книги из ГПНТБ / Соркин И.М. Основы радиоизмерительной техники

шее ослабление, чем при подаче более сильного калиб­ ровочного сигнала, и, таким образом, в обоих случаях показание выходного индикаторного прибора будет од­ ного порядка. Данный метод свободен от недостатков первого 'метода.

Третий метод ком-парирования состоит в том, что ка­ либровочный генератор помещается на расстоянии не­ скольких длин волн от приемника и воздействует на его антенну полем излучения, которое может быть точно рассчитано. Измерение осуществляется сравнением сиг­ нала радиостанции с сигналом от калибровочного гене­ ратора по показаниям выходного прибора.

190

Это напряжение поступает на вход измерительного приемника и вызывает отклонение индикаторного элек­ тронного вольтметра си. При этом приемник и рамочный контур настраиваются на несущую частоту передаю­ щей радиостанции. Рамка ориентируется на наиболь­ ший приемный эффект, что достигается совмещением плоскости рамки с направлением поля и обнаруживает­ ся по максимуму показаний индикаторного выходного вольтметра.

Затем для устранения индуктированной в рамке э. д. с. рамка поворачивается на 90° и включается калиб­ ровочный генератор, вводящий в рамку напряжение той же частоты и амплитуды, что и напряжение, индуктиро­ ванное измеряемым полем. Напряжение, вводимое гене­ ратором в антенный контур,

где R — входное сопротивление аттенюатора;

а — коэффициент ослабления аттенюатора (отношение напряжения на входе к напряжению на выходе); / — ток на входе аттенюатора, измеряемый термо­

электрическим прибором.

При этом напряжение, вводимое от генератора, регу­ лируется аттенюатором так, чтобы показание выходного прибора ci2 было таким же, как и при первом измерении, т. е. чтобы ct2= ai и, следовательно,

раллельной подачей калибровочного напряжения. В пер­ вом случае напряжение калибровочного генератора вво­ дится последовательно в антенный контур измерителя напряженности поля и калибровка усиления выполняет­ ся на рабочей частоте.. При параллельной подаче кали­ бровочного напряжения оно вводится параллельно ан­ тенному контуру непосредственно на вход приемника.

191

В последнем случае калибровка усиления приемника измерителя напряженности поля может выполняться на одной фиксированной частоте, что существенно упро­ щает схему и конструкцию калибровочного генератора.

Блок-схема измерителя напряженности поля с по­ следовательной подачей калибровочного напряжения показана на рис. 7-5.

Основными элементами схемы являются симме­ тричный антенный кон­ тур, образуемый конден­ сатором переменной ем­ кости и набором рамоч­ ных антенн соответствен­ но диапазонам частот измерителя напряжен­ ности поля, супергетеро­ динный измерительный приемник с аттенюатором на промежуточной часто­ те для калиброванного изменения усиления и ин­

дикаторным электронным вольтметром на выходе, ка­ либровочный генератор с плавным диапазоном частот, соответствующим диапазону частот измерителя напря­ женности поля.

При измерении приходящего сигнала приемник и рам­ ка настраиваются на несущую частоту передающей ра­ диостанции и рамка ориентируется на наибольший при­ ем. При этом в рамке индуктируется э. д. с.

где Q — добротность рамки.

В приемнике, имеющем плавную регулировку усиле­ ния и ступенчатый аттенюатор, позволяющий ослаблять

192

усиление в определенном отношении, регулировка уси­ ления и положение аттенюатора выбираются так, что­ бы индикаторный выходной вольтметр давал показание ах в пределах рабочей части шкалы. Этому показанию будет соответствовать напряжение на выходе прием­ ника

где кх — усиление приемника; Ах — ослабление аттенюатора.

Затем, сохраняя настройку, поворачивают рамку на 90° для устранения э. д. с., индуктированной полем, и производят калибровку усиления приемника, вводя в антенный контур напряжение от калибровочного ге­ нератора ет.

Этому напряжению будет соответствовать напряже­ ние на входе приемника

Напряжение на выходе приемника при некотором поло­ жении аттенюатора, дающем ослабление сигнала Аг, и том же усилении приемника кх будет равно

ровочного генератора, отсчитываемая термоэлек­ трическим прибором на выходе генератора;

аг — показание индикаторного ^вольтметра при калиб­ ровке прибора;

Значения действующих высот рамок во всем рабочем диапазоне частот измерителя напряженности поля да­ ются обычно в виде кривых или таблиц.

Блок-схема измерителя напряженности поля с па­

от калибровочного генератора некоторое известное на­ пряжение ет. Усиление приемника плавно регулируется до тех пор, пока выходной прибор при заданном ослаб­ лении аттенюатора Атдаст показание аг, отмеченное на его шкале красной риской, что соответствует некоторо­ му усилению к0. При этом напряжение на выходе прием­ ника

Затем калибровочный генератор выключается и произ­ водится прием измеряемого сигнала, создающего на входе приемника напряжение

*

Напряжение на выходе приемника Ux, которому соот­ ветствует показание выходного прибора ах определит-

194

ся соотношением

(7-18)

где кх — усиление приемника на частоте измеряемого сигнала;

А х — ослабление аттенюатора на частоте измеряемого сигнала.

