Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



и цифровой части. Тракт аналоговой обработки выполнен в традиционном виде, принципы построения его аналогичны изложенным выше. Особенностью прибора является введение режима измерения индекса фазовой модуляции. Для этого сигнал с выхода частотного детектора подается на инте-грируюший ЛС-каскад, осуществляюший в соответствии с (15.8) преобразование изменения частоты несушего сигнала в изменение его фазы. Для автоматизации настройки на чтоту несущего сигнала в приборе применен управляемый стробоскопический преобразователь с малым уровнем шумов. Цифровая часть включает в себя систему обработки и управления, измеритель цифровой, преобразователь код-код и панель ручного управления.

Обработку информации и управление прибором осуществляет микропроцессор, выполненный на основе микро-ЭВМ С5-21 системы «Электроника». В функции микро-ЭВМ входит:

опрос клавиатуры панели ручного управления прибором;

управление прибором (режимами работы и алгоритмами обработки сигнала) в соответствии с функциями, заданными через клавиатуру панели управления или по КОП;

вьшолнение логических и вычислительных операций, связанных с подготовкой прибора к применению и реализацией алгоритмов обработки информации

Измеритель цифровой выполняет:

преобразование постоянного напряжения с амплитудного детектора в тракте НЧ, соответствующего измеряемой величине, в импульсный код, поступающий в микропроцессор для дальнейшей обработки;

вывод обработанной информации на цифровое индикаторное табло;

вывод с микропроцессора информации о режиме работы прибора для управления его каскадами.

Таким образом, измеритель цифровой осуществляет Связь микропроцессора с аналоговой часхью прибора.

Преобразователь код-код обеспечивает сопряжение КОП с входами (выходами) микропроцессора (микро-ЭВМ).

Панель управления представляет собой набор кнопочных переключателей с матричной системой включения. Заданный на панели режим работы прибора обозначается соответствующими индикаторными лампочками.

Процесс работы прибора состоит из операций автоматической калибровки и из-

мерения. Калибровка проводится при включении прибора в течение периода установления рабочего режима (самопрогрева) или по команде путем прерывания процесса измерения. В последнем случае она может быть проведена в полном объеме (по всем контролируемым параметрам) или в одном (заданном) режиме измерения. Особенностью прибора является реализация процесса калибровки программными средствами без регулировки тракта аналоговой обработки сигнала. Измеренное значение параметра сигнала калибратора заносится в ОЗУ микро-ЭВМ. При последующем измерении параметра исследуемого сигнала результат измерения при обработке микро-ЭВМ корректируется с учетом погрешности, выявленной при калибровке. За счет этого устраняются сложности автоматического управления характеристиками аналогового тракта, вызванные большим количеством факторов, влияющих на дрейфы аналоговых элементов. Пределы корректировки выбираются с учетом работы аналогового тракта при уходе его характеристик в области качественной обработки сигнала. При катастрофическом характере уходов корректировка результата измерения не производится и микро-ЭВМ вьщает на индикатор сигнал «Отказ», запрещающий работу прибора в одном или во всех (нескольких) режимах. Для повышения точности измерений операция калибровки может выполняться по прецизионному сигналу внешнего источника, например образцовой установки

При обработке результата измерения микро-ЭВМ по команде, заданной на панели управления или по КОП, может выполнить операцию усреднения результатов измерения (по восьми результатам, полученным после поступления команды), представить результаты измерений в логарифмической форме, вьщать их без учета поправки при калибровке. Последняя операция удобна для контроля качества аналоговой обработки сигнала.

Основные технические характеристики измерителя модуляции СКЗ-45 и других современных приборов приведены в табл. 15.1.

Применение измерителей модуляции при решении различных измерительных задач иллюстрируется структурной схемой, приведенной на рис. 15.6. Методом прямого измерения определяются параметры, характеризующие уровень модуляции (Мц, М„, Д/в, Д/н)- При необходимости демодулированный сигнал поступает для анализа и измерения его параметров на вспомогательное средство измерений (осциллограф, анализатор спектра, измеритель коэффициента гармоник, псофометр, декодер или др.). Напри-



Таблица 15.1. Технические характеристики измерителей модуляции

Характеристика

С2-23

ск:з-4з

СКЗ-45

Диапазон частот:

несущих, МГц

0,01-

1000

0,1-

-1000

(4-500

в режиме

(4-10000

с блоком

Я4С-103)

модулирующих, кГц

0,03-

0,03

0,02

-200

Пределы измерения:

коэффициента модуляции.

0,1-

100*

0,1-

70**

девиации частоты, кГц

0,1-

1000*

0,005-

-300**

индекса фазовой модуля-

-100

ции, рад

коэффициента гармоник, %

уровня входного сигнала, В

Погрешность измерения:

коэффициента модуляции.

