фициент шума приёмника по показаниям милливольтметра, соответствующим уровню собственных шумов Uщпр, и показа­ ниям, соответствующим сумме собственных шумов и шумов диода. Тогда формула для расчёта коэффициента шума с ши­ рокораспространённым диодом типа ДШ-1 с током насыщения 40 ма примут вид:

= ----- -tb (9.20)

U Ш гум j

V(U

4 0 9

Приведённые формулы для измерения с шумовым диодом справедливы в том случае, когда на входе приёмника имеется селективная система, обладающая большой избирательностью по зеркальному каналу. Если же такой системы нет, то в при­ ёмник проникнет в два раза большая мощность шумов, так как шумовой диод даёт равномерный спектр шумов в широком диа­ пазоне частот. Для учёта избирательности входной цепи приём­ ника ф-лы (9.17) (9.23) нужно умножить на поправочный коэффициент ^ < 2 .

И з м е р е н и е ч а с т о т н ы х х а р а к т е р и с т и к . Вы­ сокочастотная аппаратура радиорелейных линий содержит це­ лый ряд элементов, определяющих общую частотную характе­ ристику приёмно-передающего тракта станции. Для настройки аппаратуры, а также для её ремонта необходимо иметь возмож­ ность производить измерение частотных характеристик этих от­ дельных элементов и всего тракта станции.

В аппаратуре радиорелейных линий применяются усилители промежуточной частоты с большим усилением, так что какоелибо подключение к выходу усилителя лампового вольтметра, необходимого для снятия частотной характеристики, может вызвать самовозбуждение усилителя, а также вызвать расстрой­ ку контура усилителя в месте подключения прибора, так как в широкополосных усилителях применяются контуры без допол­ нительных ёмкостей или с очень маленькими ёмкостями. По­ этому, как правило, на выходе усилителей промежуточной ча­ стоты устанавливается измерительный германиевый кристал­ лический детектор, по постоянной составляющей тока которого можно производить снятие частотной характеристики.

Напряжение от генератора промежуточной частоты на вход усилителя надо подавать через кабель с волновым сопротивле­ нием, равным выходному сопротивлению генератора.

Этот кабель должен иметь на конце очень хорошую высоко­ частотную фишку, обеспечивающую надёжное соединение с уси­ лителем, и должен быть нагружен на согласованное сопротив­ ление. Для большинства генераторов это сопротивление равно

75 ом.

Для снятия полной частотной характеристики, усилителя промежуточной частоты приёмника необходимо напряжение от генератора подавать через эквивалент кристаллического сме­ сителя, помещённый в нормальный держатель кристалла. В ка­ честве эквивалента может быть использовано сопротивление ти­ па ВС-0,25 или МЛТ, оформленное аналогично кристалли­ ческому детектору. Величина этого сопротивления в зависи­ мости от режима работы смесителя может колебаться от 300

до 700 ом.

На рис. 9.24 приведена схема для снятия частотной харак­ теристики усилителя промежуточной частоты приёмника.

410

Для снятия частотных характеристик элементов свч — по­ лосовых и разделительных фильтров, входных контуров приём­ ника и т. п. необходимо иметь генератор свч с плавным изме-

постоянное по величине, через переменный калиброванный де­ литель свч Д подаётся на измеряемый элемент ИЭ. На выходе включается измерительный детектор ИД, есуш последний имеет входное хорошо согласованное сопротивление, равное сопротив­

вая при помощи переменного делителя постоянными показания прибора в цепи измерительного детектора, снимают зависимость показаний делителя от частоты, что соответствует частотной ха­ рактеристике данного элемента.

Следует иметь в виду, что все элементы, входящие в изме­ рительный тракт, разъёмы свч, делители, согласующие перехо­ ды, отрезки кабеля или волновода и т. п., должны иметь очень хорошее согласование во всём диапазоне измерений. Коэффи­ циент бегущей волны этих элементов должен быть не ниже 0,9, иначе частотная характеристика будет сильно искажена.

