Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Общие сведения В радиоэлектронике широко распространены цепи и устройства, представляющие собой линейные четырехполюсники (с одним входом и одним выходом). Важнейшей характеристикой их является частотный коэффициент передачи, определяемый отношением комп.лексных амплитуд напряжений на выходе и входе устройства: к(~ )=и...(и.„. Частотный коэффициент передачи можно представить в виде К(~в)=А (м) е)т~ >. Модуль К(в) называют а м плитудно-частотной характеристикой устройства; аргумент Ч~(ь) — фазочастотной характеристикой. Приборы для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) обычно снимают кривую зависимости амплитуды напряжения на выходе устройства от частоты при постоянной амплитуде сннусоидального напряжения на входе. При измерении фазочастотных характеристик (ФЧХ) определяют частотную зависимость разности фаз между синусоидальными напряжениями на выходе и входе исследуемого устройства.
Производную от ФЧХ по угловой частоте называют частотной характеристикой группового времени запаздывания. При экспериментальных исследованиях обычно определяют АЧХ цепей и устройств. Это объясняется следующими причинами. Амплитудно-частотная характеристика наглядно отображает свойства цепи в исследуемом диапазоне частот. Ее можно получить, используя стандартную измерительную аппаратуру.
Кроме того, для минимально-фазовых цепей существует однозначное соответствие между частотными характеристиками, вследствие чего ФЧХ можно вычислить по измеренной АЧХ. Минимально-фазовыми цепями являются колебательные контуры, фильтры, усилители и другие устройства, в которых отсутствуют перекрестные связи; к иеминимально-фазовым цепям относятся мостовые схемы. Практически при настройке минимально-фазовых цепей достаточно обеспечить заданную форму их АЧХ.
При этом будут получены вполне определенные ФЧХ и характеристика группового времени запаздывания. В ряде случаев удобно пользоваться динамическими характеристиками цепей и устройств — импульснрй н переходной. И м п ул ьс но й характеристикой называют отклик устройства на входной сигнал в виде единичного импульса (дельта-функции), Частотный коэффициент передачи и импульсная характеристика для линейных устройств с постояннымн параметрами связаны преобразованием Фурье Ь(1)= — ~ К0и)Е7атб1и. 1 2тт Переходная характеристика Н(1) представляет собой ота клик линейного устройства на воздействие скачка напряжения.
Функции Л(1) и О(1) связаны соотношением НЯ= ~ Ь(х)б(т'. о Перейдем к рассмотрению приборов для измерения перечисленных характеристик. й Ы-. и"1 Рис. 14.1. Измерение АЧХ по точкам: и — стртатррааа схема; б — аастросааа АЧХ й 14.2. Структурные схемы измерителей АЧХ Приборы для исследований амплитудно-частотных характеристик цепей и устройств называют измерителями АЧХ.
Их широко используют в лабораторных и производственных условиях для настройки и контроля радиоаппаратуры, Простейшая структурная схема для измерения АЧХ приведена на рис. 14.1, а. Диапазонный генератор синусоидальных колебаний перестраивают в заданном диапазоне частот. ЛЧХ или зависимость амплитуды напряжения на выходе исследуемой цепи от частоты (при постоянной амплитуде напряжения на входе) снимают по точкам при последовательной настройке генератора на частоты 1ь 6 1з и т. д. По результатам измерений строят искомую АЧХ (рис.
14.1, б). Описанный способ весьма трудоемок. Кроме того, могут быть упущены изменения АЧХ в промежутках между точками измерений- Недостатки этого способа особенно заметны при настройке Радиосхем, когда после каждого изменения элементов схемы всю процедуру снятия АЧХ приходится повторять. Р настоящее время широко применяют панорамные измерители ЛЧХ, постРоенные на основе генератора с качающейся частотой и электронно-лучевого индикатора. Использование этих приборов 275 существенно уменьшает время измерения параметров АЧХ, повышает качество настройки радиосхем.
По принципу действия панорамные измерители АЧХ близки к гетеродинным анализаторам спектра (см. 5 11.1). Однако между этими приборами имеются и различия, связанные с тем, что анализаторы спектра предназначены для измерения параметров сигналов, а измерители АЧХ служат для исследования характеристик цепей и устройств. КССЛЗэуе- 2 дкю ® 9СПЛПОКЛЬ Уирегцсииая СтруКтурНая схема панорамного измерителя АЧХ приведена на рис.14.2. Основой прибора является гегку гелералгпк нератор качающейся частоты (ГКЧ), вырабатывающий высокочастотное напряжение с постоянной амплитудой и периоРнс.
14.2. Упрощенная структурная ДИЧЕСКИ МЕНЯЮЩЕйся (кана- схема панорамного измерителя АЧХ ющейся) частотой. Закон изме- нения частоты определяется формой модулирующего напряжения, в качестве которого часто используют пилообразное напряжение развертки.
