8 Забезпечення єдності вимірювань параметрів електричних і радіотехнічних сигналів

8.1 Загальні відомості про вимірювання параметрів сигналів

До засобів вимірювання параметрів сигналів загального застосування^, відповідно до класифікації за ГОСТ 15094–86, відносяться:

• генератори вимірювальні (підгрупа Г);

• осцилографи різних видів (підгрупи С1, С7, С8, С9);

• вимірювачі коефіцієнта амплітудної модуляції (С2);

• вимірювачі девіації частоти (С3, СК3);

• аналізатори спектра (С4, СК4);

• вимірювачі нелінійних спотворень (С6).

Крім приладів загального застосування, в даній області радіовимірювань існує значна кількість спеціалізованих приладів для систем зв'язку, наукових досліджень тощо.

Підгрупа Г включає до себе такі прилади:

Г1 – установки для повірки вимірювальних генераторів;

Г2 – генератори шумових сигналів;

Г3 – генератори сигналів низькочастотні (до 200 кГц);

Г4 – генератори сигналів високочастотні;

Г5 – генератори сигналів імпульсні;

Г6 – генератори сигналів спеціальної форми;

Г8 –свіп-генератори.

Усі прилади цієї підгрупи є джерелом стабільних сигналів заданої форми, параметри яких нормуються, тобто можуть змінюватися у визначених межах і встановлюватися з визначеною точністю.

Прилади підгруп С2, С3, СК3 включають до себе

• вимірювачі коефіцієнта амплітудної модуляції (модулометри) в широкому діапазоні несучих і модулюючих частот (С2);

• вимірювачі девіації частоти (девіометри) частотно-модульованих (ЧМ) сигналів в широких діапазонах несучих і модулюючих частот (С3);

• комбіновані вимірювачі параметрів амплітудної, частотної та фазової модуляції (СК3).

Крім основних (корисних) параметрів, позначених у назвах приладів, модулометри і девіометри здатні вимірювати і так звані “паразитні” параметри АМ і ЧМ сигналів: спотворення законів модуляції, супровідну модуляцію (АМ при ЧМ, ЧМ при АМ), амплітудну і кутову модуляцію шумового характеру.

Прилади підгрупи С6 − це вимірювачі нелінійних спотворень електричних сигналів, виражених у формі коефіцієнта гармонік.

Підгрупи С1, С7, С8, С9 включають до себе осцилографи різних видів (універсальні, швидкісні, стробоскопічні, запам’ятовуючі, спеціальні), призначені для спостереження і дослідження форми сигналів в координатах «напруга-час».

Підгрупа С4 і СК4 включає до себе аналізатори спектра, за допомогою яких вимірюються розподілення рівня (напруги, потужності) сигналу в функції частоти. Розділяють аналізатори спектра послідовної і одночасної (в реальному масштабі часу) дії.

Не дивлячись на ряд ознак, які поєднують названі підгрупи приладів (багатофункціональність, нормування великої кількості параметрів і характеристик), існують і деякі відмінності.

Так, вимірювачі нелінійних спотворень (коефіцієнта гармонік), коефіцієнта АМ, девіації частоти (підгрупи С6, С2 і С3) призначені для вимірювань конкретного виду сигналу і мають нормовану похибку вимірювання основного параметра цього сигналу. Вимірювачі нелінійних спотворень призначені для вимірювання коефіцієнтів гармонік квазігармонічних сигналів. Вимірювачі коефіцієнта АМ (модулометри) і девіації частоти (девіометри) призначені для вимірювання параметрів амплітудно-модульованих (АМ) і частотно-модульованих (ЧМ) сигналів відповідно.

Інакше обстоїть справа з такими приладами, як осцилографи й аналізатори спектра (АС). Для цих приладів характерні такі особливості:

- можливість дослідження широкого класу сигналів – від простих гармонійних до складних модульованих, маніпульованих тощо;

• багатофункціональність, тобто можливість розв’язання з їхньою допомогою великої кількості вимірювальних задач.

Для цих приладів поняття “похибки осцилографа” чи “похибки аналізатора спектра” є некоректними. У них нормується до 30-40 “внутрішніх” параметрів (нерівномірність АЧХ, нелінійність амплітудної характеристики, шуми, похибки вимірювань рівнів і частот, перехідна характеристика і т.ін.), що дає можливість користувачу самому розрахувати похибку вимірювань того чи іншого параметра в залежності від характеру вимірювальної задачі, досліджуваного об'єкта й умов вимірювань.

Тому підходи до метрологічного забезпечення різних підгруп засобів вимірювань параметрів форми і спектра радіосигналів дещо відрізняються. Якщо для приладів підгруп С2, С3, С6 можна говорити про створення еталонів одиниць вимірюваних величин (коефіцієнта гармонік, коефіцієнта АМ, девіації частоти), то для осцилографів і АС говорити про якісь спеціалізовані еталони недоречно. Підхід до метрологічного забезпечення цих приладів інший і буде розглянутий окремо.