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

13.1. Общие сведения

В практике работы устройств связи сущест­ венную роль играют разного рода нелинейные искаже­ ния передаваемых сигналов, происходящие из-за нели­ нейных свойств различных элементов аппаратуры и трактов связи.

Точно также при разного рода измерениях даже из­ мерительные сигналы, принимаемые за синусоидальные, фактически могут содержать разного рода посторонние составляющие. К ним относятся: высшие гармоники, практически всегда присутствующие в выходном напря­ жении измерительных генераторов, разного рода ком­ бинационные составляющие (суммарные и разностные различных порядков), составляющие, образующиеся из-за недостаточной фильтрации в цепях питания от сети промышленного тока, наконец, помехи от разного рода источников.

Отсюда вытекает необходимость обнаружения и из­ мерения разного рода посторонних составляющих, могу­ щих быть как в измерительных сигналах, так и в сигна­ лах, передаваемых по тому или иному каналу связи.

Общий (суммарный) коэффициент нелинейных иска­ жений по высшим гармоническим определяется по двум основным формулам:

К' = ууі+иі+и*+ . . . /уи*+и*+иі+иі+ . . .,

(13.2)

где Ub U% Uз и т. д. — эффективные значения напряже­ ний гармоник, соответствующих индексам. Величина К

і255

іззята rio отношению к основной частоте (первой гармо­ нике), величина К' взята по отношению ко всему сигна­ лу. Для / (^ 10% значения К и К' практически совпада­ ют, для больших значений величины К можно пользо­ ваться формулой

ных искажений, различают также коэффициенты по от­ дельным гармоникам (комбинационным составляющим), определяемые отношением эффективного напряжения гармоники (комбинационной составляющей) к эффектив­ ному значению напряжения первой гармоники или всего

а стало быть, аКг —рі—рз, где рі и р3 — уровни по на­ пряжению для первой и третьей гармоник.

Кроме того, для суждения о нелинейных искажениях, имеющих место в устройствах связи, прибегают к двух-, трех- и многочастотным измерительным сигналам, кото­ рые ближе к реально передаваемым, чем синусоидальный одночастотный. Однако четко установленной связи меж­ ду этими различными способами оценки нелинейных ис­ кажений не имеется, и выбор метода оценки диктуется постановкой задачи.

13.2. Измерение коэффициента нелинейных искажений методом подавления основной частоты

На рис. 13.1 представлена упрощенная схема измерений коэффициента нелинейных искажений (по от­ ношению ко всему сигналу) по методу подавления основ­ ной частоты, часто используемому в области звуковых

2 5 6

часто т (приборы М Н И - Ю , ИНЙ-11, И Н И -12, С б - 1 ) . Н а ­ пряжение, суммарный коэффициент нелинейных искаже­ ний которого измеряется, поступает на регулятор входа R. С его помощью (при выключенном фильтре) получа­ ют на шкале квадратичного вольтметра показание, соот­ ветствующее по градуировке прибора 100% сигнала (на-

Р«с. 13.il. Схема измерения коэффициента не­ линейных 'Искажений по методу подавления основной частоты

пример, 10 В ). Включая затем заграждающий фильтр ЗФ , вырезающий в сигнале основную частоту, отсчитывают по тому же вольтметру величину

V /722+ і£/23-ЬІ/24+ ... — суммарное напряжение гармоник. Шкала вольтметра имеет обычно градуировку значения

К' в процентах.

Особенность измерений состоит в том, что при уста­ новке фильтра на соответствующую частоту вследствие нестабильности его градуировки или некоторого откло­ нения основной частоты от номинала напряжение по­ следней может оказаться подавленным не полностью, и результат измерений получится завышенным. Поэтому, используя либо регулировку частоты фильтра, либо ре­ гулировку частоты напряжения UBXJ добиваются мини­ мальных показаний квадратичного вольтметра. Только добившись минимума, можно считать, что затухание за­

ность путем их настройки подавлять любые частоты в заданном диапазоне, но могут быть использованы и за­ держивающие фильтры на серию фиксированных частот задерживания.

В схеме рис. 13.2а напряжение Ul3, показываемое вы­ сокоомным квадратичным вольтметром в верхнем поло­ жении ключа при равновесии моста, состоит только из

ШСШих' гармоник, поскольку для первой гармоники

/=1/2я]/ LC напряжение между точками 1—3 равно нулю. Так как цепь R, L, С для частот 2/, 3/ и т. д. (после резонанса) имеет весьма большое сопротивление и практически токами этих частот в этой цепи можно

Рис. 13.3. Измерение затухания нелинейности мето­ дом сравнения

жймо мало сравнительно с сопротивлением вольтметра, и поэтому можно считать £Лз~ + . . - X

R

X — —— . В нижнем положении ключа вольтметр при

R i + • Ra-' :: г. -л ~ 4t'- а fr'*:;

равновесии моста фиксирует падение напряжения всех

2 5 8

В схеме рис. 13.26 (аналогичной рис. 11.10) при } —

входных напряжений в схеме прибора обычно имеется широкополосный усилитель (с пренебрежимо малым ко­ эффициентом собственных нелинейных искажений).

Найдя величину К', можно легко определить и зату­ хание нелинейности в децибелах я/<- =20 lgl/ZC' (в неко­ торых приборах оно указывается на шкале вольтметра

вместе с величиной К')- Затухание нелинейности некоторого четырехполюсни­

ка нередко определяется и методом сравнения, как это показано на схеме рис. 13.3 (при одночастотном синусои­ дальном сигнале). На вход измеряемого четырехполюс­

гармоник нелинейные искажения на выходе четырехпо­ люсника возникнут только из-за внутренних свойств са­ мого четырехполюсника.

При нулевом затухании магазина затуханий МЗі и нижнем положении сдвоенного переключателя П квадра­ тичный вольтметр зафиксирует действующее значение напряжения всего сигнала. В верхнем положении того же переключателя измеряется действующее значение напря­

где ям2 — затухание, установленное на M3%, а Яф — за­ тухание Ф ВЧ для высших гармоник (как правило, пре­ небрежимо малое).

13.3. Измерение коэффициента нелинейных искажений по отдельным частотам

При одночастотном синусоидальном сигнале для контроля напряжения любой частоты, оказавшейся в нем в результате нелинейных искажений, достаточно по-