--(1,5-10

-2М +

+ (5.10-

2М +

±(2-Ю-М + М)

+ 0,2%)

+ 0,5%)

девиации частоты, кГц

+ (5.10-

2А/+

±(2.10-2A/-t-A/„,)

+ A/J

коэффициента гармоник.

±(10-i./f

+ /гв„)

уровня входного сигнала.

±2

Уровень собственного шума и фона:

в режиме AM, %

0,1-

0,2-

-0,6

0,15

-0,2*

0,02-

-0,1**

в режиме ЧМ, Гц

-750

125*

40**

Уровень вносимых искажений, Х:

в режиме AM

0,5-

0,45

-1,5

в режиме ЧМ

-1,5

Режим измерения пикового значения параметра. Режим измерения среднеквадратического значения.

мер, при контроле параметров радиовещательного передатчика по указанной схеме определяются максимальный коэффициент амплитудной модуляции или номинальное значение девиации частоты, амплитудно-частотная характеристика модуляционного тракта и ее неравномерность в диапазоне

модулирующих частот, коэффициент гармоник, уровень комбинационных помех, псофо-метрический шум, уровень паразитной и сопутствующей модуляции и др.

Кроме изложенного выше метода, основанного на демодуляции сигнала, применяются и другие, использующие различные

Источник модулирующего

Измеритель модуляции

устройство

сигна.па (передатчик)

Вспомогательное

средство измерений

Рис. 15.6. Схема включения измерителя модуляции при решении измерительных задач



свойства модулированных сигналов или методы их специальной обработки.

Например, для определения коэффициента амплитудной модуляции могут быть применены осциллограф или анализатор спектра Эти методы анализа AM сигналов достаточно просты в плане реализации и обычно применяются для качественной (без строго определенной погрешности) оценк] параметра. Методы подробно изложены в технической литературе и здесь не рассматриваются.

Остановимся на методах измерения параметров ЧМ сигналов, имеющих наиболее широкое применение, в частности, при контроле аппаратуры связи, в метрологической практике, при физических исследованиях, ввиду возможности реализации высоких точностных характеристик.

Спектральные методы

Методы основаны на свойствах спектрального разложения ЧМ сигналов. Известно, что при гармоническом законе модуляции сигнал может быть представлен в виде

и it) = l/o {Jo (Р) sin (coof + Р sin Qt) +

+ Jmbm((uo + - sin(roo -иО)*]}, 1

(15.12)

где Jk (P) - функция Бесселя первого рода к-го порядка.

Из (15.12) следует, что амплитуда любой спектральной составляющей сигнала содержит информацию о параметре модуляции р. Определив р = A F, получим значение девиации частоты:

A/=PF.

Структурная схема способа измерения девиации частоты спектральным методом показана на рис. 15.7. Наиболее часто ис-

пользуется спектральная составляющая с несущей частотой ЧМ сигнала / = cojln. Измерение основывается на соотношении

l/oJo(P) = 0,

что имеет место, как это следует из свойств функции Бесселя, при р = р„, где р„ - и-й корень функции Бесселя (и = 1, 2, 3,...). Указанный метод в технической литературе получил название метода «нулей функции Бесселя». При реализации метода значение модулирующей частоты F обычно бывает известно или может быть измерено ЭСЧ с достаточно высокой точностью. Таким образом, погрешность измерения А/ методом «нулей функции Бесселя» целиком определяется точностью регистрации момента обращения в нуль амплитуды спектральной составляющей с частотой /, а также степенью соответствия реального ЧМ сигнала его математическому описанию (15.12). При использовании анализатора спектра с динамическим диапазоном 40 дБ и более последняя причина является основным источником погрешности в данном методе измерения. Наиболее значительные погрешности появляются при наличии у ЧМ сигнала сопутствующей амплитудной модуляции с частотой 2F и искажения модулирующей функции в результате присутствия третьей гармоники. Анализ погрешности измерения из-за указанных факторов показывает, что составляющая погрешности при сопутствующей амплитудной модуляции на уровне 10-20% достигает 4%, а наличие третьей гармоники в искаженном сигнале приводит к погрешности около 0,5% при Кг до 2%.

Важным достоинством метода является то, что используемый при измерении анализатор спектра при условии достаточной разрешающей способности в частотном и динамическом диапазонах в принципе не вносит в измерение систематической погрешности. Недостатками метода «нулей функции Бессе-

Генератор модулирующего сигнала

Аттешоатор п.паБНый

Частотомер F

Генератор ЧМ сигнала


Измерите.пь модуляции

Af=/?nF

Анализатор спектра

Рис. 15.7. Структурная схема измерения девиации частоты спектральным методом: .Д - подавляемая спектральная составляющая ЧМ сигнала



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


0.0115