Файл: Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1.5. Связь между логарифмическими единицами и соотношениями мощностей, напряжений и токов

Из рассмотренных определений логарифмичес­ ких единиц как для уровней, так и для единиц передачи видно, что между ними и величинами мощностей, напря­ жений и токов, выраженными в общепринятых единицах измерений (милливольтамперах, вольтах, миллиампе­ рах), существует определенная связь. Так, абсолютные уровни по мощности, напряжению и току могут быть легко переведены в общепринятые для этих величин еди­ ницы измерений, а именно:

ры,

дБ

Р =

Ы 0 0,,Ч

мВ-А

[рм,

Нп ^ Р = 1 • е2р«, мВ •А] ;

рн, д Б

-+ U =

10

 

(1Л4)

 

 

0,775.

°'05рн, в

[ра, Нп-^[У=0,775ер» , в] ;

рт,

дБ

1

=

1,29 •10м5рт, мА

[рт,

(1.15)

 

Нп -э- / — 1,29ерт , мА] .

 

 

 

 

 

 

 

(1.16)

Однако совершенно ошибочным было бы переводить ло­ гарифмические единицы, выражающие величину затуха­ ния (усиления), например, в вольты.

Из ф-л (1.11) — (1.13) можно найти только дробные соотношения величин, выраженных в общепринятых еди­ ницах:

P JP 2 =

10ОЛа' дБ =

е2а' Нп;

U jU t = Ю°'05ан. дБ = еа«- Нп ;

/ ,/ 4 =

Ю°'05ат. дБ =

еат-Нп .

(1.17)

Ни первая, ни вторая мощность (напряжение или ток) не могут быть определены из этих соотношений, если не

известен либо числитель, либо

знаменатель,

либо уро­

вень

(абсолютный), соответствующий

одному

из них.

Зато

можно легко сосчитать, ВО

сколько раз

увеличи­

лась

(уменьшилась) величина мощности, напряжения

или тока (но не Н А сколько м В -А , В или мА).

Во всех формулах, где в качестве

логарифмической

единицы применен непер, обращает на себя внимание не­ обходимость определения для расчетов величины еж или величины ln X. Между тем, если применить децибелы, то достаточно воспользоваться обычными десятичными ло­ гарифмами.

18

Увеличение (уменьшение) напряжения или

тока на

10; 1; 0,1% соответствует изменению их уровней

прибли­

зительно на 1; 0,1; 0,01 дБ (0,1; 0,01; 0,001 Нп)

[однако

при изменении мощности, например на 10%, уровень по

мощности изменится только на 0,5 дБ

(— =0,05Нп)].

1.6. Средние значения

измерительных

 

2

частот и оконечных нагрузок

Во многих случаях при поверочных измерени­ ях используются не все частоты, в диапазоне которых ра­ ботает то или иное устройство связи, а некоторые сред­ ние частоты, рекомендованные для таких измерений. Та­ ковы, например, в звуковом диапазоне 800 и 1000 Гц, для телеграфной передачи 25 Гц (50 Бод), для высоких частот 1 МГц.

В технике связи для упрощения измерений и вычис­ лений часто используются источники измерительного то­ ка и нагрузки, имеющие общепринятые стандартные сопротивления. Главную роль среди них играет уже упоминавшееся сопротивление 600 Ом, которое часто фи­ гурирует в качестве номинального значения для оконеч­ ных измерительных сопротивлений, а также в качестве характеристического, входного или выходного сопротив­ ления разнообразных измерительных устройств. В си­ стемах многоканальной связи для симметричных кабель­ ных цепей применяются сопротивления 135,150 и 170 Ом, для коаксиальных кабелей — 75 Ом, в низкочастотных си­ стемах, работающих по стальным цепям,— 1400 Ом, в си­ стемах связи на линиях электропередач — 300 и 100 Ом.

ЗАДАЧИ

'Применяемые обозначения '(для всех глав):

Е — эдс генератора

в вольтах;

U — напряжение .в

вольтах

(индекс указывает точки це­

пи шли сопротивление,

на котором падает U)\

Р(рп) — абсолютный уровень по напряжению;

рм — абсолютный уровень по мощностЯ;

рт— абсолютный уровень по току (значение индексов для уровней то же, что и для напряжений);

а (ам) — затухание по мощности; ав — затухание по напряжению; ат— затухание по току;

5 М, 5 „, S T —

усиление по .мощности, напряжению, току;

 

Р — кажущаяся

мощность в миллшвольтамперах.

Величины, выражаемые в логарифмических единицах, следует

определять

и в

децибелах,

и в неперах. О классах точности и по­

грешностях

см.

§ 2.1.

 

19

а)

1.

Найти

 

абсолютный уровень по напряжению для напряжений:

2.

 

і1 В;

б)

1 ‘мВ; в) 1 мкВ;

г)

220 В; д)

100 мВ.

