Диссертация (1136166), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Экспериментальная оценка типовых погрешностей длямоделей измерительных приемников в диапазоне частот от 10 кГц до 30 МГцЦель измерений: экспериментальная оценка типовых погрешностей диапазонныхи упрощенных моделей ИП, предложенных в главе 2, путем сопоставления результатовмоделирования и эксперимента для разных типов входных сигналов.Измерения выполнены 01.10.2011 г., моделирование — в октябре 2010 г.Измерительноеоборудованиеиоснастка.Припроведенииизмеренийиспользовалось следующее оборудование и оснастка:— селективный микровольтметр SMV-11 (зав. №02540);— двухканальный генератор сигналов АНР-1041 (S/N: 15702024);— двухканальный осциллограф WA112 (S/N: LCRY2104C00638);— составной аттенюатор (ослабление 30 дБ);— нагрузочная головка с номинальным сопротивлением 50 Ом;— радиочастотные кабели для соединения оборудования.Схема выполнения измерений.
Принцип проведения измерений аналогичениспользованному по протоколу 1. Схема проведения измерений соответствоваларис. П.2.1.1, за исключением того, что на выходе трекинг-генератора селективногомикровольтметраустанавливаласьсогласованнаянагрузка.Тестовыйсигналформировался генератором АНР-1041 (использовался только канал А как обладающийлучшими характеристиками). Действительный уровень сигнала контролировался припомощи прибора, дающего существенно более точные показания — осциллографа, навход которого была установлена нагрузочная головка с номинальным сопротивлением,равным входному для селективного микровольтметра SMV-11.После контроля параметров тестовый сигнал подавался на вход SMV-11,работавшего в режиме автоматической подстройки частоты по входному сигналу и сполосой фильтра промежуточной частоты, соответствующей выбранной частоте анализа(Δf = 200 Гц для частот от 9 до 150 кГц; Δf = 9 кГц для частот от 0,15 до 30 МГц).
Вданном случае селективный микровольтметр использовался в качестве измерительногоприемника, т.к. его свойства по избирательности и характеристикам детекторовсоответствуют требованиям, установленным стандартами на оборудование для измеренияуровня радиопомех. Показания ИП по модели рассчитывались путем моделирования впрограмме WinSPICE 1.03.02 на основе диапазонных и упрощенных моделей ИП.Выбор сигналов для тестирования моделей ИП.
Проведенный предварительнообзор литературы показал, что существует значительное количество помех, различных поприроде, спектру частот и энергетическим характеристикам. Для выбора типа сигналов404следует воспользоваться тем фактом, что ИП имеют узкую полосу пропускания.Показания ИП будет определяться тем, какие спектральные составляющие попадут в нее.В качестве тестовых сигналов для каждой полосы частот — от 9 до 150 кГци от 0,15 до 30 МГц — были выбраны:— синусоидальный сигнал с частотой, равной частоте настройки (для границ исередины диапазона);— синусоидальный сигнал с частотой, отстоящей от частоты настройки,соответствующей середине диапазона, на половину ширины полосы пропускания фильтрапромежуточной частоты по уровню – 6 дБ в строну как меньших, так и больших частот;— прямоугольные импульсы малой длительности, значительной амплитуды ибольшой скважности для частот настройки ИП, кратных частоте следования импульсов(для имитации широкополосных помех);— сигналы с амплитудной и частотной модуляцией в пределах полосыпропусканияфильтрапромежуточнойчастоты(дляимитациипомехввидемодулированной несущей).Требования к конкретным параметрам сигналов, используемых для тестированиямоделей ИП, в значительной степени определяются предельными режимами работыгенератора сигналов, например, предельно допустимой скважностью для прямоугольныхимпульсов.