Если обозначить отношение усиления приемника на калибровочной частоте к усилению приемника на рабо­ чей частоте равным а, т. е.

Если отградуировать шкалу выходного прибора в мик­ ровольтах входного напряжения на калибровочной ча­ стоте при ослаблении аттенюатора Лг=1, то

в функции частоты даются в виде кривых или таблиц. Тогда из (7-21) с учетом (7-22) и (7-23) получаем расчетную формулу для определения напряженности

поля:

т. е. напряженность поля равна показанию выходного прибора, умноженному на ослабление аттенюатора и на пересчетный множитель.

Погрешности измерителей напряженности поля

В радиоизмерительной технике наибольшее применение полу­ чили измерители напряженности поля, основанные на втором ме­ тоде компарирования. Как было показано, для измерителей напря­ женности поля, у которых калибровка усиления производится на рабочей частоте при последовательном введении калибрующего на­ пряжения в антенный контур, отсчитываемая напряженность поля

Из (7-16) и (7-21) можно видеть, что суммарная погрешность из­ мерителя напряженности поля складывается из погрешности кали­ брующего напряжения (ег), погрешности аттенюатора (А х, А г), по­ грешности выходного прибора (их, «г), погрешности действующей высоты рамки (/гд), погрешности измерения добротности (Q) и по­ грешности неравномерности усиления приемника (а).

Как известно из теории погрешностей, для косвенного измере­ ния, определяемого функциональной зависимостью

Обозначим относительные среднеквадратичные погрешности изме­ рения напряженности поля у; калибровочного напряжения уг, аттенюатора уг; выходного прибора уз; действующей высоты рам­ ки у4; добротности рамки у5; неравномерности усиления приемника Уб. Ориентировочно величины относительных погрешностей состав­ ляющих прямых измерений (определяемые уровнем радиоизмери­

Для измерителя напряженности поля с последовательным вве­ дением калибрующего напряжения относительная среднеквадра­

Y= Y Yi + 2-|2 + 2Тз+ 74 = 15%.

Для измерителя напряженности поля с параллельной подачей калибрующего напряжения погрешность измерения напряженности поля дополнительно возрастет за счет погрешности добротности рамки и неравномерности усиления приемника.

193

Помимо указанных составляющих случайных погрешностей, суммируемых по среднеквадратичному закону, суммарная погреш­ ность измерения напряженности поля будет также определяться рядом дополнительных систематических погрешностей, действие ко­ торых может быть, однако, в значительной степени учтено и ис­ ключено. Такого рода погрешности обусловливаются главным об­ разом антенным эффектом, влиянием распределенной емкости рам­ ки и поляризацией электромагнитных волн измеряемого поля.

Методы градуировки измерителей напряженности поля

IB радиоизмерительной технике наибольшее приме­ нение получили два метода градуировки измерителей напряженности поля: метод измерения параметров ан­ тенны и метод генератора стандартного поля.

М е т о д и з м е р е н и я п а р а м е т р о в а н т е н н ы сводится к определению действующей высоты hR и доб­ ротности Q антенны, измерителя напряженности поля (при известных значениях калибрующего напряжения вт и неравномерности характеристики усиления) и вы­ числению из выражений (7-16) или (7-21) напряженно­

ных антенн посредством измерителя добротности, мож­ но по этим данным построить градуировочные графики измерителя напряженности поля, т. е. зависимость на­ пряженности поля Е от показания прибора ах. Данный метод может быть использован для градуировки изме­ рителей напряженности поля длинноволнового и корот­ коволнового диапазонов до 10 Мгц. В диапазоне частот свыше 10 Мгц этот метод дает значительную погреш­ ность, вследствие того что измеренные или рассчитан­ ные параметры антенны отличаются от их истинных значений в рабочих условиях, при которых производит­ ся измерение напряженности поля.

М е т о д г е н е р а т о р а с т а н д а р т н о г о п о л я является наиболее приемлемым для градуировки изме­ рителя напряженности поля в рабочих условиях. Сущ-

197

ность этого метода, называемого также методом излу­ чения, состоит в том, что генератор располагается на известном расстоянии от градуируемого измерителя на­ пряженности поля и излучает тюле, напряженность ко­ торого может быть точно рассчитана по параметрам излучающей антенны, току в антенне и расстоянию меж­ ду генератором и измерителем напряженности, поля.

В зависимости от расстояния между генератором стандартного поля и градуируемым измерителем напря­ женности поля градуировка может быть выполнена при следующих условиях: 1) на расстояниях, превышающих длину волны, и 2) на близких расстояниях, значитель­ но меньших длины волны.

В общем случае, когда генератор и измеритель на­ пряженности поля находятся друг от друга на расстоя­ нии порядка длины волны, напряженность поля, воз­ действующего на приемную антенну измерителя напря­ женности поля, может быть рассчитана по формуле

г— расстояние между генератором и измерителем на­ пряженности поля, м.

рис. 7-7. Таким образом, определив р по графику в за-

198

висимости от отношения расстояния к длине волны г/%, измерив ток в антенне термоэлектрическим прибором и рассчитав действующую высоту антенны генератора hR, определяют напряженность поля, воздействующего на приемную антенну измерителя напряженности поля.

199