Лекция 10. Измерительные генераторы

Для радиотехнических и электротехнических измерений характерны особенности: широкий диапазон частот, многообразие форм сигналов и видов модуляции. Имитация всех видов сигналов в первом приближении невозможна. Поэтому генераторы разделяют

а) по форме сигнала:

• Г2 – шумовых сигналов;

• Г3 – синусоидальных НЧ сигналов;

• Г4 – синусоидальных ВЧ сигналов;

• Г5 – импульсных сигналов;

• Г6 – сигналов специальной формы.

б) по частоте:

• НЧ (20 Гц – 200 кГц);

• ВЧ (200 кГц – 300 МГц);

• СВЧ (выше 300 МГц);

• с коаксиальным выходом на частотах 300 МГц – 1 ГГц;

• с волновым выходом на частотах более 10 ГГц.

в) по виду модуляции:

• с амплитудной;

• частотной;

• фазовой;

• импульсной.

Параметры генераторов синусоидальных колебаний

Важнейшим параметром, характеризующим форму выходного сигнала, являются нелинейные искажения, измеряемые в %. Параметр, определяющий нелинейные искажения, называется коэффициентом гармоник

(1)

где U₁, U₂, U_n– действующие значения, соответственно первой, второй и высших гармоник составляющих спектр выходного сигнала. Данный коэффициент зависит от частоты сигнала и мощности сигнала на выходе.

Диапазон регулируемых частот характеризуется коэффициентом перекрытия.

(2)

Стабильность частоты, получаемой на выходе измерительного генератора, определяется коэффициентом стабильности

, (3)

где f₁- частота генератора, измененная внешними условиями (например, изменением температуры или подключением нагрузки); f₀– начальная частота генератора.

Нч генератор

Обобщенная структурная схема представлена на рис. 1.

ЗГ вых ВУ Рис.1

НЧ генератор предназначен для использования при настройке, испытаниях и ремонте различной радиоэлектронной аппаратуры, а также теле- и радиовещании. В настоящее время прослеживаются тенденции в расширении диапазона используемых частот в сторону как высоких частот, так и инфранизких.

Модуляция в данных генераторах отсутствует, т.к. они сами являются источником модулирующих колебаний. Основными блоками генератора являются задающий генератор ЗГ, который определяет частоту и форму колебаний. Для НЧ генераторов в большинстве случаев применяются RC задающие генераторы. Это связано с их простотой и удобством в обращении, а также они обеспечивают устойчивую частоту в НЧ диапазоне. Для построения задающих генераторов, т.е. для создания условий необходимых для получения колебаний необходимо выполнение двух требований:

1. баланс фаз, т.е. необходимо, чтобы напряжение с выхода усилителя поступало на его вход в одной и той же фазе, т.е. должна обеспечиваться положительная обратная связь;

2. баланс амплитуд, т.е. усиление усилителя должно быть достаточным для компенсации потерь в цепи положительной обратной связи.

Выходным устройством (ВУ) генератора низкой частоты является двухтактный усилитель мощности, что позволяет получать от генератора максимальную мощность при минимальных нелинейных искажениях. Однако, генератор отдает в нагрузку максимальную мощность лишь в том случае, когда выходное сопротивление генератора равно сопротивлению нагрузки. Для обеспечения данного режима в генераторе предусмотрен согласующий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена в виде секций и в каждой из секций подключено стандартное сопротивление 5, 50, 600 и 5000 Ом, которое можно изменять с помощью переключателя.