Измеритель амплитудно-частотных характеристик X1-46

1.Диапазон частот 0,02-200 кГц перекрывается поддиапазо­нами: 0,02...30 кГц , 1...200 кГц.

2.Частотные метки формируются с дискретами 1, 10 и 50 кГц .

3.Погрешность измерения частоты с помощью собственных частотных меток в полосе качания более 1 кГц не превышает , где ∆F- установленная по­лоса качания ГКЧ, f-измеряемая частота.

4.Погрешность измерения относительной амплитуды:

а) в динейном масштабе в динамическом диапазоне 20 дБ не более дБ, где А-измеряемая относительная амплитуда;

б) в логарифмическом масштабе в динамическом диапазоне 40 дБ не более ±З дБ и при 70 дБ не более ± 4дБ .

5.Чувствительность каналов вертикального отклонения не менее 5 мм/мB.

 

Абсолютное значение частоты отсчитывается от начала диапазона качания. При включении ме­ток, первая метка от начала соответствует начальной частоте с учетом уста­нов­лен­ного шага меток.

Пример: Требуется определить частоту настройки полосового фильтра. После подклю­че­ния исследуемого объекта, на экране БИ получаем его АЧХ (рис. 5). Пусть начало отсчета 0, а шаг меток 10 кГц. Тогда, метка А будет соответствовать частота 10 кГц, В - 20 кГц, С - 30 кГц, D - 40 кГц и Е -50 кГц. Ес­ли установить частоту меток рав­ную 50 кГц, то на экране будет наблюдаться только од­на метка Е. Чтобы узна­ть час­тоту искомой точки М, ко­торая рас­полагается между метками С и D, надо визуа­льно за­фи­к­си­ро­вать метку С или D и установить шаг 1 кГц. В результате каждая после­дую­щая мет­ка будет отличаться от предыдущей на 1 кГц, а сам интервал С – D будет раз­бит на 10 частей, в одной из которых находится М.

 

 

 

ИАЧХ позволяет измерить добротность косвенным методом. Для чего вна­ча­ле определя­ется центральная частота fo, а затем ручкой ступен­ча­того ослабления напря­же­ния блока ГКЧ, уменьшают уровень сигнала на -3 дБ (см. рис. 6) и визуально фик­си­руют этот уровень. Далее ручку устанавливают в исходное положение и измеряют на этом уровне частоты точек F1 и F2. По формуле вычисляется добротность.

 

Рис. 6

 

Контрольные вопросы

1. Что такое АЧХ и что ее характеризует?

2. Какие методы применяют для исследования АЧХ?

3. Как в заданной точке АЧХ определяется значение частоты?

4. Что собой представляет компьютерный ИАЧХ?

5. Поясните метод адаптации полосы качания испытательного сигнала.

6. Какие задачи решает адаптация полосы качания испытательного сигнала на заданном уровне АЧХ?

7. Поясните принцип работы системы управления ИАЧХ с адаптацией.

8. Каковы преимущества компьютерного синтеза сигнала с помощью ЦАП?

9. Поясните структурную схему серийного панорамного ИАЧХ.

10. Как оцениваются частоты характерных точек АЧХ с помощью частотных меток?

11. Приведите структуры погрешностей измерения амплитудных и частотных параметров с помощью ИАЧХ.

12. Как с помощью ИАЧХ измерить добротность контура?

13. Как осуществляется отсчет относительной амплитуды в требуемой точке АЧХ?

14. Как измерить граничные частоты полосового фильтра на уровне минус N дБ?

 

Примечание: N – номер студента по списку группы.

 

 

Лекция: Панорамные измерители КСВ и S-параметров

 

В основе работы панорамных измерителей КСВ и ослабления (подгруппа Р2) лежит рефлектометрический (от слова «рефлектометр») принцип измерения, использующий выделение части падающей, отраженной и прошедшей волн. Коэффициент отражения находится как отношение отраженной волны к падающей, а ослабление (коэффициент передачи) – как отношение прошедшей к падающей:

Таким образом, прибор Р2 позволяет определять модули коэффициентов отражения и передачи двух-, четырех- и многополюсников. В последнем случае свободные выходы подключаются к согласованным нагрузкам.