Кроме того, необходимо, чтобы форма импульсов была близка к идеальной,используемой при моделировании с применением моделей ИП.Конкретные параметры сигналов, отвечающих указанным требованиям, приведеныниже в таблицах П.2.2.1 и П.2.2.2.Результаты измерений и моделирования приведены в таблицах П.2.2.1 и П.2.2.2.При измерениях на селективном микровольтметре SMV-11 устанавливались полосыпропускания на промежуточной частоте, соответствующие требованиям, предъявляемымк измерительным приемникам для исследования радиопомех, а также необходимыережимы детектирования. Значения, приведенные в этих таблицах, скорректированы сучетом коэффициентов поправки (таблица П.2.1.2), определенных в результате измеренийпо протоколу №1.В таблицах П.2.2.1 и П.2.2.2 использованы следующие обозначения параметровтестовых сигналов: A — амплитуда синусоидального колебания либо несущей длямодулированных сигналов; fs — частота тестового сигнала; fc — частота несущей;Q — скважность; M — глубина модуляции; fM — частота модулирующего сигнала;Q1 — скважность модулирующих импульсов.405Таблица П.2.2.1.
Результаты моделирования и измерений для диапазона частот А (9 — 150 кГц)Результаты эксперимента/моделирования для ДМ/УМ, дБмкВТип входного сигнала, его характеристики, частотаМодуль отклонения показаний по ДМ/УМ от измеренного значения, дБнастройки fn селективного микровольтметра и ДМИП КДИП ПДИП СЗИП СКЗ79,0/78,6/78,480,0/80,1/80,078,6/79,3/79,178,4/79,3/79,1Син.; fs = 10 кГц; A = 10 мВ; fn = 10 кГц0,4/0,60,1/0,00,7/0,50,9/0,779,6/78,4/78,480,0/80,0/80,079,9/79,2/79,179,9/79,2/79,3Син.; fs = 80 кГц; A = 10 мВ; fn = 80 кГц1,2/1,20,0/0,00,7/0,80,7/0,671,2/72,2/72,672,8/73,8/73,973,3/73,0/73,372,8/73,0/73,1Син.; fs = 80,1 кГц, A = 10 мВ, fn = 80 кГц1,0/1,41,0/1,10,3/0,00,2/0,373,6/72,5/72,273,8/74,1/73,975,1/73,4/73,274,5/73,3/73,1Син.; fs = 79,9 кГц, A = 10 мВ, fn = 80 кГц1,1/1,40,3/0,11,7/1,91,2/1,479,4/78,4/78,480,0/80,1/80,079,8/79,1/78,979,9/79,2/79,3Син.; fs = 150 кГц, A = 10 мВ, fn = 150 кГц1,0/1,00,1/0,00,7/0,90,7/0,666,4/64,8/64,966,0/67,0/67,263,7/65,5/65,663,5/65,5/65,7Имп.; fs = 200 Гц; Q = 1000; А = 1 В; fn = 10 кГц1,6/1,51,0/1,21,8/1,92,0/2,254,8/53,8/54,055,4/55,8/55,755,5/54,3/54,555,5/54,3/54,6Имп.; fs = 200 Гц; Q = 1000; А = 1 В; fn = 150 кГц1,0/0,80,4/0,31,2/1,01,2/0,974,8/73,6/73,977,8/77,3/77,572,5/70,9/71,274,0/72,7/73,0Имп.; fs = 100 Гц; Q = 500; А = 1 В; fn = 10 кГц1,2/0,90,5/0,31,6/1,31,3/1,066,8/68,1/68,469,6/71,6/71,866,5/65,4/65,768,3/67,1/67,4Имп.; fs = 100 Гц; Q = 500; А = 1 В; fn = 30 кГц1,3/1,62,0/2,21,1/0,81,2/0,929,0/28,0/28,234,0/31,7/31,927,1/25,8/26,028,9/27,2/27,4Имп.; fs = 100 Гц; Q = 500; А = 1 В; fn = 50 кГц1,0/0,82,3/2,11,3/1,11,7/1,5АМ; fс = 50 кГц; M = 50%; модуляция – син.; fМ = 100 Гц;77,5/78,8/78,881,0/81,6/81,779,8/79,2/79,480,1/79,3/79,5А = 10 мВ; fn = 50 кГц1,3/1,30,6/0,70,6/0,40,8/0,6АМ; fс = 50 кГц; M = 50%; модуляция – имп.
