Тема 1.5. Измерение разности фаз и временных интервалов

Измерение разности фаз гармонических колебаний электронным осциллографом, оценка погрешности измерений. Измерения разности фаз компенсационным методом с помощью регулируемых фазовращателей. Измерение разности фаз с преобразованием ее в интервал времени. Аналоговые и цифровые фазометры. Высокочастотные фазометры с преобразованием частоты.

Измерение интервалов времени цифровыми приборами. Способы уменьшения погрешностей (нониусный метод).

Методические указания

При изучении этой важной темы необходимо сначала уяснить физический смысл понятия «фаза» и прямую пропорциональную связь между разностью фаз и временным интервалом. Следует полностью освоить все возможные способы измерения разности фаз с помощью электронных осциллографов. Изучая цифровые методы и приборы для измерения разности фаз и временных интервалов, необходимо обратить внимание на возможность использования для этих целей цифровых электронно-счетных частотомеров.

Литература: [1, гл.7], [2, п.7.6, 7.7 и гл.8], [3, р.8, 9], [4, п.7.4, гл.8].

Вопросы для самопроверки

1. Какие осциллографические методы измерения разности фаз вы знаете?

2. Опишите метод преобразования разности фаз во временной интервал.

3. Изобразите векторную диаграмму и схему фазовращателя.

4. Перечислите источники погрешностей при измерении разности фаз методом эллипса с помощью осциллографа?

5. Какие фазовращатели применяются в компенсационных фазометрах?

6. В чём сходство цифровых измерителей разности фаз (и временных интервалов) с электронно-счетными частотомерами?

7. Как расширить диапазон рабочих частот в область СВЧ?

Тема 1.6. Измерение спектра сигналов

Понятие спектра для различных сигналов (непериодических и периодических). Амплитудные и фазовые спектры, спектр мощности, связь спектра с временными параметрами сигнала. Фильтровые методы спектрального анализа: параллельный и последовательный. Панорамный анализатор спектра (структурная схема и принцип работы, статическая и динамическая разрешающая способность по частоте).

Бесфильтровые анализаторы спектра (на дисперсионных линиях задержки, с рециркуляторами, с прямым преобразованием Фурье, с коррелометром), их особенности.

Цифровые анализаторы спектра (устройство, принципы (и алгоритмы) работы, расширенные возможности применения).

Методические указания

Необходимо вначале четко усвоить определения математического и физического спектров, амплитудного и фазового спектров, спектра мощности, особенно «текущего» спектра, вытекающие из ограниченности времени интегрирования. При ознакомлении с фильтровыми методами спектрального анализа следует обратить внимание на достоинства и недостатки каждого из них и уяснить, почему именно последовательный метод нашел широкое применение в серийных панорамных анализаторах спектра, с которыми необходимо ознакомиться детально. Знакомясь со схемой построения анализатора спектра без резонаторов, реализующих преобразование Фурье исследуемого сигнала, необходимо обратить особое внимание на возможности и особенности построения цифровых анализаторов спектра с применением средств вычислительной техники.

Литература: [2, гл.10], [3, р. 14], [4, гл.11].

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличие физического спектра от математического и каковы особенности «текущего» спектра? Что такое амплитудный и фазовый спектры, спектр мощности?

2. Каковы достоинства и недостатки параллельного и последовательного фильтровых методов спектрального анализа, почему последний нашел более широкое применение?

3. Какова структурная схема панорамного фильтрового анализатора спектра и принцип его работы?

4. Что такое разрешающая способность анализатора спектра по частоте и чем отличается «динамическая» разрешающая способность от «статической» в панорамном анализаторе спектра?

5. Какова схема построения анализатора спектра без резонаторов (фильтров), реализующего непосредственного преобразование Фурье исследуемого сигнала?

6. Каковы возможности построения цифровых анализаторов спектра с применением средств вычислительной техники?

Тема 1.7. Измерение нелинейных искажений и параметров модулированных радиосигналов

Измерение нелинейных искажений. Устройство и работа ИНИ с режекторным фильтром, оценка погрешности.

Методы измерения параметров амплитудной модуляции (АМ) радиосигналов. Устройство и работа измерителя АМ с амплитудными детекторами.

Измерение параметров частотной модуляции (ЧМ) радиосигналов. Устройство и работа измерителя девиации ЧМ с частотным детектором.

