ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 121
Скачиваний: 1
пня осциллографа (аттенюатор выведен и затухания не вносит) на блюдают изображение рис. 5.316, а при введенном затухании ат тенюатора, равном искомому отношению сигнала к помехе, наблю дают изображение рис. 5.31 в
При таких способах измерений 'разброс результатов 'получает ся несколько больше, чем при совмещении видимых верхних и ниж них границ помехи с одной контрольной линией. Это происходит в частности, из-за необходимости в данном случае отсчитывать в делениях сетки или между двумя контрольными линиями размах помехи между верхней и нижней ее границами. Четко установить обе эти границы трудно.
Для измерения отношения сигнала к помехе на отдельных уча стках изображения используется устройство рис. 5.11а, обеспечи вающее возможность выделения помехи, а также сигнала чернобелого перепада по всему полю растра.
Положение и длительность измерительных импульсов, а также
яркостной |
отметки устанавливают регулировками |
1,12 и 2,13, как |
|
показано |
на рис. 5.286. Процесс измерений такой |
же, как показа |
|
но на рис. 5.28—5.31. |
|
|
|
Установлено, что при наблюдении осциллограммы |
импульсов |
||
от двух строк разброс в показаниях калиброванного |
аттенюатора |
||
при совмещении видимых верхней и нижней границ помехи не превышает 2,5 дБ. Однако по мере увеличения количества строк яркость осциллограммы становится более однородной, измерения облегчаются, разброс показаний уменьшается и не выходит за пределы 1,5-^2 дБ.
5.10. ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛА К ПОМЕХЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Фотоэлектрический метод имеет ряд преимуществ при измере ниях отношения сигнала к помехе, при определении закона распре деления мгновенных значений флуктуацнонной помехи и других, поскольку он обеспечивает достаточно объективные измерения не посредственно в децибелах отношения размаха видеосигнала к эф фективному значению помехи при сохранении всех преимуществ осциллографических методов измерений. При этом используется обычный осциллограф в сочетании с несложной приставкой [57, 97—99, ПО].
Рассмотрим вначале теоретические основы этого метода.
Если перед экраном осциллографа поместить фотоэлектриче ский преобразователь (ФЭП), светочувствительную поверхность которого закрыть непрозрачной маской, имеющей узкую горизон тальную щель, параллельную линии развертки, и перемещать по оси у относительно этой щели изображение осциллограммы, напри мер, флуктуацнонной помехи (или перемещать ФЭП относительно экрана), то показания прибора, измеряющего ток или напряже-
— 154 —
ниє на выходе ФЭП, будут соответствовать плотности вероятности р(и) помехи. По полученной зависимости могут быть опреде лены необходимые числовые характеристики помехи и, в част ности, ее эффективное (среднеквадратичное) значение. Действи тельно, для одномерной плотности вероятности р(и) помехи (рис.
U
Рис. 5.32. К теории фотоэлектрического метода изме рен™ флуктуационных помех
5.32) при достаточно большом времени наблюдения Т и малом ин тервале напряжения Аи справедливо равенство
|
p ( M l ) « - L _ _ _ , |
|
|
где "2At і — суммарное |
время пребывания помехи |
u(t) в |
интерва |
ле от Ui до Ui+Au в течение времени Т. |
|
|
|
Яркость линии на участке Аи пропорционально |
относительному |
||
времени пребывания луча в интервале Аи и характеризует |
вероят |
||
ность P[Ui<u<Ui+Au]. |
В пределе при Аи->0 p(iii) |
равна |
плотно |
сти вероятности. Поскольку для стационарного случайного процес
са |
одномерная |
функция распределения не |
зависит от времени, |
т. |
е. р(и, t)=p(u, |
t+%) = p(u), при линейной |
горизонтальной раз |
вертке средняя яркость свечения экрана за достаточно большой промежуток времени будет постоянной вдоль любой линии, парал лельной горизонтальной развертке. Распределение яркости вдоль, любой вертикальной оси будет соответствовать одномерной плот ности вероятности исследуемой помехи. Приведенные рассуждения справедливы при линейной зависимости между яркостью свечения и временем пребывания луча в данной точке экрана. При переме щении осциллограммы относительно щели-маски ФЭП показание микроамперметра, включенного на выходе ФЭП, будет максималь
ным при совмещении щели с линией максимальной яркости |
BMta;c,. |
соответствующей моде плотности вероятности (рис. 5.26): |
|
— 155 —
^макс |
"-Диане ^• Р ('Омане |
|
где к и к' — коэффициенты |
пропорциональности. |
|
Смещая щель вверх и вниз относительно линии Вмлкс, |
М О Ж Н О |
|
зафиксировать ее положение на линии яркости бЭфф, соответствую щей плотности вероятности, численно равной эффективному зна
чению помехи |
і/пафф- |
При |
этом показание |
прибора |
будет равно |
0,6 /„лис (рИС |
5.26) . |
|
|
|
|
При механическом перемещении щели ФЭП необходимо опре |
|||||
делить расстояние к |
между |
линиями Бмакс |
и ВЭфф и |
пересчитать |
|
его в единицы напряжения. Однако более высокая точность полу чается при непосредственном измерении напряжения, смещающе го осциллограмму помехи относительно неподвижной щели ФЭП.