(Q1 = 2);74,2/72,0/72,376,1/74,7/75,071,8/71,1/71,472,3/71,7/71,9fМ = 50 Гц; А = 10 мВ; fn = 50 кГц2,2/1,91,4/1,10,7/0,40,6/0,4ЧМ; fс = 50 кГц; M = 50%; модуляция – син.,76,2/75,0/75,277,2/76,0/76,376,4/75,1/75,476,6/75,3/75,5девиация 200 Гц; fМ = 100 Гц; А = 10 мВ; fn = 50 кГц1,2/1,01,2/0,91,3/1,01,3/1,1ЧМ; fс = 50 кГц; M = 50%; модуляция – имп. (Q1 = 2),76,2/75,2/75,477,2/75,1/75,276,6/75,3/75,676,6/75,2/75,5девиация 200 Гц, fМ = 50 Гц, А = 10 мВ, fn = 50 кГц1,0/0,82,1/2,01,3/1,01,4/1,1Таблица П.2.2.2. Результаты моделирования и измерений для диапазона частот B (0,15 — 30 МГц)Тип входного сигнала, его характеристики, частотаРезультаты эксперимента/моделирования для ДМ/УМ, дБмкВ406настройки fn селективного микровольтметра и ДМСин.; fs = 150 кГц, A = 10 мВ, fn = 150 кГцСин.; fs = 15 МГц, A = 10 мВ, fn = 15 МГцСин.; fs = 15,0045 МГц, A = 10 мВ, fn = 15 МГцСин.; fs = 14,9955 МГц, A = 10 мВ, fn = 15 МГцСин.; fs = 30 МГц, A = 10 мВ, fn = 30 МГцИмп.; fs = 10 кГц; Q = 5000; А = 1 В; fn = 150 кГцИмп.; fs = 10 кГц; Q = 5000; А = 1 В; fn = 30 МГцИмп.; fs = 5 кГц; Q = 5000; А = 1 В; fn = 150 кГцИмп.; fs = 5 кГц; Q = 5000; А = 1 В; fn = 1 МГцИмп.; fs = 5 кГц; Q = 5000; А = 1 В; fn = 10 МГцАМ; fс = 5 МГц; M = 50%; модуляция – син.; fМ = 2 кГц;А = 10 мВ; fn = 5 МГцАМ; fс = 5 МГц; M = 50%; модуляция – имп.
(Q1 = 2);fМ = 2 кГц; А = 10 мВ; fn = 5 МГцЧМ; fс = 5 МГц; модуляция – син.; девиация 10 кГц;fМ = 1 кГц; А = 10 мВ; fn = 5 МГцЧМ; fс = 50 кГц; M = 50%; модуляция – имп. (Q1 = 2);девиация 10 кГц; fМ = 1 кГц; А = 10 мВ; fn = 5 МГцМодуль отклонения показаний по ДМ/УМ от измеренного значения, дБИП КДИП ПДИП СЗИП СКЗ80,2/80,0/79,780,0/80,2/80,180,0/79,3/79,480,0/79,4/79,40,2/0,50,2/0,10,7/0,60,6/0,679,4/79,6/79,780,0/79,9/80,080,0/79,1/79,379,4/79,2/79,30,2/0,30,1/0,00,9/0,70,2/0,172,7/73,0/73,373,0/73,1/73,272,7/72,5/72,872,1/72,5/72,70,3/0,60,1/0,20,2/0,10,4/0,674,6/74,2/74,074,9/74,7/74,874,0/73,7/73,973,8/73,4/73,70,4/0,20,2/0,10,3/0,10,4/0,179,5/79,6/79,779,7/80,3/80,277,5/78,9/78,877,5/78,6/78,50,1/0,20,6/0,51,4/1,31,1/1,052,8/50,8/51,154,3/53,3/53,652,4/52,0/52,253,2/52,3/52,62,0/1,71,0/0,70,4/0,20,1/0,442,9/41,3/41,444,5/46,6/46,843,8/44,5/44,444,6/45,2/45,51,6/1,52,1/2,30,7/0,61,4/1,155,8/55,4/55,755,4/57,5/57,650,1/50,8/51,150,4/51,8/51,90,4/0,12,1/2,20,7/1,01,4/1,555,6/56,8/56,957,8/57,1/57,449,1/50,5/50,349,3/51,2/51,21,2/1,30,7/0,41,4/1,20,9/0,953,9/52,8/52,955,5/54,6/54,946,6/47,9/47,8/46,4/48,5/48,71,1/1,00,9/0,61,3/1,22,1/2,377,6/78,4/78,781,3/81,5/81,779,4/78,8/79,079,6/79,0/78,90,8/1,10,2/0,40,6/0,40,6/0,774,4/75,2/75,376,9/75,0/75,371,9/71,6/71,772,6/71,9/72,00,8/0,91,9/1,60,3/0,20,7/0,676,2/74,9/75,176,8/76,2/76,475,8/74,9/75,276,3/74,6/74,91,3/1,10,6/0,40,9/0,61,7/1,476,9/75,5/75,877,7/76,3/76,576,1/75,7/75,976,1/74,8/74,91,4/1,11,4/1,20,4/0,21,3/1,2407Характерные погрешности моделей ИП следует оценивать, полагая показанияSMV-11 истинными уровнями помех, а его характеристики избирательности и свойствадетекторов — типовыми для ИП.