Методические указания

При изучении измерителей нелинейных искажений следует обратить внимание на необходимость увеличения полосы пропускания широкополосного измерительного усилителя этих приборов в несколько раз по сравнению с полосой пропускания исследуемых устройств и зависимость измеряемого коэффициента гармоник от уровня сигнала и частоты.

Измерители параметров модулированных сигналов строятся, обычно, с применением соответствующих детекторов: амплитудных и частотных (фазовых). Для таких измерений можно также использовать анализатор спектра, однако при этом требуется производить некоторые расчеты, т.е. измерения оказываются косвенными. Для определения параметров амплитудно-модулированных сигналов можно эффективно использовать осциллографы.

Литература: [2, п.10.6], [3, р.12, 15], [4, п.6.4, 11.6].

Вопросы для самопроверки

1. Каков принцип действия и особенности построения измерителей коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник)?

2. Как можно определить параметры амплитудно-модулированных сигналов с помощью электронного осциллографа?

3. Каковы возможности спектрального метода определения параметров АМ и ЧМ сигналов?

4. Как реализуется метод «исчезающей несущей» при измерении индекса частотной модуляции?

5. Каковы схемы построения и принципы работы измерителей параметров АМ, ЧМ радиосигналов?

6. В чем особенности измерений параметров импульсно-модулированных радиосигналов?

Тема 1.8. Измерение мощности на ВЧ и СВЧ

Определение понятий мощности. Мгновенная и средняя мощность, импульсная мощность. Поглощаемая и проходящая мощность в линиях передачи СВЧ, влияние согласования (с нагрузкой). Простые измерители поглощаемой мощности (на основе ВЧ-амперметров и пиковых вольтметров). Термоэлектрические измерители (с термоэлектрическими преобразователями) на СВЧ. Термисторные (болометрические) измерители мощности СВЧ (поглощаемой и проходящей).

Калориметрические измерители мощности (поглощаемой и проходящей). Измерители проходящей мощности на датчиках Холла и пондеромоторные.

Методические указания

При изучении этой темы необходимо обратить внимание на необходимость согласования измерителей мощности с измеряемым трактом. Особое внимание следует уделить изучению устройства и работы термоэлектрических и термисторных ваттметров, которые получили наибольшее распространение в практике радиоизмерений.

Литература: [1, п.8.4], [2, гл. 9], [3, р. 3 ], [4, гл.10].

Вопросы для самопроверки

1. В чём состоят особенности измерения поглощаемой и проходящей мощности?

2. Чем объясняется необходимость согласования измерителей мощности с измеряемым трактом?

3. Какие основные физические эффекты используются для измерения мощности и каковы особенности различных ваттметров СВЧ и ВЧ?

4. Что такое болометры и термисторы, каковы их характеристики?

5. Каковы особенности устройства и работы мостовых измерителей мощности с использованием термисторов и болометров?

Тема 1.9. Измерение напряженности поля

Параметры электромагнитного поля, связь между ними.

Индикаторы поля с рамочной антенной (в диапазоне ДВ, СВ и КВ).

Индикаторы поля со штыревыми, дипольными и рупорными антеннами (в диапазоне УКВ и СВЧ).

Измерительные радиоприемники и измерители радиопомех.

Методические указания

Начать изучение темы следует с усвоения особенностей электромагнитных волн и характеризующих их параметров, связи между ними. Нужно ознакомиться с различными типами антенн для индикаторов поля, определением их действующей высоты (длины). Уяснить особенности измерительных приемников (по сравнению с др.), способы калибровки их при измерении напряженности поля. Следует отметить, что эта тема представлена лишь в немногих учебниках, поэтому для ее изучения может потребоваться дополнительная литература.

Литература: [1, гл. 8], [5, п.12.1]

Вопросы для самопроверки

1. В каких единицах принято определять величину напряженности электромагнитного поля и как осуществлять пересчет при измерении различных его компонент?

2. Чем различаются устройство и схемы построения индикаторов поля для различных диапазонов частот?

3. Как определяется действующая высота (длина) различных измерительных антенн?

4. Как можно повысить чувствительность некоторых типов индикаторов поля?

5. В чем состоят особенности построения схем измерительных приемников (по сравнению с др.)?

6. Какие существуют способы калибровки измерителей напряженности поля?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: