Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



фазы квантующих импульсов можно получить электронным смещением частоты этих импульсов с помощью кольца фазовой автоподстройки частоты на величину Л/к = 1Дизм-

Основными методами уменьщения амплитудно-фазовых погрещностей являются схемотехнические методы, структурные и методы, основанные на применении поправочных таблиц и графиков. К схемотехническим методам уменьщения погрещности в области верхних частот относятся методы коррекции частотных и фазовых характеристик усилителей, а также рациональный выбор коэффициента усиления каскада, применение современных СВЧ транзисторов с граничной частотой 1 - 3 ГГц и выбор их нагрузки, обеспечивающей наибольшую полосу пропускания при заданном коэффициенте усиления, применение интегральных микросхем на основе эмиттерно-связной логики, имеющих наибольшее быстродействие.

Амплитудно-фазовые погрешности в области низких частот обусловлены наличием в схеме разделительных и блокирующих конденсаторов. Прямыми методами уменьшения этих погрешностей являются применение межкаскадных разделительных цепей с постоянной времени, превышающей период наиболее низкочастотного сигнала на 2 - 3 порядка, использование развязывающих фильтров в цепях питания отдельных каскадов многокаскадного формирующего устройства с большой постоянной времени, применение гальванической связи между каскадами со стабилизацией рабочей точки отдельных каскадов за счет общей отрицательной обрат-

ной связи по постоянному току.

Уменьшение постоянных систематических погрешностей основывается на устранении причин их возникновения на каждом этапе преобразования. Эти методы сводятся к увеличению полосы пропускания сигнальных трактов и выравниванию их фазоча-стотных характеристик, к уменьшению длительности квантующих импульсов и т. п., а также к структурным методам ручной и автоматической коррекции.

8.4. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

К средствам измерения фазы, серийно выпускаемым промышленностью, относятся измерители разности фаз сигналов (фазометры) и измерители группового времени запаздывания. Конструктивно эти средства измерений выполнены в виде переносных приборов в унифицированных корпусах, предназначенных для использования в виде настольных приборов, а также для встраивания в типовую стойку при необходимости агрегатирования в измерительную систему.

Измеритель разности фаз типа ФК2-12 предназначен для измерения разности фаз и напряжений двух переменных синусоидальных сигналов в диапазоне частот от 1 до 1000 МГц.

В приборе используется схема двухканального супергетеродинного приемника с автоматической настройкой на частоту измеряемого сигнала (рис. 8.43). Индикаторные устройства, обеспечивающие непосредственный отсчет по стрелочным прибо-

Канал А


Выход

1- Генератор

стродирующих - импульсов

Генератор перестраиваемый

Канал Б


/ Выход

~< 20 кГц

Фильтр 20 кГц (полоса 1 кГ\\)


Генератор опорный (20 кГи,)

Усилитель-ограничитель


Фильтр 20 кГц, полоса 7 кГц

Измеритель . разности фаз

Усилитель-ограничитель

Рис. 8.43. Структурная схема фазометра типа ФК2-12



рам и формирование аналоговых сигналов, пропорциональных измеренным напряжению и разности фаз, работают на фиксированной частоте.

В преобразователе частоты используются стробоскопические смесители и задающий перестраиваемый генератор на диапазон частот 0,98-2 МГц, сигнал которого поступает на формирователь-генератор стробирующих импульсов. В момент действия импульсов стробоскопический смеситель находится в положении «открыт» и измеряемый или опорный входной сигнал поступает на выходную накопительную емкость. На выходах усилителей, включенных после смесителя, получаются сигналы, частота которых представляет собой разность частоты измеряемого сигнала и гармоники частоты перестраиваемого генератора. Информация о форме, амплитуде и фазовых соотношениях сигналов переносится на промежуточную частоту 20 кГц. Обратная связь по переменному току обеспечивает высокую линейность преобразования при больших уровнях входных сигналов.

Для удобства эксплуатации прибора

преобразователь выполнен на выносных пробниках, позволяющих производить измерения в открытых схемах. Входное сопротивление пробника 80 кОм, шунтированное емкостью 3 пФ. Измерения на высоких частотах могут проводиться с помощью тройников, которые имеются в комплекте прибора. Входное сопротивление при этом составляет 50 Ом, КСВ не более 1,2 на частотах до 500 МГц и 2,5 на частотах до 1000 МГц.

На задней стенке прибора предусмотрены выходы аналоговых сигналов, пропорциональных напряжению в измеряемом канале и разности фаз сигналов. Для расширения возможностей использования прибора при анализе структуры сигналов имеются выходы преобразованных напряжений, полоса которых может соответствовать 12 гармоникам промежуточной частоты по каждому каналу.

Прибор можно использовать как высокочастотный вольтметр при измерении одним каналом А. При этом отсутствует необходимость калибровки и установки нуля. Используя выходы промежуточной частоты с помощью осциллографа, девиометра или .

1 Выход измерительного [сигнала


Рис. 8.44. Функциональная схема фазометра типа ФК2-14



других приборов на частоте 20 кГц, можно измерить параметры AM, ЧМ модуляции и содержание гармоник входных сигналов.

Объединение функций измерения напряжений и разности фаз в одном приборе позволяет применять его для измерения комплексных характеристик передачи при использовании любого генератора сигналов, а применение дополнительных направленных ответвителей или мостов - для измерения полных сопротивлений и коэффициентов отражения, т. е. всех параметров рассеяния (S-параметров) четырехполюсников. Используя типовые источники питания и соответствующие конструкции корпусов держателей, можно измерять параметры транзисторов.

Измеритель разности фаз типа ФК2-14 предназначен для измерения разности фаз сигналов и отношения их амплитуд в диапазоне частот от 0,11 до 7 ГГц. Прибор (рис. 8.44) содержит блок преобразования частоты, базовый блок, стрелочный индикатор и высокочастотный блок. В блоке преобразования частоты объединены стробоскопические смесители, что обеспечивает удобство подключения к измеряемому объекту, исключает влияние соединений гетеродинного тракта на погрешность измерения фазы. Базовый блок прибора обеспечивает настройку на фиксированную цромежуточную частоту 20 МГц и измерение отношений. Он содержит также точный аттенюатор, позволяющий производить компенсационный отсчет отношения уровней. Выходные сигналы с частотой 278 кГц поступают на сменный блок индикации в виде стрелочного прибора, обеспечивающего отсчет показаний с высокой разрешающей способностью 0,2"

и 0,2 дБ. Для измерения комплексных коэффициентов передачи объектов в приборе имеется высокочастотный блок, применяемый для разделения сигнала с источника иа два канала и регулировки разности длин опорного и измеряемого каналов при их выравнивании, когда измеряется отклонение фазочастотной характеристики от линейного закона. Имеющаяся в этом блоке линия переменной длины используется для самопроверки прибора в части оценки погрешности измерения сдвига фаз.

Комбинированный прибор ФК2-14 позволяет измерять разности фаз и отношения уровней сигналов, изменения этих параметров при использовании аналоговых выходных сигналов. Измерения проводятся на фиксированных частотных точках до 7 ГГц или непрерывно в любой точке диапазона при качании частоты до 4 ГГц. Этот прибор позволяет также измерять параметры фазовращателей, модуляторов, фильтров и других элементов цепей и находить зависимость модуля и фазы коэффициентов передачи от параметра четырехполюсников (например, питания для активных устройств).

При использовании различных свип-ге-нераторов возможны панорамные измерения. Индикация в этом случае может производиться по стандартному осциллографу, например С1-64.

Этот прибор можно использовать как ам-плифазометр для различных антенных измерений: исследования влияния обтекателя, снятия амплитудных и фазовых диаграмм направленности, измерения (при использовании дополнительных антенных устройств) амплитудно-фазового распределения в ближней зоне.

Таблица 8.1. Характеристики перспективных фазометров

Параметр

Значение параметра приборов

Ф2-16

ФК2-12

ФК2-14

ФК2-18

Диапазон частот

20 Гц-20 МГц

1-1000 МГц

110- 7000

110-12400

Предел измерения, град

0-360

0-1-180

0-1-180

0-1-180

Погрешность измерения.

0,2-0,004

град

Входное напряжение

0,001-100 В

15 мВ-1 В

5-10-"-

10-4 10~7 Вт

5-10"* В

Входное сопротивление;

1 МОм;

80 кОм; 3,5 пФ

50 Ом

50 Ом (7/3)

емкость

30 пФ

с пробником.

50 С5м с тройником

Габаритные размеры, мм

490X175X

490X175X

488X213X

х475

х475

х475;

488X133X

х475

Масса, кг

17,5

26; 12; 5



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [107] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0153