Отечественные приборы перекрывают диапазон частот от 10 МГц до 78,33 ГГц. Пределы измерения КСВ 1,01…5 (индикация до ∞), измерения ослабления 0…50 дБ. Погрешности измерения: КСВ ±5…15%, ослабления ±0,2…2,5 дБ.

Возможны три основные схемы построения:

1. Схема с АРМ, за счёт которой входной сигнал постоянен в диапазоне частот. Тогда не надо вычислять отношение сигналов .

2. Схема без АРМ с измерителем отношения (ИО) двух сигналов:

.

Снимаются проблемы стабилизации мощности, но более трудная обработка и неудобно наблюдать характеристики на экране, если измеритель отношения работает в точке, а не в полосе.

3. Комбинированная схема с АРМ и ИО наиболее совершенная.

Все схемы в своей структуре содержат направленные ответвители, для выделения части падающей, прошедшей и отражённой волны. Комплект из 2-х одинаковых НО называется рефлектометром. Если объединить НО и детектор, то будет направленный детектор (НД).

 

Рис. 1

Структурная схема прибора группы Р2 приведена на рис. 2, временные диаграммы на рис. 3. Не показаны системы АРМ и модуляции частоты (100 кГц). Сигналы с НД и линия визира подаются на индикатор. Отсчетное устройство (шкала и указатель) связаны с положением линии визира. Перемещая линию визира можно считать значения КСВ и ослабления в любой точке. Для привязки по оси частот формируется частотная метка (может быть несколько) в точке равенства частот ГКЧ и частоты настройки. Отсчёт по шкале перестройки резонатора. По сути, это резонансный частотомер.

Рис. 2

Рис. 3

При калибровке устанавливается заданный уровень сигнала.

Погрешности: неидентичность НД и каналов; рассогласование НД; динамические искажения зависимостей α(f); отсчетных устройств f, КСВ, А; совмещения метки и визира и др.

Генератор качающейся частоты (ГКЧ)

Применяются ЛОВ «О» или «М», у которых более линейная перестройка частоты от напряжения, а также диоды Ганна с перестройкой резонатора с помощью: варикапов (диодов, емкость перехода которых управляется напряжением); ЖИГ-сфер (резонаторы в виде бусинок – железо-иттриевые гранаты, частота которых линейно управляется током). Пример широкополосного ГКЧ на ЛОВ «О» (упрощённо) приведен на рис. 4. Электроды ЛОВ: Н – накал; К – катод; Ф – фокусирующий электрод; ЗС – замедляющая система; Колл. – коллектор. Основные цепи:

1. Амплитудная модуляция 100 кГц осуществляется подачей модулирующего напряжения на фокусирующий электрод ЛОВ.

2. АРМ содержит НО, детектор АРМ и усилитель АРМ. Управляя анодным напряжением, достигается стабилизация выходной мощности Р_вых. Достижимая неравномерность 0,3 дБ в полосе качания обусловлена частотными характеристиками НО и детектора АРМ.

3. Формирование метки осуществляется с помощью высокодобротного перестраиваемого резонатора и детектора метки.

4. Развертка осуществляется с помощью ГЛИН. Особенность – высокие ускоряющие напряжения.

Рис. 4

Качание частоты непосредственно в требуемом диапазоне обычно осуществляется в полосе менее октавы из-за свойств активных элементов, у которых коэффициент перекрытия K_f = f_max/f_min ≤ 2. Для получения больших значений коэффициента перекрытия используют метод переноса частот (см. рис. 5).

 

Например, для прибора Р2-73:

f₂ = 2,2 ГГц,

f₁ = 2,2…3,45 ГГц,

f₁ – f₂ = 0,5…1250 МГц.