Естественно, что такой подход является приближенным.В общем случае следует использовать более строгие статистические подходы,предусматривающие оценку параметров сигналов как радиопомех с использованием рядаразличных приборов.Поэтому результаты оценки характерных погрешностей следует рассматривать какориентировочные. С учетом изложенного, для каждых типа детектора и тестового сигналарассчитаны погрешности как модуль разности показаний реального прибора и значений,полученных с использованием диапазонной и упрощенной моделей.
Их значенияприведены в таблицах П.2.2.1 и П.2.2.2 во вторых строках соответствующих ячеек. Всводной таблице П.2.2.3 приводятся обобщенные данные по значениям погрешности,полученные по результатам обработки значений, указанных в этих таблицах.Таблица П.2.2.3. Обобщенные данные по погрешностям моделей ИП,полученные по результатам экспериментальных исследованийУсредненное/максимальное значение погрешности, дБдля ДМ (верхняя строка) и УМ (нижняя строка)ИП КДИП ПДИП СЗИП СКЗДиапазон частот А (9 — 150 кГц)0,9/1,20,3/1,00,8/1,70,7/1,2Синусоидальный сигнал1,1/1,40,2/1,10,8/1,90,7/1,41,2/1,61,2/2,31,4/1,81,5/2,0Импульсный сигнал1,1/1,51,4/2,21,2/1,91,3/2,21,4/2,21,3/2,11,0/1,31,0/1,4Сигнал с АМ либо ЧМ1,3/1,91,2/2,00,7/1,00,8/1,1Интегральный показатель по1,2/2,20,9/2,31,1/1,81,1/2,0всем типам сигналов1,2/1,91,0/2,20,9/1,90,9/2,2Усредненное значение1,1/2,3погрешностей1,0/2,2Диапазон частот B (0,15 — 30 МГц)0,2/0,40,2/0,60,7/1,40,5/1,1Синусоидальный сигнал0,4/0,60,2/0,50,6/1,30,5/1,01,3/2,01,4/2,10,9/1,41,4/2,1Импульсный сигнал1,1/1,71,2/2,30,8/1,21,2/2,31,1/1,41,0/1,90,6/0,91,1/1,7Сигнал с АМ либо ЧМ1,1/1,10,7/1,60,4/0,61,0/1,4Интегральный показатель по0,9/2,00,9/2,10,7/1,41,0/2,1всем типам сигналов0,9/1,70,7/2,30,6/1,30,9/2,3Усредненное значение0,9/2,1погрешностей0,8/2,3Оценочное значение погреш1,0/2,3ностей для диапазонов А и В0,9/2,3Тип входного сигнала либообласть оценки погрешности408Из таблицы П.2.2.3 следует, что средняя погрешность показаний ИП по моделисоставляет для диапазонных моделей 1 дБ, для упрощенных моделей — 0,9 дБ.Максимальное значение погрешности для моделей обоих типов составляет 2,3 дБ.Оценкапогрешностиизмерений.Погрешностьизмеренийопределяетсяструктурой измерительной установки и собственными приборными погрешностямииспользуемого оборудования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
