27. Девиация частоты и ее измерение по «нулям» функции Бесселя.

ЧМ сигнал может быть представлен в общем виде следующим выражением

, (6.32)

В большинстве практических случаев является периодической функцией. Из этого выражения следует, что угловая частота ЧМ

, (6.33)

где – отклонение от среднего значения . Величина называется девиацией частоты и характеризует глубину ЧМ. При синусоидальной модулирующей функции общее выражение (6.32) преобразуется в следующее

(6.34)

Из (6.34) следует, что и определяется только амплитудой модулирующего напряжения и не зависит от . Величина называется индексом частотной модуляции и характеризует амплитуду изменения .

В практике радиоизмерений применяются два основных метода измерения :

• метод частотного детектирования;

• метод измерения по «нулям» функции Бесселя, называемый еще методом исчезающей несущей.

Измерение f по «нулям» функции Бесселя

Рассматриваемый метод основан на известном спектральном разложении ЧМ сигнала

,(6.35)

где – функция Бесселя первого рода нулевого порядка, а

– то же n-го порядка

При измерении применяется АС, на экране которого воспроизводится спектр . Для измерения используется составляющая спектра с частотой (n = 0), амплитуда которой пропорциональна . Важным свойством , позволяющим точно измерять , является обращение ее в нуль при значениях  = 2,41; 5,52; 8,65; 11,79 и т.д. (рисунок 6.27).

Рисунок 6.27 – График функции

Это означает, что при указанных индексах модуляции сигнал несущей частоты исчезает из спектра, а все другие гармоники по-прежнему остаются в спектре. Моменты исчезновения несущей можно, таким образом, легко и точно зафиксировать по экрану АС при плавном увеличении (т.е. амплитуды модулирующего напряжения). Первому такому моменту будет соответствовать = 2,41F, второму – = 5,52F и т.д., т.е. при известной и постоянной F мы получаем возможность точного измерения в дискретных точках диапазона. Дискретность измерений является основным недостатком метода, который поэтому нашел применение только в практике поверки девиометров. Верхний предел измерения ограничен значениями  ≤ 15 – 20 (дальше становится затруднительной индикация моментов исчезновения несущей).

28. Типовая структурная схема радиоизмерительного прибора сравнения.

Измерительным прибором сравнения называется прибор, выходной сигнал которого образуется в результате сравнения в его измерительной цепи сигналов, содержащих информацию об измеряемой и известной физических величинах. При этом известная величина воспроизводится с помощью меры или набора мер. Кроме меры, обязательным узлом такого прибора является схема сравнения, где и осуществляется сравнение входного сигнала с сигналом, поступающим от меры ( ). Таким образом, типовая структурная схема прибора сравнения имеет следующий вид (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Типовая структурная схема ИП сранения

Как видно из рисунка в результате сравнения и на выходе схемы сравнения образуется разностный сигнал , который по цепи прямого преобразования поступает на ИУ. Характерной особенностью приборов сравнения является наличие обратной связи, которая осуществляется с помощью цепи обратного преобразования. Благодаря этому обеспечивается изменение и реализуется конкретная модификация метода сравнения. Например, при нулевом методе измерения изменением добиваются нулевых показаний ИУ (т. е. компенсируют и до получения ), при дифференциальном методе на ИУ воздействует выходной сигнал, определяемый величиной и т.д.

Таким образом, в измерительных приборах сравнения всегда образуется разностный сигнал

. (1.18)

Сигнал от меры , как видно из рисунка, равен

, (1.19)

где – результирующий коэффициент преобразования цепи обратного преобразования.

Примем те же допущения, что и при рассмотрении приборов прямого преобразования, т.е. все преобразователи линейны и измерения статистические

Тогда, если (нулевой метод), то и

. (1.20)

Из выражения (1.20) следует, что теперь не зависит от коэффициентов преобразования цепи прямого преобразования, а чувствительность прибора сравнения равна

(1.21)

Если (дифференциальный метод), то , где – результирующий коэффициент преобразования цепи прямого преобразования. Далее, выразив через , получим

и (1.22)

Проанализируем эти выражения. Если , то нестабильность практически не влияет на работу прибора. Для получения высокой чувствительности следует уменьшать , а для выполнения условия необходимо увеличивать . Таким образом, всегда имеется принципиальная возможность изготавливать измерительные приборы сравнения высокой точности.

В заключение отметим, что реальные измерительные приборы могут иметь также комбинированную структурную схему и объединять в себе элементы как приборов прямого преобразования, так и приборов сравнения.