Таким образом, на вход исследуемой цепи подают напряжение с постоянной амплитудой и периодически меняющейся частотой. Огибающая напряжения на выходе цепи повторяет форму АЧХ. Если подать это напряжение иа вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ, на экране появится изображение АЧХ. Напряжение иа ЭЛТ можно подавать непосредственно с выхода исследуемой цепи — ре- к чх жим 1 или после детектора и усилителя — режим 2 (переключатель на схеме рис. 14.2 в положениях 1 или 2). Соответствующие изображения на экране ЭЛТ приведены на рис. 14.3. Первый режим применяют Рис.
14.3. Изображения из экране в тех случаях, когда напряже- измерителя Ачх (переключатель н положениях 1 и 2 на рнс. 14.2) ние на выходе цепи имеет достаточно большую амплитуду. При этом устраняются ошибки, связанные с нелинейиостью характеристики детектора и неравномерностью АЧХ низкочастотного усилителя.
Второй режим используют при исследовании цепей с малым коэффициентом передачи. Показанная на рис. 14.3 нулевая линия прочерчивается во время обратного хода луча. ГКЧ на это время запирают. Современный измеритель АЧХ кроме узлов, показанных на рнс. 14.2, имеет ряд дополнительных устройств, повышающих точность воспроизведения исследуемых АЧХ на экране и улучшающих эксплуатационные свойства прибора (рис. 14.4). Поясним назначение этих устройств. Из принципа действия измерителя ЛЧХ следует, что отклонение луча по горизонтали должно быть пропорционально частоте, т. е. должна иметь место линейная зависимость между мгновенными значениями напряжения развертки и частоты ГКЧ.
Отклонения от линейной зависимости приводят к неравномерности частотного масгптаба на экране прибора и к искажениям формы исследуемых ЛЧХ. Для устранения этого в измеритель ЛЧХ вводят схему линеариза- рнс. 14.4. Обобщенная струятурная схема панорамного нзмернтеяя АЧХ ции модуляционной характеристики ГКЧ. Качание частоты сопровождается обычно изменением амплитуды напряжения ГКЧ, что также приводит к искажениям формы исследуемых АЧХ на экране. Поэтому в приборе имеется устройство автоматической регулировки амплитуды (ЛРЛ), стабилизирующее напряжение на выходе ГКЧ. Для изменения напряжения, подаваемого на исследуемую цепь, на выходе ГКЧ включают калиброванный переменный аттеиюатор. Измерение частот в характерных точках исследуемых ЛЧХ производят с помощью генератора частотных меток.
Как правило, метки формируют из нулевых биений напряжения ГКЧ с напряжением, спектр которого содержит набор калибровочных частот. Усиленное напряжение меток подается на ЭЛТ и образует частотную шкалу на экране прибора. Измеритель ЛЧХ комплектуют выносными и встроенными детекторными головками различ- ного назначения. $ 14.3, Устройство измерителей АЧХ Рассмотрим основные узлы и устройства измерителей ЛЧХ, входящие в его структурную схему (рнс. 14.4). Генератор качающейся частоты. Важнейшим узлом панорамного измерителя АЧХ является генератор качающейся частоты.
Рабосчий диапазон частот, максимальная и минимальная полосы качания 2ТТ частоты, точность воспроизведения исследуемых АЧХ на экране— все эти характеристики прибора определяются схемой и параметраМи ГКЧ. Принципы построения ГКЧ рассмотрены в р 5.4, поэтому ограничимся краткой характеристикой генераторов качающейся частоты, применяемых в измерителях АЧХ.
В тех случаях, когда требуется малая относительная полоса качания частоты, используют а в т о г е н е р а т о р с к а ч а ю щ е й с я ч а с т о т ой. Преимуществами этой схемы являются ее простота и возможность получения большой мощности на выходе. Рнс. 14.5. Структурная схема ГКЧ с преобрааоеаннем частоты При исследовании широкополосных устройств возникает необходимость изменения частоты в больших пределах. В этом случае применяют ГКЧ с преобразованием частоты, построенный по схеме на рис. 14.5.
Напряжения с выходов диапазонного генератора и автогенератора с качающейся частотой, настроенного на постоянную среднюю частоту, подают на смеситель. С помощью фильтра нижних частот выделяют колебание разностной частоты: ~гкч =)а — )д. Частоты (гкч обычно значительно ниже средней частоты автогенератора, поэтому можно получить относительную полосу качания частоты больше единицы. Недостатками этой схемы являются искажения формы выходного напряжения вследствие попадания в полосу пропускания фильтра комбинационных колебаний высоких порядков и сравнительно малая мощность на выходе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
