Приборы для радиоизмерения (стр. 1 из 6)
Московский Государственный Технический Университет
Гражданской Авиации
Кафедра теоретической радиотехники
Контрольная работа
по дисциплине "Радиоизмерения"
студента 3 курса заочного факультета
Табуреткина Ивана Ивановича
Специальность XXXXXX
Шифр: XXXXXX
Адрес: город N.
Москва 2009
План
1. Высокочастотные амперметры: схемы, принцип действия, погрешности
1.1 Особенности измерения токов высоких частот
2. Характеристика основных видов разверток и синхронизация в универсальном электронно-лучевом осциллографе
2.1 Генераторы непрерывной развёртки
2.2 Синхронизация частоты генераторов непрерывной развертки
2.3 Генераторы ждущей развертки
3. Электронно-счетный частотомер при измерении частоты СВЧ сигналов: схема, принцип действия, погрешности
4. Цифровые измерители сопротивления, индуктивности, емкости: схемы, принцип действия.
5. Аналоговые измерители спектральной плотности мощности случайного сигнала (метод фильтрации, по корреляционной функции): схемы, принцип действия
5.1 Краткие технические данные анализатора спектра С4-27 и его структурная схема
Литература, используемая при подготовке к выполнению контрольной работы
1. Высокочастотные амперметры: схемы, принцип действия, погрешности
1.1 Особенности измерения токов высоких частот
При настройке и контроле режима антенных и других колебательных систем радиотехнических устройств возникает необходимость в измерении токов высоких частот. Электромагнитные и электродинамические приборы непригодны для этой цели из-за больших значений индуктивностей катушек и входных емкостей. Ограниченно используются и выпрямительные приборы, обладающие значительной входной емкостью. Наибольшее применение для измерения токов в широком диапазоне высоких и низких частот получили термоэлектрические приборы.
Эквивалентные схемы высокочастотной цепи при двух возможных вариантах включения в нее амперметра (миллиамперметра) показаны на рисунке 1.
Рисунок 1. Варианты включения амперметра.
Амперметр представляет для этой цепи комплексное сопротивление, состоящее из активного сопротивления Rа и индуктивности La рабочей части прибора, емкости С2 между входными зажимами и емкостей С1 и С3 входных зажимов по отношению к корпусу. Поэтому включение амперметра приводит к изменению тока в цепи, размер и характер которого зависят от частоты тока. Кроме того, часть протекающего в цепи тока ответвляется через шунтирующие емкости С1, С2 и С3. Следовательно, ток I1 в цепи источника, ток I2, измеряемый прибором, и ток I3, протекающий через нагрузку Z, будут различны (для схемы на рисунке - I1 > I2 > I3). Поскольку соотношения между этими токами зависят от частоты, то возникает дополнительная частотная погрешность, возрастающая с повышением частоты. Даже в лучших приборах при частотах выше 100 МГц погрешность становится недопустимо большой.
Для получения достаточно высокой точности измерений необходимо, чтобы полное сопротивление прибора было значительно меньше сопротивления исследуемой цепи и носило по возможности активный характер. Это легче достигается при малых размерах измерительного механизма и удалении его от массивных металлических масс.
Влияние прибора на режим цепи можно уменьшить включением его в точки цепи с наименьшим высокочастотным потенциалом относительно корпуса (земли) (рисунок 1, б). В этом случае емкость С3 оказывается замкнутой накоротко, а ответвление тока через емкости С1 и С2 уменьшается и не ведет к шунтированию нагрузки Z.
Правильное включение приборов для измерения высокочастотных токов показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Правильное включение приборов для измерения ВЧ токов.
Амперметр А измеряет контурный ток. В индуктивную ветвь контура, например в точке 1, его включать нельзя, так как результат измерений будет искажен прохождением через прибор постоянной составляющей I анодного тока. Нежелательно включать амперметр и в точке 2, так как емкость прибора относительно корпуса установки будет вызывать расстройку контура. По указанным выше причинам невозможно включение амперметра и в точке 3 с целью измерения высокочастотной составляющей анодного тока. Для связи миллиамперметра тА1 с анодной цепью используется (обычно в мощных передатчиках) измерительный трансформатор тока Тр. Миллиамперметр тА2 входит в состав термовольтметра, измеряющего переменную составляющую анодного напряжения.