Для измерения частотной характеристики всей приёмной части можно использовать этот же генератор свч и измери­ тельный детектор на выходе усилителя промежуточной час­ тоты.

Снять характеристику всей станции можно по измеритель­ ному детектору свч или измерителю мощности, подключённому к выходу передатчика.

И з м е р е н и е х а р а к т е р и с т и к г р у п п о в о г о в р е ­

411

Напряжение от генератора Г с частотой fnp, соответствую­ щей промежуточной частоте, подаётся на исследуемый усили­ тель МПЧ. Генератор имеет возможность модулироваться по

усилителя промежуточной частоты, определяют зависимость из­ менения частоты возникающих колебаний от величины проме­ жуточной частоты. Эти изменения частоты пропорциональны изменению группового времени пробега. Процесс измерения за­

рис. 9.27. Она отличается от схемы рис. 9.26 только применением частотной модуляции вместо амплитудной. Сигнал от высоко­ частотного генератора стандартных сигналов Г подаётся на вход промежуточной станции. Сигнал с выхода станции через высо­ кочастотный делитель Д подаётся на контрольный приёмник КП, выход частотного детектора которого через селективный усили­ тель СУ соединён с частотным модулятором генератора ЧМ: В схеме образуется петля обратной связи для колебаний, часто­ та которых соответствует частоте селективного усилителя. Из­ менение частоты генератора в пределах полосы пропускания станции вследствие изменения фазы приводит к изменению час-

412

тоты колебаний, генерируемых усилителем. Процесс измерений аналогичен измерениям в первом случае.

Для облегчения измерений установка оформляется в виде отдельного пульта или стойки и снабжается генераторами ка­ чающейся частоты и осциллографами для визуального наблю­ дения характеристик.

П р о в е р к а р а б о т ы о г р а н и ч и т е л я . Работа ам­ плитудного ограничителя приёмника может быть охарактеризо­

ратора стандартных сигналов. На выход 'приёмника включаются милливольтметр и осциллограф. Снимается зависимость выход­ ного напряжения от величины высокочастотного сигнала (рис. 9.28). При нормально работающем приёмнике кривая должна иметь вид, изображённый на графике сплошной линией. Порогом ограничения приёмника по высокой частоте можно считать ве­ личину высокочастотного напряжения, при котором напряжение на выходе приёмника уменьшается на 5% от своей максималь­ ной величины. Загиб правой части кривой (пунктирная кривая на рис. 9.28а) свидетельствует о перегрузке последних ступеней усилителя промежуточной частоты или самого ограничителя, что произойдёт при неисправности системы АРУ приёмника.

Для проверки эффективности подавления шумов снимается кривая зависимости уровня ш у м о в на выходе приёмника от ве­ личины высокочастотного сигнала на его входе (рис. 9.28б).

При отсутствии сигнала шумы имеют большую величину, пре­ увеличении сигнала шумы начинают уменьшаться, при дальней­ шем увеличении резко падают и дотом остаются практически постоянными. При исправном приёмнике точки перегиба этих двух кривых должны совпадать. Отсутствие заметных шумов на выходе приёмника при выключенном генераторе, а также смещение порога ограничения вправо свидетельствует о потере усиления приёмником. Смещение второй кривой вправо свиде­ тельствует об ухудшении коэффициента шума приёмника (пунк­ тирная кривая на рис. 9.28).

413

И з м е р е н и е д е в и а ц и и ч а с т о т ы п е р е д а т ч и к а ил и ч у в с т в и т е л ь н о с т и м о д у л я т о р а . В аппаратуре радиорелейных линий с частотной модуляцией наибольшее рас­ пространение получили модуляторы с реактивной лампой и модуляторы с отражательными клистронами.

Чувствительностью модулятора называется отношение на­ пряжения на входе модулятора, на сетке реактивной лампы или на отражательном электроде клистрона к величине девиации частоты

Определить чувствительность модулятора можно по его ста­ тической или динамической характеристике.

