Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



ля» являются его трудоемкость и ограниченность по диапазону измеряемых значений девиации частоты (Р = 2,45 20). Ограничение сверху связано с трудностью регистрации обрапдения в нуль спектральной составляющей сигнала при больщих индексах модуляции. Область применения метода при необходимости может быть расширена путем точного деления амплитуды модулирующего сигнала в заданное число раз, если применяемый в источнике ЧМ сигнала модулятор обладает требуемой линейностью модуляционной характеристики. Изложенный метод измерения девиации частоты является наиболее точным из известных методов, что достигается применением генераторов ЧМ сигналов с малыми уровнями искажений.

Метод измерения девиации частоты с помощью электронно-счетного частотомера. Метод заключается в преобразовании ЧМ сигнала в сигнал промежуточной частоты, значение которой Б выбирается близким нулю. Преобразованный сигнал I/ (£) =

= l/sin(Et-f-(Aro/n)sinnt) подается на ЭСЧ. При вьшолнении ряда условий показания частотомера будут примерно равны

WA (7t/2), (15.13)

где А/ - девиация частоты ЧМ сигнала.

Справедливость (15.13) подтверждается рассмотрением физической сущности операции, выполняемой частотомером, которая заключается в определении числа случаев прохождения текущей фазы преобразованного сигнала через значение In, т. е. в определении отношения

N = ent {фДя} = ent

(е -t-Arocosfit)dt

Выполняя интегрирование и пренебрегая операцией ent, что допустимо при достаточно больщих значениях Р, получаем

N = А 2/П \\+Z (if) + ZL + ...

Таким образом, можно с достаточно высокой степенью точности считать, что N = = Af/(n/2) в широком диапазоне значений

8/А/.

Принципиально метод измерения девиации частоты с помощью частотомера применим при любых значениях р, однако наиболее точно измерение проводится при больших индексах модуляции, что связано с дискретным характером преобразований, выполняемых частотомером. При Р > 5 влиянием указанного фактора практически можно пренебречь и погрешность измерения определяется, главным образом, качеством ЧМ сигнала (наличием сопутствующей амплитудной модуляции, искажениями закона модуляции и нестабильностью частот источника сигнала и гетеродина).

При практической реализации метода для снижения погрешности измерения, вызванной различиями в пороге чувствительности используемых частотомеров, необходимо обеспечить уровень сигнала на его входе, превышающий примерно на порядок нормальный для конкретного частотомера. Кроме того, для снижения влияния сопутствующей амплитудной модуляции необходимо выполнить условие линейного преобразования частоты ЧМ сигнала (Uc < Ur).

Осциллографический метод измерения девиации частоты. Метод заключается в преобразовании ЧМ сигнала в сигнал промежуточной частоты, причем частота сигнала гетеродина /г (поисковая частота) устанавливается близкой к значению / -t- А/ или / - - А/, где / - несущая частота ЧМ сигнала, А/ - девиация частоты. При осциллографи-ровании сигнала промежуточной частоты на экране осциллографа наблюдается характерная фигура с горизонтальным участком (рис. 15.8), что свидетельствует о вьшолнении равенства /г = / + А/. Для получения устойчивого изображения частота развертки осциллографа должна быть синхронизирована сигналом с частотой, субкратной F = = С1/2п.

Рассмотренный метод является фактиче-

Генератор модуго1руюшего сигнала

Гетеродин (сигнал поисковой частоты)


Рис. 15.8. Структурная схема измерения девиации частоты осциллографическим методом



ски разновидностью метода измерения частоты сигнала по фигурам Лиссажу.

Погрешность метода существенно зависит от условий его реализации. Для снижения систематической составляющей погрешности необходимо выбрать осциллограф с полосо! пропускания, превосходящей F. Случайная составляющая погрешности определяется, главным образом, стабильностью частот источника ЧМ сигнала и гетеродина и зависит от индекса модуляции р. Минимальное значение случайной погрешности достигается при достаточно больших индексах (Р>20), что ограничивает область применения метода. Достоинством его является некритичность результата измерения к форме сигнала огибающей, поэтому метод является предпочтительным для целей поверки (аттестации) измерителей пиковых значений девиации частоты.

15.3. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МОДУЛЯЦИИ

Нормативными документами на методы и средства поверки измерителей модуляции регламентированы методы прямых измерений, основанные на применении образцовой аппаратуры К2-34, К2-38 и К2-44.

Установка К2-34 предназначена для определения метрологических характеристик измерителей модуляции в режиме измерения параметров AM сигнала - погрешности измерения коэффициента модуляции, коэффициента гармоник, вносимого трактом поверяемого прибора в огибающую AM сигнала. В режиме измерения параметров ЧМ сигнала установка обеспечивает определение коэффициента перехода амплитудной модуляции в частотную в тракте поверяемого прибора (Лам/чм)-

В состав установки К2-34 входят формирователь AM сигналов, генератор модулирующего напряжения и преобразователь частоты. Основные технические и метрологические характеристики установки приведены в табл. 15.2.