Выключение измерительного прибора из колебательной системы (контура, цепи антенны) после настройки последней неизбежно ведет к некоторой расстройке этой системы, изменению режима ее работы. Поэтому часто прибегают к постоянному включению высокочастотных приборов в контролируемые цепи.
2. Характеристика основных видов разверток и синхронизация в универсальном электронно-лучевом осциллографе
Электроннолучевые осциллографы выполняются по самым разнообразным схемам, различающимся по компоновке и системе управления, степени универсальности и сложности.
Рисунок 3. Функциональная схема простейшего осциллографа.
На рисунке 3 представлена функциональная схема простейшего осциллографа, предназначенного для воспроизведения на экране кривых периодических колебаний, подводимых к входу У. Помимо блока питания и ЭЛТ, осциллограф содержит усилитель с несимметричным выходом и генератор непрерывной развертки. Усилитель вертикального отклонения (канала Y) обеспечивает возможность исследования слабых колебаний. Сильные входные сигналы ослабляются с помощью входного потенциометра R; последний используется также для плавной регулировки размаха (по вертикали) наблюдаемой осциллограммы. Генератор непрерывной развертки вырабатывает напряжение пилообразной формы, которое периодически воздействует на отклоняющие пластины XI, Х2 и заставляет электронный луч перемещаться с постоянной скоростью в горизонтальном направлении, развертывая на экране во времени кривую напряжения, подводимого к пластинам Yl, Y2. Стабилизация частоты повторения пилообразного напряжения на требуемом уровне достигается воздействием на генератор синхронизирующего напряжения, в качестве которого может быть использован сам исследуемый сигнал, подводимый, например, от усилителя канала У. Если амплитуда пилообразного напряжения оказывается недостаточной для развертки изображения в пределах ширины экрана, то на выходе генератора включается широкополосный усилитель.
Большинство осциллографов широкого применения являются универсальными - они позволяют проводить исследование и измерение параметров как непрерывных периодических процессов, так и импульсных сигналов. Функциональная схема универсального осциллографа приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Функциональная схема универсального осциллографа.
Исследуемое напряжение подводится к входу Y, при необходимости ослабляется калиброванным входным делителем напряжения. Усилитель вертикального отклонения с плавно регулируемым коэффициентом усиления имеет симметричный выход на отклоняющие пластины Yl, Y2. Амплитуда входного сигнала может быть измерена посредством сравнения ее с известной амплитудой калибровочного сигнала частоты 50 Гц, выдаваемого калибратором амплитуды. Усилитель с симметричным выходом используется и в канале горизонтального отклонения X.
Основной особенностью универсального осциллографа является наличие в нем, помимо генератора непрерывной развертки (ЯР), генератора ждущей развертки (ЖР). Последний позволяет исследовать кратковременные импульсы со сравнительно низкой частотой повторения, которые при непрерывной развертке наблюдаются на экране в виде острых световых всплесков. Режим развертки определяется установкой переключателя ВЗ. Сигнал, используемый для синхронизации частоты генератора HP или запуска генератора ЖР, выбирается переключателем В1 и при необходимости может быть усилен. В режиме ЖР при каждом импульсе запускающего напряжения генератор выдает импульс пилообразного напряжения фиксированной амплитуды и длительности, обеспечивающий развертку импульсного сигнала, проходящего по каналу Y, на значительную часть ширины экрана.
2.1 Генераторы непрерывной развёртки
Генераторы непрерывной развертки являются источниками периодического пилообразного напряжения, регулируемого по частоте повторения в широком диапазоне, с которым должна быть согласована полоса пропускания усилителя вертикального отклонения. Например, если частота генератора может изменяться в пределах от 10 до 50 кГц, то на экране достаточно детально (с числом наблюдаемых периодов не более десяти) могут воспроизводиться кривые колебаний с основной частотой в диапазоне 10-500 кГц, гармонические составляющие которых занимают еще более обширную полосу частот. Амплитуда пилообразного напряжения должна обеспечивать отклонение светового пятна по горизонтали вдоль всего диаметра экрана.
Напряжение пилообразной формы создается в результате периодического процесса заряда-разряда конденсатора. Для автоматического управления этим процессом используются коммутирующие схемы, которые обычно представляют собой различные варианты несимметричных мультивибраторов или триггеров.