для

 

мощностей:

а)

103.

Найти

 

абсолютный

уровень

-по

мощности

 

мВт;

б)

1 тіВт; в) 100 нВт; г)

5000 нВт; д) 20 000

пВт;

е) 1 Вт;

ж)

1 м к В -А;

з) 50 .мкВ-А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

один4.

Найти

 

абсолютный уровень по на-пряженино .для .мощности

мВт,

выделяющейся на

резисторах:

а) 600 Ом;

б) <135 Ом;

в)

75 Ом; г)

 

1400 Ом; д), е).—з) то же, гири мощности

1 п.Вт.

 

 

 

Как отличаются уровни по напряжению на последовательно

соединенных5а.

резисторах: 5000, ,1400, 600,

135, 75, ІІО Ом,

если

через

эти резисторы

протекает ток:

а) 1 мА;

-б)

(1,29 мА; в)

1

мкА.

 

 

 

 

Разность уровней, измеренных на двух 'последовательно сое*

ди пенных6.

резисторах, равна —3,7 Ни.

Как отличаются

эти

рези­

сторы?

56.

То

же, при разности 14

дБ.

 

 

 

 

 

 

1,5 В;

 

 

Вольтметр имеет шкалы с пределами измерений до: а)

б) 5 В; в)

.15

В; г) 450 В. Выразите эти

пределы

в

абсолютных

уровнях по напряжению.

 

 

 

 

 

 

(Ар)

из за­

 

7.

Класс

 

точности вольтметра -(с равномерной шкалой)

дач,и

№

6

—

4,0. Какую

максимальную

погрешность

 

 

-может

иметь вольтметр' для каждой из шкал: а) при отклонении стрелки на всю шкалу; іб) на половину шкалы; в) ни треть шкалы; г) при из­

мерении

абсолютного

 

 

уровня по напряжению

 

—26

дБ;

+10

дБ;

—545.дБ;

—2 Нп; — 1 Ып; + 2 ,5

Нп?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разность напряжений па двух последовательно соединенных

резисторах

при токе 4 мА равна 0,4 В. а)

 

Как отличаются эти

ре­

зисторы?

 

б)

 

Какова разность уровней по напряжению на этих ре­

зисторах?

 

в)

 

Как изменится эта

разность,

 

если

ток

увеличится на

2 мА,

до

 

10 мА,

уменьшится до

10 .мкА?

9.

 

Рис.

1.1.

£ = 3,1

В;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2гси

==

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

Ом;

У?! = 300

Ом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/+ = 200

Ом; /+ = 600

Ом; /+ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р=\,400рі,

Омрг,.

Рьа;) Найти абсолют­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ные

уровни

порм1напряжениюрм2г р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р.

 

 

 

 

 

б)

Найти уровни

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по

мощности

 

,

 

м ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м4, соответствующие мощнос­

торах

/+,

 

/+,

 

/+,

/+;

в)

 

Найти

 

тям, выделяющимся на резис­

 

 

 

уровень по

мощности

и по напряже­

нию

10.на

входе

схемы;

 

г)

Определить мощность

 

генератора в схеме

рис.

 

1.1.

Рис.

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

Ом;

 

/+ = 600

Ом; Z rcn =

 

11.

1.1. /+ = /+ = 3 0 0 Ом;

/+=1300

 

= 600 Ом;

рм = 0,69

 

Н

п

. Найти величины

 

и /эпх-

 

 

 

 

 

12.

Рис.

 

1.1.

R i

= / + = / + = 6 0 0

Ом;

/+=1400

 

Ом;

Z reu=135

Ом;

Ри\ =

— 1>,4

Нп.

Определить рпх и

Е.

/+=1135

 

Ом;

Z ren= 600

Ом;

 

 

Е.

 

 

13.

 

Рис.

 

1.1.

/ + = / + = / ? з—500. Ом;

 

Р п х = —3,4

дБ. Найти:

 

а)

рМ ; б)

-проградуирован в уровнях по мощ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

Измеритель уровня (ИУ)

 

ности для коаксиальных цепей,

.имеющих

волновое

сопротивление

Zc = 75

Ом.

Сколько он покажет, будучи подключен к напряжению:

а) іЮО -мВ;

б)

0,775

 

В;

 

в) 0,274

В ; г)

к

сопротивлению

600 Ом,

на

котором выделяется мощность 4 мВт?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

Как

 

будут

 

сдвинуты

отметки:

а)

0

 

Н-п;

б)

 

— 1,5

Нп:

в) -—0,5

 

 

 

 

Нп

на ш калах’{Измерителя уровня,

в котором одна из-

них

нанесена в абсолютных уровнях по напряжению, а другая — в абсо­ лютных уровнях по -мощности для цепей с характеристическим со­ противлением Z c = 135 Ом?

