100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
За последние 20 лет успешно развиваются и выпускаются большими сериями электронно-счетные или цифровые измерители частоты на интегральных схемах. Такие частотомеры содержат сигнальный селектор, выполняющий на заданной временной базе электронный счет импульсов сигнала контролируемой частоты.
Важной разновидностью частотно-избирательных приборов, применяемых при анализе сложных сигналов, являются синтезаторы, преобразователи и переносчики частот. Синтезаторы частот электронным способом преобразуют сигнал одной фиксированной частоты в сигналы с другими значениями частоты. В блоке синтеза частот путем смешения, деления, умножения и других вычислительных операций создается синусоидальный выходной сигнал заданной частоты. В настоящее время для этого применяются микропроцессоры аналоговых сигналов.
Преобразователи частоты удобны в практике частотных измерений, когда необходимо расширить диапазон измерения электронных частотомеров, ограниченный 10...500 МГц. Принцип дейст-
272
В. И. Сретенский
вия их основан на смешивании измеряемого сигнала с опорным высоко стабильным и выделении сигнала разностной частоты, усиливаемого широкополосным усилителем до уровня, достаточного для срабатывания электронного частотомера.
Определенной разновидностью электронных частотомеров служат панорамные частотомеры, которые позволяют одновременно отображать на дисплее все частоты, излучаемые одним или несколькими генераторами, а также наблюдать за их изменением. В элементах конструкции таких приборов часто используется явление ферромагнитного резонанса для синхронизации развертки на электронно-лучевой трубке по импульсу сигнала поглощения в феррите. Панорамные частотомеры можно также сопрягать с запоминающими устройствами, расширяя их функциональные возможности при исследовании внеполосных излучений и других показателей, характеризующих, например, электромагнитную совместимость аппаратуры. На миллиметровых, субмиллиметровых и оптических волнах частота измеряется квазиоптическими методами с использованием интерферометров Майкельсона и Фабри—Перо, а также дифракционных спектрометров.
Точность передачи частоты и времени зависит от устройств приема и регистрации, которая для передачи вторичным эталонам за последние годы повышена в 100... 1000 раз и достигает Ы0-12Гц.
Измерение мощности, как и частоты, относится к исторически раннему виду радиоизмерений. Значимость его обусловлена тем, что максимальный уровень передаваемой мощности и минимальный уровень принимаемого сигнала определяют энергетический потенциал аппаратуры, а следовательно, ее дальность, разрешающую способность, точность.
Классификация измерителей мощности (ваттметров) давно установилась. В зависимости от назначения и способов включения в передающие тракты они подразделяются на ваттметры проходящей и поглощаемой мощности, а по виду передающей линии — на двухпроводные, коаксиальные и волноводные. По характеру измеряемой мощности различают ваттметры для измерения среднего значения мощности непрерывных и импульсно-модулированных колебаний, а также для измерения мощности в импульсе.
Методы измерения мощности на низких частотах основаны на измерении силы тока, протекающего по сопротивлению нагрузки, а также на измерении падения напряжения на ней. Применяется также метод трех амперметров. На высоких и сверхвысоких частотах по виду первичных измерительных преобразователей различают методы тепловые (калориметрические, термоэлектрические, термисторные и болометрические), фотометрические, пондеромо-торные и др. Мощность, передаваемая из генератора в нагрузку, однозначно и наиболее точно измеряется при равенстве активных
Радиоизмерения и проблемы метрологии
273
сопротивлений генератора и нагрузки и равенстве реактивных сопротивлений с противоположными знаками. В связи с этим необходимо, чтобы в различных диапазонах волн нагрузочные сопротивления были чисто активными. Для измерения больших уровней мощности употребительны ваттметры с водяной нагрузкой, обеспечивающие погрешность измерения до 3...5 %. В миллиметровом, субмиллиметровом и оптическом диапазонах для мощностей до 30 Вт создаются разветвленные твердотельные нагрузки, позволяющие конструировать калориметрические ваттметры с "сухой" нагрузкойТ"
Ваттметры, основанные на механическом действии электромагнитных волн, открытом П.Н.Лебедевым в 1899 г., называют по-ндеромоторными. В таких приборах реализуется метод абсолютного измерения мощности, сводящийся к измерению массы, длины и времени. Ваттметры проходящей мощности наиболее употребительны, так как позволяют измерять реальную мощность, поступающую в нагрузку, а при наличии селективных устройств — и мощность на гармонических и побочных колебаниях, возникающих в электронных приборах. Приемные преобразователи таких приборов потребляют незначительную часть мощности, отводимую делителями мощности или направленными ответвителями. Работа современных ваттметров проходящей мощности основана на следующих методах: поглощающей стенки (по нагреву пленки), зондовом с использованием полупроводниковых термопар, пондеромоторном, на эффекте Холла. В импульсном режиме на сверхвысоких частотах перспективно измерение больших уровней мощности с помощью эффекта Поккельса — изменения показателя преломления в кристаллах (например, фосфиде галлия) под воздействием электрического поля. При этом обеспечивается полная гальваническая развязка электрических цепей, что позволяет измерять мощность на СВЧ оптическим методом.
