Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

ление определяют по этим величинам косвенным путем. На прак­ тике часто ограничиваются только измерением коэффициента стоячей волны, что во многих случаях позволяет достаточно пол­ но судить о качестве нагрузки.

Измерение коэффициента стоячей волны измерительной линией сводится к исследованию характера распределения электромагнит­ ного поля вдоль линии, включенной в тракт передачи между источ­ ником сигнала и объектом измерения. Схема включения измери­

\ t

Шпер<моем> rrtOfCO-

дет ект ира

Р и с . 11.9.

гулировки мощности и устранения влияния объекта измерения на режим работы генератора. Используется либо поглощающий ат іенюатор, либо ферритовый вентиль.

Измерительная линия (рис. 11.10) состоит из трех основных узлов: отрезка передающей линии 1 (коаксиальной или волновод­

ной) с узкой продольной щелью, зондовой головки 3 и каретки с механизмом для перемещения головки вдоль линии. Зондовая го­ ловка представляет собой резонатор, возбуждаемый зондом 2 — тонким стержнем, погруженным через щель во внутреннюю по­ лость линии (волновода). В зондовой головке помещена петля свя­ зи детектора 5 с цепью зонда. Зонд настолько слабо связан с изме­

185

рительной линией, что практически не нарушает распределения в ней электромагнитного поля.

При перемещении зонда вдоль линии в нем наводится э.д.с., пропорциональная напряженности поля в месте расположения зонда. Эта э.д.с. возбуждает резонатор, создавая в нем электромаг­ нитные колебания. Для уменьшения искажающего действия зон­ да на поле в линии и повышения чувствительности измерительной линии резонатор головки настраивают в резонанс с частотой элект­ ромагнитных колебаний с помощью короткозамыкающей перемыч­ ки 4 (в этом случае входное сопротивление цепи зонда имеет мак­ симальное значение).

При надлежащей настройке зондовой головки ток в цепи де­ тектора, фиксируемый магнитоэлектрическим микроамперметром (или индикатором измерительного усилителя), является одно­ значной функцией напряженности электрического поля в месте расположения зонда.

Если к оконечному фланцу измерительной линии присоединена несогласованная нагрузка, в тракте возникает частично стоячая (смешанная) волна (рис. 11,8,а). Перемещение зонда вдоль линии позволяет определить положение максимумов и минимумов напря­ жения в линии и их относительные величины, а следовательно, и коэффициент стоячей волны. Если характеристика детектора квад­ ратична, то коэффициент стоячей волны определяется по формуле

=~ \/ Д м акс / Д.миш

менно с измерением коэффициента стоячей волны можно также из­

напряжения (рис. 11.8,а). На практике определить непосредствен­

но величину /мин нельзя, так как конструкция линии не позво­ ляет переместить зонд до сечения, где включена нагрузка. Поэтому поступают следующим образом. Вначале линию замыкают нако­ ротко, подсоединяя к фланцу вместо нагрузки заглушку. Зонд ус­

танавливают в ближайший к выходному фланцу линии узел напря­ жения и фиксируют найденное положение узла h, которое прини­ мают за условный нуль линии. Затем вместо заглушки подклю­ чают измеряемую нагрузку. При этом изменяется распределение

поля в линии (минимум напряжения смещается). Зонд устанавли­

186

изводились измерения, вычисляют фазовый угол коэффициента отражения:

Знак фазового угла определяется направлением смещения узла: ф >0 — при смещении узла в направлении к генератору и ф <0 —-

противления определяют по круговой диаграмме полных сопротив­ лений, используя найденные значения коэффициента стоячей вол­ ны и ф.

Погрешности измерений с помощью измерительной линии зави­ сят главным образом от точности измерения коэффициента стоя­ чей волны и обусловлены следующими основными причинами:

—неточным механическим изготовлением линии (непостоян­ ством сечения, неправильным выполнением щели);

—изменением связи зонда с линией при его перемещении вдоль линии;

—наличием отражений от зонда и его шунтирующим дей­ ствием;

—неточностью определения характеристики детектора и по­ грешностями индикаторных приборов;

—отражением от фланцевых соединений .

Погрешность измерения коэффициента стоячей волны составля­ ет г!-(4—10)%.

Метрологическими характеристиками измерительных линий являются:

—диапазон рабочих частот, который определяется сечением волновода и широкополосностью основных узлов коаксиальной линии;

—чувствительность, характеризуемая минимальной мощно­ стью в линии, которая обеспечивает достаточное для уверенного отсчета отклонение стрелки индикатора при определенном погру­

жении зонда;

—собственный коэффициент стоячей волны, который характе­ ризует неоднородность, вносимую линией в тракт между генера­ тором и нагрузкой;

—погрешность измерения коэффициента стоячей волны. Примерами измерительных линий являются коаксиальная ли­

ния Р1-18 (диапазон частот 2—12,5 ГГц; КСВ = 1,07; погрешность

187

измерения +10% ) и волноводная линия Р1-13 (диапазон частот 16,66—25 ГГц; КСВ = 1,03; погрешность измерения +7% ).