Основные принципы построения устройства для фотоэлектри
ческого измерения |
отношения |
сигнала |
к помехе |
поясняются блок- |
||
схемой рис. 5.33. Испытательный сигнал для |
лучшего наблюдения |
|||||
.помех усиливается |
и ограничивается |
снизу |
в каскадах |
3 и 4 и с |
||
|
|
|
|
|
S , |
ог |
|
|
|
|
|
6 |
|
КслиіїроВ. Усили Ограни |
Фильтр |
ВзЗешив. |
||||
а~~ен.ч>а- |
тель |
читель |
нижних |
фильтр |
||
T70D |
|
|
частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выхода |
взвешивающего |
фильтра 6 поступает на вход осциллогра |
|
фа |
9 (фильтр 5 нижних |
частот обойден при помощи переключате |
|
ля |
Пі). |
Перед центром |
экрана осциллографа 9 параллельно ли |
нии горизонтальной развертки устанавливают щель светочувстви тельного прибора (ФЭУ, фоторезистор, фототриод и т. п.).
Путем вертикальной центровки осциллограммы перед щелью 10 добиваются максимального показания прибора 11, а затем, на пример, путем регулировки чувствительности последнего его стрел ку устанавливают на делении 100%, после чего на вход осцилло графа или на вход / устройства (при измерении малых уровней флуктуационных помех) подаются, например, симметричные пря моугольные импульсы от генератора 7.
Величина этих импульсов |
плавно изменяется аттенюатором |
8 |
до тех пор, пока уровень яркости •осц'иллопра'ммы уменьшается |
до |
|
60% от максимального уровня |
(первый отсчет по аттенюатору |
8). |
При этом средняя часть осциллограммы смещается, как показано на рис. 5.33 д. Размах импульсов, соответствующий этому момен ту, равен эффективному напряжению помехи, подчиняющейся нор мальному закону распределения.
Затем ограничитель 4 и взвешивающий фильтр 6 отключаются и включается фильтр нижних частот 5, освобождающий сигнал от высокочастотных составляющих помех. Постепенно выводя зату хание калиброванного аттенюатора 8, получают, например, сиг нал рис. 5.33е; размах прямоугольных импульсов при этом равен размаху испытательного сигнала U0 (второй отсчет по аттенюато-
Рис. 5.33. К измерению отношения сигнала к помехе фотоэлектри
ческим методом: |
|
|
|
а) блок-схема устройства; б) входной сигнал; |
в) |
помехи |
после уси |
ления и ограничения испытательного сигнала |
(в центре щель ФЭУ); |
||
г) калиброванные прямоугольные импульсы-; |
д) |
помеха, |
смещенная |
по вертикали при помощи прямоугольных импульсов,- когда их раз мах равен U„ ЗФФ; е) форм'а испытательного сигнала, когда размах прямоугольных импульсов равен Uc\ ж) схема фотоэлектрического устройства
— 167 —
ру 8). Разность отсчетов но аттенюатору 8 позволяет определить
И С К О М У Ю В е Л И Ч И И у 1 | ) ц Э ф ф - |
устройства |
представлена на |
рис. |
Схема фотоэлектрического |
|||
5.33 ж (99]. В качестве ФЭП |
используется |
фотосопротивление, |
от |
личающееся высокой чувствительностью |
R области зеленого, |
до |
|
статочной стабильностью в отношении параметров, небольшими габаритами, например, типа ФС-Д1. Фотосопротивление ФС по мещается в непрозрачный корпус, на торцовой поверхности кор пуса имеется щель, через которую освещается светочувствитель ная поверхность ФС. Корпус закрепляется на панели осциллогра фа так, что его торцовая поверхность со щелью соприкасается с поверхностью экрана ЭЛТ, а щель располагается параллельно ли нии развертки. При этом исключается внешняя засветка участка осциллограммы, совмещенного со щелью.
Благодаря незначительным габаритам корпуса большая часть осциллограммы в процессе измерения доступна для наблюдения. ФС включено в-плечо .мостовой схемы, питаемой постоянным на пряжением. Мостовая схема сбалансирована (Яз) на темповое зна чение сопротивления ФС. При освещении ФС происходит разбалансировка моста, и напряжение, возникающее в диагонали моста, поступает на вход усилителя постоянного тока. Усилитель выпол нен на двух транзисторах по параллельно-балансной схеме и обе спечивает значительное усиление по току. К выходу усилителя под ключен микроамперметр, по которому и производятся отсчеты, про порциональные яркости соответствующих участков осциллограм мы. Для уменьшения влияния паразитных изменений яркости на результаты измерений постоянная времени прибора увеличена с помощью емкости С. Регулировка чувствительности осуществляет
ся с |
помощью резистора /?7- Установка нуля усилителя |
произво |
дится |
с помощью резисторов Яи и R,-. Усилитель, мостовая |
схема |
и микроамперметр смонтированы на отдельной панели. |
|
|
Погрешность измерений отношения сигнала к помехе при помо щи описанного устройства из-за ошибок в установке положения щели ФЭП, паразитной засветки экрана осциллографа и других в зависимости от условий измерений не превышает ІЧ-2 дБ.
Можно выделить два основных источника погрешностей, свой ственных этому методу (99]: нестабильность уровня сигнала и па разитное'изменение яркости осциллограммы на экране осциллогра фа. Однако осциллографическая техника непрерывно совершен ствуется, новые типы осциллографов, выполненные на полупро водниковых приборах, обеспечивают значительно более высокую стабильность усиления по каналу вертикального отклонения, а так же стабильность напряжений, питающих электроннолучевую труб ку, что способствует более полному использованию преимуществ фотоэлектрического метода измерения отношения сигнала к поме хе. Поэтому этот метод применяется и в других странах, как при •изімерениях отношения сигнала к помехе на 'выходе передающих трубок [100], так и при испытаниях приемной аппаратуры [101].
— 1'58 —