Для определения чувствительности модулятора по статиче­ ской характеристике необходимо снять зависимость частоты ге­ нератора от смещения на сетке реактивной лампы или от на­ пряжения на отоажательном электроде клистрона. По получен­ ной характеристике определяют чувствительность модулятора, причём эффективное значение модулирующего напряжения определяется, как

U = 0,7Е.

Для примера на рис. 9.29 приведены статические характе­ ристики модулятора с реактивной лампой и клистроном, для

Рис. 9.29. Статические характеристики модуляторов:

а) с реактивной лампой, б) с клистроном

первой кривой (а) чувствительность равна 0,21 в/Мгц, для вто­

и измерения соответствующих напряжений.

Для измерения динамической характеристики или опреде­ ления чувствительности модулятора в динамическом режиме используют свойство частотно-модулированных колебаний, за­ ключающееся в том, что при определённых значениях индекса мо­ дуляции амплитуда компоненты, соответствующей несущей ча­ стоте, становится равной нулю. Амплитуда компоненты несу-

414

щей частоты в спектре частотно-модулированных колебаний пропорциональна функции Бесселя первого рода нулевого по­ рядка J0(m), где индекс модуляции

Д/ — девиация частоты, F — частота модуляции.

Как видно из графика, приведённого на рис. 9.30, функция Бесселя / 0(т) обращается в нуль при значениях индекса мо­ дуляции

т = 2,4; 5,5; 8,65,... и т. д.

Блок-схема измерений изображена на рис. 9.31. Напряжение от звукового генератора ЗГ подаётся на вход модулятора РЛ. Вели­ чина этого напряжения из­ меряется вольтметром. На выход генератора Г вклю­ чается гетеродинный волно­ мер ГВ. В качестве индика­ тора нулевых биений на вы­ ходе гетеродинного волно­ мера используется телефон

или осциллограф. Гетеродинный волномер настраивается на ча­ стоту генератора при отсутствии напряжения на входе модуля­

Зная частоту модуляции F, легко определить девиацию частоты передатчика

Д f — (2,4; 5,5; 8,65 . . .)F.

Величина индекса модуляции определяется по порядковому номеру нуля функция Бесселя.

Практически удобно отыскивать первый нуль функции Бес­ селя (т —2,4) и заранее подсчитать частоту модуляции, соот­ ветствующую требуемой девиации. Так, например, при девиа­ ции частоты, равной 1 Мгц, первый нуль функции Бесселя соответствует частоте модуляции 415 кгц.

415

На рис. 9.32 приведена зависимость девиации частоты от ча­ стоты модуляции для трёх значений индекса модуляции.

Наиболее просто можно определить чувствительность частот­ ного детектора с помощью частотно-модулированного генерато­ ра с эталонной девиацией частоты. Установка эталонной вели­ чины девиации частоты может быть сделана методом, описан­ ным в предыдущем разделе.

И з м е р е н и е н е л и н е й н о с т и м о д у л я т о р а и ч а ­ с т о т н о г о д е т е к т о р а . Для определения нелинейности мо­ дулятора или частотного детектора измеряют так называемую дифференциальную характеристику, или характеристику кру­ тизны.

Характеристика кру­ тизны частотного моду­ лятора представляет собой зависимость кру­ тизны модуляционной характеристики от сме­ щения на сетке реак­

тивной лампы или на отражателе клистрона (в зависимости от типа модулятора).

Характеристика крутизны частотного детектора также выражает зависимость крутизны его характеристики от расстройки относительно средней частоты.

По характеристике крутизны, являющейся производной ста­ тической характеристики, несравненно легче оценить нелиней­ ность, чем по статической характеристике.

