8.5. Измерительные приемники
С помощью измерительного приемника измеряется частота и напряжение сигнала в широком диапазоне, поэтому измерительный приемник в нашем традиционном понимании должен обеспечивать высокую точность измерений.
Широкие диапазоны измерений, высокая избирательность и устойчивость к перегрузкам отличают измерительные приемники фирмы «Rohde & Schwarz». Селективные микровольтметры SMV-11, SMV-8.5, описанные в предыдущем разделе, тоже относятся к измерительным приемникам разработки и выпуска 70-80г.г. В 90-х годах фирма RFT (ГДР) перестала существовать, а отечественная промышленность так и не смогла освоить выпуск современных измерительных приемников. Поэтому на современных Российских предприятиях и лабораториях применяют в основном измерительные приемники типов ESH и ESV фирмы «Rohde & Schwarz».
Структурная схема такого измерительного приемника приведена на рис. 7.5
Рис. 7.57. Структурная схема приемника ESH
Измерительный приемник ESH2 относится к приемникам с трехкратным преобразованием частоты, он перекрывает диапазон частот 9кГц…30МГц с трехкратным преобразованием частоты с помощью 16 предселекционных фильтров, причем 14 нижних фильтров настроены на фиксированные частоты, два верхних настраиваются синхронно на частоту принимаемого сигнала. Промежуточные частоты 75; 9МГц и 30кГц. Измерительный сигнал через ВЧ аттенюатор, откалиброванный ступенями по 10дБ, подается на I смеситель через блок фильтров. В эту же линию при калибровке поступает так же эталонный сигнал. С помощью сигнала синтезатора частоты в смесителе измерительный сигнал преобразуется в I промежуточную частоту 75МГц. Для управления синтезатором служит реверсивный счетчик, которым управляет импульсивный датчик с магнитной блокировкой. Реверсивный счетчик подключен непосредственно к источнику питания, поэтому при включении и повторном включении прибора сохраняется последнее значение частоты. После прохождения кварцевого фильтра с полосой пропускания 10кГц сигнал частоты 75МГц преобразуется в сигнал частоты 9МГц. Два других кварцевых фильтра, включаемых по выбору, обеспечивают полосу пропускания 2,4кГц или 500Гц. 9МГц усилитель регулируется для поддержания заданного коэффициента усиления при автоматической калибровке этого тракта.
После преобразования в последнюю промежуточную частоту 30кГц сигнал поступает в усилитель, коэффициент усиления которого регулируется в диапазоне 40дБ с шагом по 10дБ. С помощью специального фильтра полосу пропускания можно уменьшить до 200Гц. В зависимости от типа подключаемого индикатора сигнал проходит через логарифмический или линейный усилитель с активным демодулятором или устройством оценки помех по CUSPR 16.
Второй независимый 30кГц усилитель с АРУ включен параллельно цепи индикации. Сигналы с выхода этого усилителя поступают в демодулятор АМ, однополосной и ЧМ. Сигнал звуковой частоты прослушивается через встроенный громкоговоритель или головные телефоны. В результате описанных преобразований последней ПЧ со всеми другими, вырабатываемыми генератором, создается сигнал с постоянной амплитудой, частота которого соответствует выставленной частоте приемника. Этот сигнал служит, во-первых, для калибровки измеряемого приемником напряжение, во-вторых, используется для измерения характеристик четырехполюсников и частоты сигналов с учетом норм CUSPR.
Питание блоков измерительного приемника ESH2 осуществляется от сети через 20кГц преобразователь или непосредственно от 12В источника питания, 12В батарей или 24В сети.
Измерительный приемник ESV относится к классу приемников с двухкратным преобразователем частоты, в котором имеется настраиваемый гетеродин с фазовой синхронизацией. Сигнал через входной калиброванный аттенюатор поступает на В4 фильтры. I диапазон частот принимаемого сигнала 20…520МГц. В качестве В4 – фильтров используются 5 полосовых фильтров с критической связью на варикапах, которые синхронно настраиваются на частоту синтезатора. На частотах в полосе 520…1000МГц используются еще четыре одновременно настраиваемых фильтров. После этих фильтров по уровню 6дБ составляет приблизительно 10% от частоты настройки приемника. Следовательно полоса пропускания по В4 изменяется в диапазоне 20…1000МГц от2 до 100МГц. В4 фильтры включаются автоматически в зависимости от частоты настройки. Сигнал после прохождения усилителя поступает на первый каскад смесителя и при частоте генератора 830,7…1330,7МГц, генерируемой через 1кГц преобразуется в сигнал первой промежуточной частоты. Она составляет 810,7МГц для сигналов в диапазоне частот 20…520МГц и 310,7МГц для частот до 1000МГц. Дополнительно с избирательностью по В4 имеется двухзвенный П4 фильтр с полосой пропускания около 4МГц по уровню 6дБ, что повышает избирательность на первой П4.
Во втором преобразовании сигнал преобразуется во вторую П4 ровную 1,7МГц. Предусмотрена специальная схема для регулировки перегрузки как синусоидальных, так и импульсных сигналов. Малошумящий усилитель на частоте 10,7МГц усиливает сигнал после преобразования, а подключаемые кварцевые П4 фильтры обеспечивают избирательность по второй П4. Второй комплект П4 фильтров служит для подавления шумов в широкой полосе частот.
Активный детектор с диапазоном около 70дБ при линейности характеристики менее 0,2дБ обеспечивает прохождение сигнала на пиковый детектор, логарифмический усилитель, эквивалент измерительного прибора и отсчетное устройство.
Логическая схема в зависимости от положения В4 и П4 аттенюаторов и по результатам калибровки измерительного тракта определяет значение уровня с дискретностью 10дБ, которому соответствует метка шкалы измерительного прибора 0дБ. Другая маркировка того преобразователя обеспечивает индикацию в единицах физических величин: для токоизмерительных клещей в дБмкА и для антенн – дБмкВм. При перегрузке первого усилителя П4 срабатывает индикатор, он фиксирует появление ошибки при измерениях вследствие высокого уровня сигнала на входе приемника. Второе логически работающее устройство управляет затуханием в тракте П4 в зависимости от полосы пропускания и режима индикации. Коэффициент усиления второго усилителя П4 изменяется так, что стрелка измерительного прибора всегда стоит на «0», если даже сигнал не подается на вход приемника. Настройку приемника осуществляет синтезатор с шагом 1кГц с помощью специальной схемы можно осуществить быструю перестройку частоты приемника с шагом 10 или 100кГц.