Р е ф л е к т о м е т р ы

Рефлектометр — это прибор, который позволяет определить мо­ дуль коэффициента отражения, а следовательно, и коэффициент стоячей волны по соотношению мощностей прямой и отраженной волн. Основным элементом рефлектометра является двунаправлен­ ный ответвитель, состоящий из двух ответвителей, при помощи кото­ рых в нагрузку рефлектометра (детектор) отводится определенная часть мощности прямой Рпр или отраженной Ротр волны (рис. 11.11). Прямая либо отраженная волна подается на детектор при

Практически измерение производится та«. Вначале на детектор подают мощность отраженной волны, устанавливая стрелку инди­ катора с помощью аттенюатора Ат2 в положение, удобное для от­

счета. Затем вводят аттенюатор Аті и переключают детектор на прямую волну. Выводя аттенюатор Аті, добиваются такого же отклонения стрелки при прежнем положении органа регулировки

затухания аттенюатора Ат2. По затуханию, вносимому аттенюато­ ром Аті, определяют модуль коэффициента отражения или коэф­

фициент стоячей волны, для чего шкала этого аттенюатора гра­ дуируется непосредственно в значениях соответствующей величины

(р или kc).

188

Например, при использовании описанной методики измерения модуль коэффициента отражения р связан с затуханием в децибе­ лах Д а аттенюатора Аті соотношением

до и после коммутации переключателя затухание, вносимое атте­ нюатором Аті, равно

где Р„р— мощность прямой волны до аттенюатора Аті.

С другой стороны, согласно определению коэффициента отра­ жения

Находя из выражения (11.11) отношение Рогр.Др и подставляя его в последнее выражение, получим формулу (11.10.), на основании которой шкалу аттенюатора Аті можно проградуиро­ вать в значениях коэффициента отражения.

Метод рефлектометра обеспечивает измерение коэффициента стоячей волны с погрешностью + (5 —10)%. В качестве примеров рефлектометров могут быть названы коаксиальные измерители Р2-1 и Р2-2, работающие соответственно в диапазонах частот 30— 1000 МГц и 1—3,5 ГГц. Примером волноводного рефлектометра является прибор Р2-22, имеющий рабочий диапазон частот 7,15—■ 10,2 ГГц.

В настоящее время применяются также автоматические изме­ рители коэффициента стоячей волны, позволяющие наблюдать его зависимость от частоты на экране электроннолучевой трубки (Р2-33—Р2-38), автоматические измерители полных сопротивлений (P3-32—P3-35), с помощью которых измеряются частотные харак­ теристики полного сопротивления и коэффициента стоячей волны, модуль и фаза коэффициента отражения.

189

ГЛА ВА 12

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

ВВОЙСКАХ

§12.1. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В ВОЙСКАХ

Использование современного радиоэлектронного вооружения невозможно без применения измерительной техники. Измеритель­ ные приборы необходимы для контроля технического состояния радиоэлектронного оборудования на всех этапах его эксплуатации, что предъявляет к ним требования обеспечения достоверности и точности результатов измерений и возможности выполнения изме­ рений в минимальное время. В этих условиях большое значение приобретает умелая и технически грамотная эксплуатация изме­ рительной аппаратуры.

Основным содержанием эксплуатации является применение из­ мерительных приборов по прямому назначению и поддержание работоспособности в пределах их классов точности. Грамотность применения измерительных приборов определяется знанием изме­ рительной аппаратуры, методов измерений и общих принципов по­ становки эксперимента.

Поддержание работоспособности приборов в пределах их клас сов точности обеспечивается совокупностью технических мероприя­ тий,, составляющих содержание метрологического обслуживания измерительных приборов. К числу этих мероприятий относятся:

—сбережение измерительных приборов в перерывах между использованием или в промежутке между изготовлением и приме­ нением;

—регламентные работы;

—ремонт;

—поверка, г. е. определение погрешностей приборов и уста­ новление их пригодности « применению.

Проведение указанных мероприятий осложняется во многих

случаях неблагоприятными условиями эксплуатации измеритель-

190

ной аппаратуры: отсутствием доступа к узлам приборов, заклю­ ченным в кожухи (приборы опломбированы и в промежутках меж­ ду поверками не вскрываются); неравномерной загрузкой прибо­ ров; тяжелыми климатическими условиями; частными перевоз­ ками.

Отсутствие доступа к внутренним узлам приборов в значитель­ ной мере ограничивает объем проводимых профилактических ме­ роприятий, сводя их лишь к устранению мелких недостатков: чист­ ке корпусов и разъемов от пыли; восстановлению лакокрасочных покрытий; просушке монтажа; проверке исправности органов уп­ равления и т. п. По этой причине в программу регламентных работ обычно включается только проверка общей работоспособности при­ бора.

Неравномерная загрузка обуславливает специфику организации сбережения приборов и перерывах между использованием и ока­ зывает влияние на качество и продолжительность ремонта.

Вряде случаев трудности сбережения измерительных приборов

ввойсках вызваны тяжелыми климатическими условиями. Боль­ шинство измерительных приборов общего применения в соответст­ вии с техническими условиями нормально работают при темпера­

относительная влажность воздуха до 95%). Лишь отдельные при­ боры, специально сконструированные для полевых измерений, мо­ гут нормально работать в этом интервале температур. Основная масса измерительных приборов сохраняет работоспособность и точность работы в нормальных условиях в том случае, если после пребывания в «суровых» условиях перед применением приборы выдерживаются в нормальных условиях в течение 24 часов [4].

Частые перевозки приборов, связанные как непосредственно с. потребностями применения, та« и с особенностями организации войскового ремонта и структурой поверочных органов, отрицатель­ но сказываются на общем состоянии измерительной аппаратуры, приводят к механическим поломкам, нарушению электрических контактов и т. и.

§ 12.2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ВООРУЖЕНИЯ

В практике войсковых измерений наряду с измерительными приборами общего применения широко используются специальные измерительные приборы и устройства.

Специальными (сервисными) приборами называют измеритель­ ные приборы узкого назначения, которые конструируются и пред­ назначаются для обслуживания определенного радиоэлектронного оборудования.

191