Блок-схема измерения характеристики крутизны модулято­ ра изображена на рис. 9.33. На вход модулятора ЧМГ подаёт­ ся напряжение от генератора звуковой частоты ЗГ. Частотномодулирозанные колебания подаются на приёмник, состоящий из входного контура ВК, смесителя СМ, гетеродина Г, усили­ теля промежуточной частоты УПЧ и частотного детектора ЧД, на выходе которого включён вольтметр. Напряжение на выходе

4 1 6

частотного детектора ЧД пропорционально девиации частоты, которая, в свою очередь, пропорциональна крутизне модуляци­ онной характеристики. Чем меньше модулирующее напряже­ ние, снимаемое с генератора ЗГ, тем меньше девиация частоты и тем точнее эта пропорциональ­

На рис. 9.34 приведены различные виды характеристики кру-

ТИЗ'НЫ.

По трём точкам этой характеристики можно определить за­ тухания нелинейности модулятора по второй и третьей гармо­ никам, соответствующие любой девиации частоты.

П у с т ь , например, нужно определить затухания нелинейности при девиации частоты, равной A f. Тогда по характеристике крутизны находят величины напряжения на выходе частотного детектора U0, Н, и U2, где U0— соответствует начальному сме­ щению или рабочей точке модулятора, a (Д и U2— таким зна­ чениям смещения, при которых частота передатчика отклоняет­ ся на величину ± Af от среднего значения (от рабочей точки).

Затухания 'нелинейности определяют по формулам:

Блок-схема измерения характеристики крутизны частотно­ го детектора такая же, как на рис. 9.33. Вместо передатчика можно включить генератор стандартных сигналов, модулиро­ ванный по частоте. При снятии характеристики изменяют час­ тоту гетеродина приёмника и измеряют напряжение на выходе

417

частотного детектора и отклонения промежуточной частоты (с помощью гетеродинного волномера или предварительно отгра­ дуированного прибора постоянного тока, включённого на вы­ ходе дискриминатора). Зависимость напряжения на выходе де­ тектора от отклонения частоты и будет представлять собой характеристику крутизны.

Затухания нелинейности частотного детектора определяют подтем же, приведённым выше, формулам.

Для повышения точности измерений необходимо применять источники питания с хорошо стабилизированными напряжения­ ми. С этой же целью измерения повторяют несколько раз и ре­ зультаты усредняют.

Для снятия и визуального наблюдения характеристик кру­ тизны существуют специальные приборы.

Прибор для наблюдения характеристики крутизны модуля­ тора состоит из специального приёмника и генератора пило­ образного напряжения. Напряжение от этого генератора подаёт­ ся на модулятор в качестве смещения и на гетеродин приём­ ника для модуляции его частоты. Таким образом, частота гете­ родина приёмника изменяется по тому же закону, что и часто­ та передатчика, и величина промежуточной частоты остаётся неизменной. Напряжение на выходе частотного детектора при­ ёмника выпрямляется амплитудным детектором и подаётся на вертикальные пластины осциллографа, а на горизонтальные пластины подаётся то же пилообразное напряжение. При работе прибора на экране осциллографа можно наблюдать характе­ ристику крутизны модулятора.

Прибор для наблюдения характеристики крутизны частот­ ного детектора представляет собой генератор качающейся ча­ стоты. Этот генератор можно включить, например, вместо ге­ теродина приёмника, а на вход приёмника подать частотномодулированные колебания от генератора стандартных сигна­ лов. Напряжение на выходе частотного детектора выпрямляет­ ся амплитудным детектором и, как и в предыдущем случае, по­ даётся на осциллограф. Если на генератор качающейся часто­ ты и на горизонтальные пластины осциллографа подать пило­ образное напряжение, то на экране осциллографа можно наб­ людать характеристику крутизны частотного детектора;

На рис. 9.34 показаны 4 различные формы характеристики крутизны:

1)идеальная характеристика, нелинейные искажения отсут­ ствуют;

2)имеются только искажения второго порядка (вторая гар­ моника), искажения третьего порядка отсутствуют;

3)имеются только искажения третьего порядка, искажения

второго порядка отсутствуют (симметричная характеристика); 4) имеются оба вида искажений.

418