Полная версия

Главная arrow Техника arrow ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Измерительные генераторы сигналов низкой частоты

Как указывалось выше, ИГ сигналов низких частот охватывают диапазон 20 Гц...300 кГц. Указанные генераторы широко используют при испытаниях и настройке узлов радиоэлектронной аппаратуры, для модуляции сигналов высокочастотных ИГ, градуировки измерительных приборов и т. п.

Обобщенная структурная схема низкочастотного ИГ, выходным сигналом которого является смодулированный синусоидальный сигнал, показана на рис. 3.1.

Основным узлом низкочастотного ИГ является перестраиваемый задающий генератор, который вырабатывает сигнал синусоидальной формы низкой частоты. В качестве задающих используют хорошо известные ЛС-генераторы, генераторы, работающие по методу биений, а также Г,С-генераторы.

Структурная схема низкочастотного ИГ

Рис. 3.1. Структурная схема низкочастотного ИГ

Усилитель, включенный после задающего генератора, обеспечивает усиление напряжения и мощности генерируемых синусоидальных колебаний. К тому же он развязывает задающий генератор от нагрузки.

Измеритель напряжения включается перед выходным устройством. Напряжение на выходе ИГ определяется по показанию вольтметра, умноженному на коэффициент, отсчитываемый по шкале аттенюатора выходного устройства.

Аттенюатор обеспечивает контролируемое ослабление сигната, поступающего от усилителя. Аттенюатор собирается обычно из Т- или П-образных звеньев на резисторах. Особенностью аттенюаторов является независимость входного и выходного сопротивлений от частоты. Градуировка аттенюаторов проводится обычно в условиях, соответствующих предельному значению шкалы измерительного прибора, и при включенной стандартной нагрузке.

В качестве согласующих устройств в ИГ низкой частоты обычно используют согласующие трансформаторы. Они обеспечивают согласование выходного сопротивления ИГ с сопротивлением нагрузки. Выходные зажимы согласующего трансформатора позволяют получать как симметричные, так и несимметричные выходные сигналы, а также два одинаковых по амплитуде и противоположных по фазе выходных напряжения.

Некоторые ИГ низкой частоты не имеют согласующих трансформаторов. Они, как правило, рассчитаны для работы на нагрузку 600 Ом.

Наряду с рассмотренными низкочастотными аналоговыми ИГ все большее распространение получают цифровые ИГ низкой частоты.

Цифровые низкочастотные ИГ характеризуются высокими метрологическими характеристиками, удобством эксплуатации, наглядностью индикации, хорошей возможностью перестройки по заданной программе, хорошим взаимодействием с цифровыми средствами обработки информации.

Действие цифровых ИГ основано на принципе формирования числового кода с последующим преобразованием его в аналоговый гармонический сигнал. Последний аппроксимируется функцией, моделируемой с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Самый простой вид аппроксимации — ступенчатая, заключающаяся в представлении (замене) гармонического колебания напряжением ступенчатой формы, весьма мало отличающейся от синусоидальной кривой.

При ступенчатой аппроксимации аппроксимируемое гармоническое напряжение и{1) = t/„,sin tor дискретизируется по времени (равномерная дискретизация с шагом At), и в интервале, разделяющем два соседних момента времени Г, и заменяют синусоидальное колебание напряжением постоянного тока — ступенькой, высота которой равна значению аппроксимируемого напряжения в момент т. е. м(г,) = t/msin tor,. В результате такой замены вместо кривой синусоидальной формы получается ступенчатая линия, изображенная на рис. 3.2.

Ступенчатая аппроксимация

Рис. 3.2. Ступенчатая аппроксимация

При имеющемся периоде Тгармонического колебания число ступенек/), приходящихся на один период, определяется шагом дискретизации: р = T/At. Если же число ступенек задано, то изменение шага дискретизации приводит к изменению периода формируемого напряжения, поскольку Т=pAt.

Учитывая, что Г, = iAth уравнение ступенчатой кривой можно представить в виде u(iAt) = Um sin (icoAt) или с учетом значения р и соотношения ш = 2л/Тзаписать как u(iAt) = Um sin (/2л/р).

Кроме того, ступенчатая кривая тем точнее приближается по форме к синусоиде (уменьшается погрешность аппроксимации), чем больше выбрано ступеней р. Когда это число достаточно велико, сформированное ступенчатое напряжение можно рассматривать как низкочастотное синусоидальное напряжение, искаженное в небольшой степени высокочастотной аддитивной помехой.

Разложение в ряд Фурье показывает, что ближайшей высшей гармоникой к гармонике основной частоты будет составляющая с номером р - 1, следующей — гармоника номера р + 1, затем гармоники номеров — 1 и 2р + 1 и т. д. Такие соотношения между основной и высшими гармониками позволяют осуществить высококачественную фильтрацию, резко ослабляющую высшие гармоники, т.е. получить синусоидальное напряжение, характеризуемое очень малым коэффициентом нелинейных искажений (коэффициентом гармоник).

Упрощенная структурная схема цифрового генератора, формирующего ступенчатую кривую, приведена на рис. 3.3.

Структурная схема цифрового ИГ

Рис. 3.3. Структурная схема цифрового ИГ

Импульсный кварцевый генератор вырабатывает периодическую последовательность коротких импульсов с периодом следования Т.

На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления g получается последовательность импульсов с периодом следования At = gT, задающим шаг дискретизации. Импульсы поступают в счетчик емкостью р. Кодовая комбинация, определяемая числом / импульсов, накопленных в счетчике, передается в схему ЦАП. Последний вырабатывает напряжение, соответствующее числу /, т. е. u(iAt) = U„, sin (/2л//;). Таким образом формируются р ступенек аппроксимируемой кривой. После накопления р импульсов счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. С приходом (р + 1)-го импульса начинается формирование нового периода ступенчатой кривой.

Частоту формируемого колебания при фиксированном числе сту- пенекр регулируют, изменяя шаг дискретизации Д/, что достигается изменением коэффициента деления g делителя частоты.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>