 |
Тема 1.4. Измерения частоты и периода колебаний высоких и низких частот
|
|
|
|
Аналоговые измерители частоты (конденсаторные, резонансные и др.), оценка их погрешностей.
Цифровые измерители частоты и периода колебаний, структурные схемы и особенности работы в обоих режимах, оценка погрешности измерения, расширение возможностей цифровых частотомеров в области СВЧ с помощью понижающих преобразователей частоты.
Применение микропроцессоров в цифровых частотомерах. Сличение образцовых генераторов с эталоном. Компараторы частот.
Методические указания
Тема является одной их важнейших в изучаемой дисциплине, поэтому следует уяснить физический смысл понятия частота, знать определение «мгновенной» частоты как производной от полной фазы электрического сигнала и «средней» частоты как числа периодов сигнала в единицу времени, связь между ними. Необходимо обратить внимание на то, что различные методы измерения частоты эффективны, как правило, в определенных диапазонах частот в различных условиях. Особое внимание необходимо уделять изучению цифровых частотомеров и способам расширения их возможностей, так как они находят все большее применение, поскольку удобны для применения в автоматизированных системах.
Литература: [1, гл.6], [2, гл.7], [3, р.7], [4, гл.7].
Вопросы для самопроверки
1. Что принимается за абсолютный эталон частоты?
2. Что такое первичные и вторичные эталоны частоты и каковы их схемы построения?
3. Какие методы применяют для измерения звуковых частот?
4. Какие методы применяют для измерения радиочастот?
5. Как действует гетеродинный волномер?
6. Какие методы измерения частоты с применением осциллографа вам известны?
7. Как действует резонансный волномер?
8. Опишите дискретный метод измерения частоты и функциональную схему электронно-счетного частотомера. Как расширить его диапазон работы в области СВЧ?
|
|
|
Тема 1.5. Измерение разности фаз и временных интервалов
Измерение разности фаз гармонических колебаний электронным осциллографом, оценка погрешности измерений. Измерения разности фаз компенсационным методом с помощью регулируемых фазовращателей. Измерение разности фаз с преобразованием ее в интервал времени. Аналоговые и цифровые фазометры. Высокочастотные фазометры с преобразованием частоты.
Измерение интервалов времени цифровыми приборами. Способы уменьшения погрешностей (нониусный метод).
Методические указания
При изучении этой важной темы необходимо сначала уяснить физический смысл понятия «фаза» и прямую пропорциональную связь между разностью фаз и временным интервалом. Следует полностью освоить все возможные способы измерения разности фаз с помощью электронных осциллографов. Изучая цифровые методы и приборы для измерения разности фаз и временных интервалов, необходимо обратить внимание на возможность использования для этих целей цифровых электронно-счетных частотомеров.
Литература: [1, гл.7], [2, п.7.6, 7.7 и гл.8], [3, р.8, 9], [4, п.7.4, гл.8].
Вопросы для самопроверки
1. Какие осциллографические методы измерения разности фаз вы знаете?
2. Опишите метод преобразования разности фаз во временной интервал.
3. Изобразите векторную диаграмму и схему фазовращателя.
4. Перечислите источники погрешностей при измерении разности фаз методом эллипса с помощью осциллографа?
5. Какие фазовращатели применяются в компенсационных фазометрах?
6. В чём сходство цифровых измерителей разности фаз (и временных интервалов) с электронно-счетными частотомерами?
7. Как расширить диапазон рабочих частот в область СВЧ?
Тема 1.6. Измерение спектра сигналов
Понятие спектра для различных сигналов (непериодических и периодических). Амплитудные и фазовые спектры, спектр мощности, связь спектра с временными параметрами сигнала. Фильтровые методы спектрального анализа: параллельный и последовательный. Панорамный анализатор спектра (структурная схема и принцип работы, статическая и динамическая разрешающая способность по частоте).
|
|
|
Бесфильтровые анализаторы спектра (на дисперсионных линиях задержки, с рециркуляторами, с прямым преобразованием Фурье, с коррелометром), их особенности.
Цифровые анализаторы спектра (устройство, принципы (и алгоритмы) работы, расширенные возможности применения).
Методические указания
Необходимо вначале четко усвоить определения математического и физического спектров, амплитудного и фазового спектров, спектра мощности, особенно «текущего» спектра, вытекающие из ограниченности времени интегрирования. При ознакомлении с фильтровыми методами спектрального анализа следует обратить внимание на достоинства и недостатки каждого из них и уяснить, почему именно последовательный метод нашел широкое применение в серийных панорамных анализаторах спектра, с которыми необходимо ознакомиться детально. Знакомясь со схемой построения анализатора спектра без резонаторов, реализующих преобразование Фурье исследуемого сигнала, необходимо обратить особое внимание на возможности и особенности построения цифровых анализаторов спектра с применением средств вычислительной техники.
Литература: [2, гл.10], [3, р. 14], [4, гл.11].
Вопросы для самопроверки
1. В чем отличие физического спектра от математического и каковы особенности «текущего» спектра? Что такое амплитудный и фазовый спектры, спектр мощности?
2. Каковы достоинства и недостатки параллельного и последовательного фильтровых методов спектрального анализа, почему последний нашел более широкое применение?
3. Какова структурная схема панорамного фильтрового анализатора спектра и принцип его работы?
4. Что такое разрешающая способность анализатора спектра по частоте и чем отличается «динамическая» разрешающая способность от «статической» в панорамном анализаторе спектра?
5. Какова схема построения анализатора спектра без резонаторов (фильтров), реализующего непосредственного преобразование Фурье исследуемого сигнала?
|
|
|
6. Каковы возможности построения цифровых анализаторов спектра с применением средств вычислительной техники?
Тема 1.7. Измерение нелинейных искажений и параметров модулированных радиосигналов
Измерение нелинейных искажений. Устройство и работа ИНИ с режекторным фильтром, оценка погрешности.
Методы измерения параметров амплитудной модуляции (АМ) радиосигналов. Устройство и работа измерителя АМ с амплитудными детекторами.
Измерение параметров частотной модуляции (ЧМ) радиосигналов. Устройство и работа измерителя девиации ЧМ с частотным детектором.
Методические указания
При изучении измерителей нелинейных искажений следует обратить внимание на необходимость увеличения полосы пропускания широкополосного измерительного усилителя этих приборов в несколько раз по сравнению с полосой пропускания исследуемых устройств и зависимость измеряемого коэффициента гармоник от уровня сигнала и частоты.
Измерители параметров модулированных сигналов строятся, обычно, с применением соответствующих детекторов: амплитудных и частотных (фазовых). Для таких измерений можно также использовать анализатор спектра, однако при этом требуется производить некоторые расчеты, т.е. измерения оказываются косвенными. Для определения параметров амплитудно-модулированных сигналов можно эффективно использовать осциллографы.
Литература: [2, п.10.6], [3, р.12, 15], [4, п.6.4, 11.6].
Вопросы для самопроверки
1. Каков принцип действия и особенности построения измерителей коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник)?
2. Как можно определить параметры амплитудно-модулированных сигналов с помощью электронного осциллографа?
3. Каковы возможности спектрального метода определения параметров АМ и ЧМ сигналов?
4. Как реализуется метод «исчезающей несущей» при измерении индекса частотной модуляции?
5. Каковы схемы построения и принципы работы измерителей параметров АМ, ЧМ радиосигналов?
6. В чем особенности измерений параметров импульсно-модулированных радиосигналов?
|
|
|
