2. Приборы для анализа характеристик электрорадиотехнических цепей

В зависимости от числа внешних узлов (полюсов) электрорадиотехнические цепи подразделяются на двухполюсники и многополюсники. Двухполюсник – это цепь с двумя внешними узлами. Многополюсник – это цепь, у которой число внешних узлов больше двух. Наиболее характерным из многополюсников является четырехполюсник. Любой многополюсник может быть расчленен при анализе цепей на двухполюсники и четырехполюсники [9].

Примерами двухполюсников являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники ЭДС и тока, параметры (активное сопротивление R, емкость С и т.д.) которых измеряются соответствующими приборами (омметрами, измерителями емкости и индуктивности и т. д.). Линейный четырехполюсник может быть представлен схемой, показанной на рис. Рис. 6 .28. Важное практическое значение имеют такие параметры четырехполюсников, как амплитудно-частотная (АЧХ); фазо-частотная (ФЧХ); амплитудная (АХ); переходная (ПХ) характеристики.

Рис. 6.28	Рис. 6.29

Измеритель амплитудно-частотных характеристик

Измерители амплитудно-частотных характеристик (ИАЧХ) предназначены для измерения АЧХ различных устройств. АЧХ можно измерить с помощью измерительного генератора (ИГ) и вольтметра (В), включенных по схеме, показанной на рис. Рис. 6 .29. Изменяя частоту ИГ и поддерживая значение входного напряжения U_ВХ ЧП постоянным, вольтметром измеряют выходное напряжение четырехполюсника U_ВЫХ на определенных частотах. По результатам этих измерений можно построить АЧХ.

На рис. приведена структурная схема автоматического измерителя амплитудно-частотных характеристик [2]. Работает измеритель АЧХ следующим образом. На один из входов смесителя (См) от генератора Г₁ подается переменное напряжение фиксированной частоты f₀. На второй вход смесителя от генератора Г₂ подается напряжение линейно изменяющейся частотой f_ГКЧ. Изменение частоты генератора Г₂ осуществляется с помощью модулятора (М), вырабатывающего линейно нарастающее напряжение, которое и управляет генератором Г₂. Напряжение с частотой f_СМ подается на фильтр нижних частот (ФНЧ), который пропускает только разность частот генераторов Г₁ и Г₂ (f_СМ = f₀ – f_ГКЧ). Таким образом, на выходе ФНЧ будет напряжение с линейно изменяющейся частотой. Для формирования напряжения требуемого уровня используется широкополосный усилитель (У) с цепью автоматической регулировки усиления (АРУ) и аттенюатор (Ат). Напряжение после аттенюатора поступает на вход исследуемого четырехполюсника (ЧП). Выход ЧП соединяется либо с детектором (Д), либо с усилителем вертикального отклонения (УВО). При соединении выхода ЧП с детектором на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ будет подаваться постоянное напряжение, значение которого пропорционально значению выходного напряжения ЧП на данной частоте, равной (f₀ – f_ГКЧ). При соединении выхода ЧП с УВО на вертикально отклоняющие пластины будет подаваться переменное напряжение данной частоты. Отклонение луча по горизонтали осуществляется модулятором через усилитель горизонтального отклонения (УГО) синхронно с перестройкой генератора Г₂, благодаря чему создается частотная ось. Разметка амплитудно-частотной характеристики по частоте осуществляется узлом меток (УМ), который создает всплески на кривой АЧХ при определенных частотах выходного напряжения.

К характеристикам ИАЧХ относятся: рабочий диапазон частот, максимальная и минимальная полоса качания, выходное напряжение и выходное сопротивление, чувствительность, полоса пропускания, входное сопротивление, динамический диапазон, погрешности измерения амплитуды (погрешность по амплитуде) и частоты (погрешность по частоте), неравномерность собственной частотной характеристики ИАЧХ в полосе качания [2].

Рис. 6.30

Рабочий диапазон частот – это диапазон частот, в котором погрешность ИАЧХ не превышает заданной. Обычно диапазон изменения частоты нес­колько шире рабочего диапазона частот.

Максимальная полоса качания частоты определяется погреш­ностью прибора по амплитуде, которая растет с ростом полосы частот, а минимальная зависит от стабильности средней частоты выходного напряжения.

Погрешность ИАЧХ по амплитуде определяется неравномер­ностью выходного напряжения в полосе качания, неравномер­ностью АЧХ и нелинейностью детектора и усилителя вертикаль­ного отклонения, погрешностью отсчета амплитуды.

Погрешность ИАЧХ по частоте определяется погрешностью узла меток и нелинейностью частотного масштаба.

Неравномерность собственной частотной характеристики ИАЧХ в полосе качания определяется по изображению на экране индикатора выходного напряжения прибора, измеренного собственным детектором.

Рис. 6.31

Примером ИАЧХ является прибор Х1-50 (рис. Рис. 6 .31), имеющий следующие параметры: рабочий диапазон частот 0,36–1002 МГц (три поддиапазона: 0,36–436 МГц; 434–636 МГц; 636–1002 МГц); полоса качания в узкополосном режиме 0,5–20 МГц, в широкополосном режиме 0,01fмакс – весь поддиапазон; неравномерность собственной АЧХ в максимально узкой полосе качания: ±0,5 Дб, в поддиапазоне: ±1,5 дБ; частотные метки через 1 и 10 МГц, пределы изменения выходного напряжения 0–50 дБ.