25 Измеритель коэффициента нелинейных искажений. Анализаторы гармоник и спектра

В низкочастотной аппаратуре часто не требуется четкого определения спектра сигнала, а достаточно охарактеризовать его коэффициентом нелинейных искажений:

Для определения коэффициента нелинейных искажений используются приборы со следующей структурной схемой.

ВУ – входное устройство; УНЧ – усилитель низкочастотный; ЗФ – заграждающий фильтр; В – среднеквадратичный вольтметр.

Рисунок 15.1 – Структурная схема измерителя нелинейных искажений

.

В положении 1 вольтметр измеряет среднеквадратичное напряжение всех гармоник, поступающих на вольтметр.

В положении 2 вольтметр измеряет среднеквадратичное напряжение всех гармоник, кроме первой.

По показанию вольтметра в положении переключателя 1 и 2 мы определяем коэффициент К₂. Соотношение между К₁ и К₂ имеет следующий вид:

При малом значении коэффициента К₁10% коэффициенты К₁ и К₂ мало отличаются друг от друга (отличие менее 1%), и измеритель нелинейных искажений измеряет непосредственно К₂. При значении коэффициента К₁>10% значение коэффициента корректируют по приведенной выше формуле.

По данной схеме построен измеритель С6 – 8. Он измеряет коэффициент нелинейных искажений от 0,03 до 30%, в частном диапазоне от 20Гц до 20кГц.

26

Измерение модулированных сигналов

В системах передачи связи измерительной информации информация передаётся с помощью сигналов высокой частоты путём видоизменения параметров высокочастотного напряжения по закону передаваемого сигнала, т.е модуляция сигнала. В зависимости от изменяемого параметра различают: амплитудную модуляцию, частотную модуляцию, фазовую модуляцию.

При амплитудной модуляции полезный сигнал преобразуется в изменение амплитуды несущего сигнала. Результирующий сигнал записывается выражением

,

где  - несущая частота;

 - моделирующая частота;

m – глубина модуляции, = .

Коэффициент амплитудной модуляции является основным параметром моделируемого сигнала. Он может изменяться посредством осциллографа или с помощью стрелочных или цифровых модуляторов.

.

Рисунок 6.1 - Амплитудная модуляция сигнала

Частотно – модулированный сигнал записывается следующим выражением:

,

где ;

;

m_f – индекс модуляции ;

F – модулирующая частота;

- девиация частоты (изменение частоты относительно начального значения).

Для измерения девиации применяется осциллографический, спектральный методы, а также метод, использующий частотное детектирование. Последний реализован в приборах непосредственной оценки для измерения девиации.

Метод непосредственной оценки. Для измерения коэффициента модуляции АМ-колебаний применяется метод двух вольтметров или метод двойного детектирования, на основе которого реализуются прямопоказывающие модулометры.

Метод состоит в измерении с помощью одного из вольтметров средневыпрямленного модулированного напряжения, а с помощью другого - макси­мального или минимального отклонения напряжения от средневыпрямленного значения (∆U_max или ∆U_min ). Упрощенная схема измерителя коэффициента модуляции приведена на рисунке 6.2. Нанагрузке R_H выделяется выпрямленное модулированное напряже­ние, содержащее постоянную составляющую, пропорциональную средневыпрямленному значению амплитудно-модулированного напряжения.

Рисунок 6.2 – Измеритель коэффициента амплитудной модуляции

Постоянная составляющая измеряется магнитоэлектрическим вольтметром (PV1), а пиковое значение переменной составляющей - с помощью пикового вольтметра с закрытым входом (PV2). Чтобы иметь возможность измерять коэффициент модуляции вверх и вниз, должно быть предусмотрено переключение полярности включения диода и магнитоэлектрического прибора (PV2). По прибору PV1 поддерживают постоянным средневыпрямленное значение АМ-напряжения, тогда показание пикового вольтметра можно проградуировать в значениях коэффициента модуляции. Погрешность измерения определяется уровнем напряжения, нелинейностью выпрямителя и точностью вольтметра. Основная погрешность составляет, примерно, 10 %.

В настоящее время на основе метода двух вольтметров созданы точные прямопоказывающие измерители коэффициента амплитудной модуляции. В этих приборах реализован ряд важных технических решений. Во-первых, поскольку при гетеродинном преобразовании частоты значение коэффициента амплитудной модуляции переносится на промежуточную частоту, при построений приборов используется принцип супергетеродинного приемника, благодаря чему обеспечивается широкий диапазон частот, помехоустойчивость, высокая чувствительность, возможность автоматической настройки. Во-вторых, вместо вольтметра средневыпрямленного значения применяется система стабилизации среднего уровня напряжения промежуточной частоты, так что уровень средневыпрямленного значения постоянен и точно известен, а измерение коэффициента модуляции производится с помощью одного вольтметра (аналогового или цифрового). Шкала или цифровое табло градуируется непосредственно в значениях т, %. Именно таков принцип действия у серийного измерителя коэффициента амплитудной модуляции С2-23.

28