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

ний на частоту, напряжение которой нужно проконтроли­ ровать. Проверив, таким образом, уровни всех интересу­

Общий коэффициент нелинейных искажений при тако­ го рода измерениях может быть рассчитан по формуле

Рис. 13.4. Измерение коэффициента нелинейных искажений по отдельным гармоникам с помощью избирательно­ го измерителя уровня

вия нагрузки с обеих сторон четырехполюсника выбира­ ются в зависимости от поставленной задачи. Если часто­ ты, которые могут войти в состав сигнала на выходе, не­ известны, то следует при максимальной чувствительно­ сти И И У плавно менять частоты его настройки и фикси­ ровать уровни, обнаруженные при тех или других значе­ ниях частоты.

260

Рис. 13.5. Измерение затухания нелинейности ло ком­ бинационной .(разностной) частоте

торое было зафиксировано в нижнем положении ключа

Кз(Рн).

Так как в нижнем положении ключа Кз показания индикатора соответствуют уровню комбинационной час­

Однако следует внести поправку, обусловленную уменьшением уровня рк в нижнем положении ключа Кз за счет затухания трансформаторов и полосового фильт­ ра (обозначим его Яф). Величина йф может быть опреде­ лена заранее путем измерений по одной из схем, приве­ денных в гл. 7. В итоге

Следует отметить, что коэффициент трансформации Трі подбирают таким, чтобы входное сопротивление это­ го трансформатора было много больше заданной нагруз­ ки усилителя Zc (осуществленной входным сопротивле­ нием магазина затуханий с Z M= ZC).

261

13.4. Метод взаимной модуляции

Для измерения коэффициента нелинейных ис­ кажений в телефонных каналах и в каналах вещания часто используется так называемый метод взаимной мо­ дуляции (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Измерение коэффициента нелинейных искажений методом взаимной модуляции

Суть его состоит в подаче на вход измеряемого уст­ ройства суммы напряжений от двух источников колеба­ ний двух различных частот: низкой F (в пределах 50— 400 Гц) и более высокой / (в пределах 1— 10 кГц). При этом амплитуда низкочастотного сигнала берется при­ мерно в четыре раза больше, чем амплитуда высокочас­ тотного.

2 6 ?

Такая оценка Нелинейности измеряемого устройства более соответствует нелинейным искажениям, имеющим место в телефонном или радиовещательном канале, чем оценка по коэффициенту при одночастотноы синусои­ дальном сигнале, поскольку взятый для оценки сигнал ближе к реально существующим сложным многочастот­ ным сигналам.

Если U і « 4 U2, то значение Ка оказывается примерно вчетверо больше, чем* величина /С/2 при одночастотном сигнале частоты /2. Следует однако иметь в виду, что нормы по нелинейности могут даваться только примени­ тельно к выбранному методу ее оценки, и общих положе­ ний для перевода одной оценки в другую вследствие сложности вопроса пока не существует.

13.5. Влияние коэффициента нелинейных искажений измерительного генератора на результаты измерений затухания

Хотя коэффициент нелинейных искажений из­ мерительных генераторов обычно не велик (0,5— 1%) и поэтому при многих измерениях с ним можно не счи­ таться, однако при измерениях затухания четырехполюс­ ников, имеющих явно выраженные полосы пропускания и задерживания, пренебрежение влиянием высших гар­ моник генератора на результат измерений может привес­ ти к весьма большим ошибкам — на десятки децибел (т. ё. по напряжению в десятки раз).

Рассмотрим, например, измерение затухания фильтра вч, частотная характеристика которого приведена на рис. 13.7. Если гармонические составляющие, имеющиеся в выходном напряжении генератора, подавлены (либо включением измерительного фильтра на выходе генера­ тора, либо применением для контроля выходных напря­ жений четырехполюсника избирательного И У ), то кри­ вая затухания 1 соответствует истинным значениям за­ тухания на всех частотах (с погрешностью порядка до­ лей децибела). Если же подавлением высших гармоник пренебречь (применив, например, обычный широкополос­ ный И У и «обойдясь» без измерительного фильтра после генератора), то кривая затухания 2 в полосе задержива­ ния окажется совершенно неверной.

Например, для частоты 30 кГц, высшие гармонические составляющие которой попадают в полосу пропускания фильтра, достаточно одного процента . гармоник, чтобы

2 6 3

увеличил результат измерения напряжения на выходе

практически без изменения). Измеренным окажется не фактическое затухание' фильтра, а затухание нелиней­ ности генератора для данной частоты (уровень сигна­ ла минус уровень гармоник).

Для частот, лежащих в полосе пропускания фильтра, высшие гармонические составляющие, существующие в напряжении генератора, тоже пройдут на выход полно­ стью, но влияния на результат измерений не окажут, так как и основная частота пройдет через фильтр почти полностью (соотношение полезный сигнал/помеха прак­ тически не изменится, 1% был большой величиной срав­ нительно с 0,1%, но сравнительно с 99% он ничтожен, как и на входе). Также мало повлияют на результат из­ мерений гармоники частот, близких к нулю, в силу того, что, например, для частоты 10 кГц наиболее мощные из них (2, 3, 4-я) затухают в измеряемом объекте также сильно, как и основная частота. Напряжения же после­ дующих гармоник (5, 6-й и т. д.) слишком малы, чтобы существенно увеличить уровень на выходе фильтра.

2 6 4

Из рассмотрения приведенного примера вытекает, что во всех случаях, когда можно ожидать попадания выс­ ших гармонических составляющих генератора в полосу пропускания измеряемого четырехполюсника (особенно при значительных затуханиях в полосе задерживания), следует предусматривать в схеме измерений затухания такие устройства (ИИУ, фильтры), которые позволяли бы во всей полосе измерительных частот нейтрализовать действие даже малого коэффициента нелинейных иска­ жений генератора на результат измерений (см. задачу № .195).

13.6. Определение коэффициента нелинейных искажений по амплитудной характеристике четырехполюсника

Если амплитудная характеристика — зависи­ мость напряжения на выходе четырехполюсника от на­ пряжения на его входе для некоторой частоты / — выра­ жается кривой, представленной на рис. 13.8, то, предпо­ лагая, что отклонение амплитудной характеристики от прямой происхо­ дит только за счет нечетных гармо­ ник, можно найти коэффициент не­ линейных искажений при некотором

265