2 0

П р и м е ч а н и е .

Показания измерителя

уровня

определяются

величиной напряжения, ■ поданного на его вход.

 

 

 

15. Три измерителя уровня проградуированы в абсолютных уров ­

нях .по мощности. Один-— для воздушных цепей i(Z„ —600 Ом );

вто­

рой і(И Уш ) —

Для

симметричных кабельных

цепей

;(ZB = 135

Ом);

третий (И У75)

— для коаксиальных цепей (Z B = 75

Ом ). Все

они

имеют, кроме согласованного, и высокоомный вход. Какова систе­ матическая погрешность показаний каждого из .них, когда он под­

ключен высокоомным входом к согласованной

нагрузке

одной

из

тех цепей, для которых он не градуирован?

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а и и е.

Шунтиру­

 

 

 

 

 

 

 

ющим действием ИУ при высоко­

 

 

 

Вх.

ВОР

Вых.

 

омном

входе пренебречь.

 

 

 

 

 

 

16.

Измеритель

уровня

при

Г

 

 

Іт ь ~

 

 

зысокоомпом входе (рис. 1.2) по­

 

Щх

н М т

 

казал

рвых —1,2

Нп,

а при

600-

г

 

 

 

омном 0,51 Нп. а) Каково сопро­

ТЕ

Вх.

 

1

 

тивление генератора? б) Сколько

 

 

Т

 

бы

показал

тот

же

измеритель

.

'1.2

 

Вых.

 

уровня

при

его

входном сопро­

 

 

 

тивлении 135 Ом? в)

Найти

рпх

 

 

 

 

 

 

 

И Р М ИХ.

 

 

 

 

 

 

 

 

(рш) уменьшился

 

17.

Абсолютный

уровень

напряжения

шумов

н.т 2,5

Нп. а) Как изменилась их мощность,

 

предполагая,

что сопро­

тивление, на котором опа выделялась,

не

изменилось?

б) Какова

она

стала, если

первоначально рш= —80

 

дБ? в)

Как изменится

от­

вет а) и б), если шгоряжен-ие шумов .измерялось на сопротивлениях:

1) 75 Ом;

2) 135 Ом;

3)

600

Ом; 4) 1400 Ом?

 

 

 

 

18.

В

схеме рис.

1.2

заменить /?2=1400 Ом

на конденсатор

(без

потерь)

с емкостью С, мкФ.

Определить,

чему равны (в дБ)

уровни

рпыX и

на

сопротивлении

600 О.м при

(Л х= й

В,

частоте 1 кГц и

емкости: а). ІмкФ; б)

0,2

мкФ; в) 0,05 мкФ; .г) то же, что

а)—в)

при рвх = 0,8 Нп;

д) то же,

что и г), но при частоте 0,5 кГц.

 

 

19.

На

входе усилителя

напряжение <11 = 10 мВ, на выходе —

2С0 мВ. Каково усиление: а) по напряжению? б) по мощности?

 

20.

На

входе

цепи с

 

волновым сопротивлением

Z„ = 600

Ом

на­

пряжение

 

U і = 30

мВ,

на

согласованной

выходной

нагрузке

Z n

на­

пряжение [?2— 1 мВ. Найти затухание между этими точками цепи по: а) напряжению; б) мощности; в) току. Как изменятся ответы а)—в),

если: г) Z B= Z U=1,35 Ом; д) Z 3= Z H=1400 Ом?

121. Если требуется получить на выходной нагрузке усилителя

Z?.= 13i5 Ом мощность 0,5 Вт, то:

а) какой уровень по напряжению

рих надо подать на его

вход с сопротивлением Z t = 600 Ом

при уси­

лении по мощности 5 М=20 дБ?

б) как изменится ответ, если

Z\ =

= 75 Ом и Z2 = 75 О м?

в )

если Zi=435 Ом и Z 2=600 Ом?

г)

если

Zi=3000 Ом и Z2=600

 

 

 

 

 

Ом?

 

 

 

22. Разность абсолютных уровней по напряжению на входе рі и

выходе р2 некоторого линейного

четырехполюсника равна

р і— р2 —

=49 дБ. Как она изменится если: а) ѳдс генератора, питающего

четырехполюсник, увеличится и 2,7 раза?

б) эдс уменьшится вдвое?

в) как изменится р2 в случаях а) и б)?

г)

как в

этих

случаях

.изменится .на выходе абсолютный уровень по

мощности? (Z2=const).

23. Напряжение осветительной сети 220 В при подаче к одному

потребителю (а) упало на 5%, а к другому

(б) — на

15%. Каковы

затухание по напряжению в случаях а)

и б), разность напряжений

U I— и 2 и разность уровней по напряжению рі—р2 у этих потребите­

лей? Как изменятся эти величины, если

напряжение

сети

127 В?

Смотрите также файлы