5.2 Ваттметры проходящей мощности

Для измерения проходящей мощности наибольшее распространение получили ваттметры на основе направленных ответвителей. Направленным ответвителем называется устройство, позволяющее ответвлять часть проходящей в основном тракте мощности падающей и отраженной волн в боковой канал. При этом падающая волна ответвляется в одно плечо канала, а отраженная- в другое. На рис.5.4. штриховыми линиями показан путь распространения падающей волны мощности. К выходу правого плеча бокового канала ответвителя подключен ваттметр поглощаемой мощности ВПМ, фиксирующий часть отраженной мощности. Выходные сигналы ваттметров поступают в отсчетное устройство ОУ, осуществляющее вычитание сигналов в соответствии с (5.6). Т.о., показания ОУ соответствуют проходящей мощности.

Достоинством ваттметров на основе направленных ответвителей являются широкие пределы измеряемой мощности ; возможность раздельного измерения падающей и проходящей мощности. Диапазон частот таких ваттметров 0,03…40ГГц.

Рисунок 5.4.Схема ваттметра проходящей мощности на направленном ответвителе.

Раздел 6. Генераторы измерительных сигналов

6.1. Общие сведения, классификация, принцип построения измерительных генераторов

В качестве образцовой меры частоты при технических измерениях применяются измерительные генераторы (ИГ).

Измерительные генераторы представляют собой источники стабильных испытательных сигналов определенной формы, параметры которых (частота, напряжение, мощность) могут регулироваться и поддерживаться с требуемой точностью.

В зависимости от диапазона воспроизводимых частот и формы колебаний измерительные генераторы подразделяются на генераторы сигналов низкочастотные, генераторы сигналов высокочастотные, генераторы импульсов, генераторы сигналов сложной формы, синтезаторы частоты, генераторы испытательных импульсов.

Основными нормируемыми метрологическими характеристиками измерительных генераторов являются пределы и диапазоны частот и уровней воспроизводимых сигналов, погрешность установки частоты, нестабильность частоты, погрешность установки выходного напряжения, пределы искажения формы сигнала.

Формирование всех видов измерительных сигналов с заданными параметрами в одном приборе не представляется возможным. Поэтому ИГ классифицируются по форме сигнала и диапазону генерируемых частот. Например, генераторы Г2 являются генераторами шумовых сигналов, Г3 – генераторы НЧ колебаний синусоидальных колебаний, Г4 – генераторы ВЧ (включая СВЧ) колебаний синусоидальных колебаний, Г5 – генераторы импульсов прямоугольной формы, Г6 – генераторы колебаний специальной формы, Г7 – синтезаторы частоты, ГКЧ – Г8.

В зависимости от диапазона частот генерируемых сигналов выделяют НЧ ИГ (20Гц … 300кГц), высокочастотные (30кГц … 300МГц) и СВЧ (свыше 300 МГц), которые в свою очередь могут иметь коаксиальный (300 МГц … 10ГГц) или волноводный (свыше 10ГГц) выходы. По выходному уровню напряжения (мощности) различают ИГ с комбинированным и некомбинированным уровнями. В ВЧ ИГ могут осуществляться следующие виды модуляции генерируемых сигналов: амплитудная синусоидальная (АМ), частотная синусоидальная (FM), амплитудно-импульсная (PM), частотно-импульсная (FT), фазо-импульсная (T), однополосная (SM).

К источникам гармонических сигналов относятся также ГКЧ. Характерной особенностью их является автоматическое изменение (качание) частоты. Чаще всего закон качания является линейным и обеспечивается с помощью ГЛИН.

К источникам гармонических сигналов отнесены синтезаторы частоты – это устройство, вырабатывающее одно или несколько выходных колебаний с заданными частотами, которые либо порознь когерентны колебанию опорного генератора, либо попарно могут образовывать колебания разностной частоты. Таким образом, с помощью синтезаторов высокостабильная фиксированная частота колебаний опорного генератора преобразуется во множество дискретных, следующих друг за другом частот выходных колебаний – сетку частот синтезатора, занимающую определенный диапазон.

Несмотря на большое многообразие видов и типов современных ИГ, они могут быть описаны обобщенной структурной схемой, включающей задающий генератор, преобразователь, выходное устройство и измерительное устройство (рисунок 6.1).

Задающий генератор (ЗГ) – основной функциональный узел любого ИГ, определяющий частоту и форму генерируемых сигналов. В зависимости от вида ИГ это может быть генератор синусоидальных колебаний, периодической последовательности импульсов или генератор шума. Преобразователь выполняет различные функции, определяемые видом ИГ. Он может повышать энергетический уровень сигнала ЗГ (усилитель напряжения или мощности), задавать ему определенную форму

(модулятор (М), ФУ), образовывать сетку частот в синтезаторах (умножитель, делитель и преобразователь частоты), кодовые комбинации импульсов и другие.

Рисунок 6.1.Обобщенная структурная схема ИГ.

Выходное устройство позволяет регулировать уровень выходного сигнала ИГ и изменять его выходное сопротивление, в случае генераторов импульсов – полярность выходных импульсов. В составе выходного устройства могут быть аттенюатор, согласующий трансформатор, повторитель, симметричный каскад и т.д.

Измерительное устройство обеспечивает установку параметров генерируемых сигналов с нормированной погрешностью. Функции ИУ могут выполнять отсчетных устройства в виде встроенных измерительных приборов (вольтметры или ваттметры, частотомеры, модулеметры, девиометры).

Современные ИГ являются универсальными измерительными приборами. Они характеризуются системой параметров, номенклатура которых определяется назначением ИГ. Точность установки частоты и опорного значения напряжения (мощности), определяемая пределами допускаемых основных погрешностей, характеризует класс точности ИГ. Он может быть разным по каждому параметру. Основными требованием, предъявляемым к ИГ, является постоянство выходного уровня при изменении частоты генерируемых колебаний в пределах диапазона (поддиапазона).