Принцип действия установки заключается в формировании AM сигналов с калиброванными значениями коэффициента модуляции на фиксированных несущих частотах. Сигналы с несущими частотами 4, 10 и 25 МГц генерируются непосредственно в формирователе AM сигналов. Сигналы с частотами 0,01; 0,035 ; 0,1; 0,35 и 1 МГц образуются путем линейного преобразования AM сигнала с частотой 4 МГц с помощью гетеродинов, конструктивно входящих в генератор модулирующего напряже-

Таблица 15.2. Технические и метрологические характеристики установок К2-34 и К2-38

Характеристика

К2-34

К2-38

Несущая частота /, выходных сигналов, МГц

Модулирующая частота F генераторов модулирующих напряжений, кГц

Коэффициент модуляции М,

Девиация частоты Д/, кГц

Погрешность установки: коэффициент модуляции

девиации частоты

Уровень частотного шума и фона генератора дискретных частот, Гц

0,01; 0,035; 0,1; 0,35; 1; 4; 10; 25; 425

0,03; 0,09; 20; 30; 60 20; 30; 60

0,1 - 100 (устанавливается дискретно, с шагом 0,1 % при ЛГ=0,1 + 10 и 10% при Af = 10 -=-100)

/,= 10; Л =50;/,= 10;/=50 0,4; 1;6; 15; 100; 200

(=0,15-f-0,3; Л/ш = 0,05-0,3)

0,001-1 (сигнал /i); 0,005-5 (сигнал /г); 0,5-100 (сигнал/з); 0,5- 1000 (сигнал /4) (устанавливается дискретно, с коэффициентом деления A/i„ov ЛГ-Ю"", лг = I, 2, 3, %п=\, 2, 3)

+ (Л = 10- Д/Ч- Д/J кГц; ( = 0,5-1,7; Д/ш = 0,4-50 Гц) 1 10-/Ч-0,1 (f = 0,3-3,4 кГц); 5-10-/+0,2

(f =0,03 + 20 кГц); 5-10-«/+ 10 (F= 0,03 -2000 кГц); / - частота сигнала, Гц



Блок гетеродинов

Делитель модулирующего напряжения

Генератор модулирующего напряжения

Генератор сигнала 4 МГц

Балансный модулятор

Генератор сигнала 10 МГц

Балансный модулятор

Преобразователь частоты

Генератор сигнала 25 МГц

Балансный модулятор

Коммутатор

Преобразователь частоты


-J I J

Форма AM сигнала

(Мн=100%) на экране осциллографа при калибровке

Рис. 15.9. Структурная схема установки К2-34

ния. Сигнал с частотой 425 МГц образуется путем гетеродинирования AM сигнала с частотой 25 МГц в блоке преобразователя частоты. Принцип действия аппаратуры установки поясняется структурной схемой, показанной на рис. 15.9. Формирование AM сигналов осуществляется с помощью линейных балансньк модуляторов, представляющих собой диодный мост, в плечи которого противофазно подаются высокочастотный сигнал с частотой 4, 10 или 25 МГц и модулирующее напряжение. Калибровка AM сигналов заключается в получении коэффициента модуляции сигнала на выходе модулятора М„ = 100 %, что достигается изменением уровня модулирующего напряжения до получения на экране внещнего осцилло-

графа характерной фигуры, показанной на рис. 15.9. Используя линейность модуляционной характеристики балансного модулятора, калиброванные значения коэффициента модуляции М < 100% получают путем деления модулирующего сигнала в заданное число раз с помощью точного делителя на выходе генератора модулирующего напряжения.

Установка К2-38 предназначена для определения метрологических характеристик измерителей модуляции в режиме измерения параметров ЧМ сигналов - погрещности измерения девиации частоты, коэффициента гармоник, вносимого трактом поверяемого сигнала в огибающую ЧМ сигнала, уровня частотного щума тракта измерителя модуля-

Генератор модулирующего напряжения

Делите.ль напряжения

Генератор дискретных частот

Генератор ЧМ сигна.ла

Генератор ЧМ сигнала

Умножитель flxS

Генератор ЧМ сигнала

Преобразовав тель частоты

Масштабный генератор

Преобразователь напряже-

ние-частота

Пиковый детектор

Коммутатор

Э.лектронно-

счетный частотомер

К2-44( преобразователь частоты)

Измерите.ль модуляции

Рис. 15.10. Структурная схема установки К2-38



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


0.0204