План лекции:
7.1 Измерение рабочего затухания четырехполюсника
7.1 Измерение рабочего затухания четырехполюсника
В радиотехнике широко распространены линейные четырехполюсники, работающие на частотах от 300МГц до 300 ГГц. Четырехполюсник – это часть электрической цепи с двумя парами зажимов (вывода), т.е. у такой цепи четыре полюса (рис. 7.1). Он бывает активным и пассивным.
Рисунок 7.1 – Схема четырехполюсника
Если в четырехполюснике есть источники энергии, то он носит название – активный, если источники энергии отсутствуют, то такой четырехполюсник называется пассивный.
На сигнал, проходящий в цепях связи (также в четырехполюснике) оказывают влияние очень многие параметры, которые ухудшают качество связи, т.к. сигнал в значительной мере искажается от первоначального. Влияние параметров, ухудшающие связь, исключить невозможно, поэтому их значения нормированы, т.е. находятся в таких пределах, при которых качество связи считается удовлетворительной или хорошей. Поэтому в процессе эксплуатации цепей связи необходим постоянный контроль качества передачи/приема сигнала.
Основной характеристикой качества прохождения сигнала в четырехполюснике является параметр затухание. Это ослабление сигнала переменного тока в четырехполюснике в связи наличия в нем сопротивления, емкости и индуктивности. Находится оно как отношение мощности входного сигнала к мощности сигнала на выходе при согласованности импедансом источника и нагрузки характеристическому импедансу линейного четырехполюсника и измеряется в дБ (децибелах). Значение затухания характеризует качество связи. Например, если затухание менее 8 дБ, то абонентский кабель пригоден для эксплуатации, а если более - то нет.
Согласно определению затухания, основной задачей измерения значения затухания является измерение мощности четырехполюсника. Измерение мощности проводится двумя способами:
Измерение мощности источника электромагнитных колебаний (генератора);
Измерение электрической мощности, выделяемой в нагрузке, полное сопротивление которой может быть произвольно.
При первом способе измерения, значение входной мощности может быть получено путем измерения мощности при непосредственном подключении четырехполюсника к источнику без прохождения сигнала в нем (рис. 7.2-а). Измерительная схема состоит из генератора и нагрузки-измерителя поглощающей мощности. Здесь под мощностью генератора понимают мощность, отдаваемую им в согласованную нагрузку. В этом случае измеряемая мощность полностью рассеивается на некотором измерительном эквиваленте нагрузки с последующим измерением мощности теплового процесса. Такие измерители мощности называют ваттметрами поглощающего типа (ваттметры на основе терморезисторов; на основе термопар; на основе калориметрического метода). Т.к. нагрузка должна поглощать измеряемую мощность, то использование прибора возможно лишь при отключенном потребителе. Результат измерения будет более точным, если входное сопротивление измерительного прибора полностью согласовано с выходным сопротивлением исследуемого генератора или волновым сопротивлением четырехполюсника. В случаях, когда в местах согласования импедансы не идеально соответствуют друг другу, отношение входной мощности к выходной носит название вносимых потерь или вносимого затухания.
Рисунок 7.2 – Измерение мощности при помощи ваттметра:
а) – поглощающим ваттметром;
б) – ваттметром проходящей мощности
Во втором случае между генератором и нагрузкой включают специальное устройство, преобразующее в другую форму лишь незначительную часть передаваемой по четырехполюснику энергии и не нарушающее процесса ее передачи (рис. 7.2-б). Здесь используются ваттметры проходящей мощности; преобразователи Холла; ваттметры на основе эффекта «горячих» носителей тока.
В настоящее время вместо генератора и ваттметра используют схему с двумя анализаторами сигнала с полными возможностями, между которыми находится исследуемая нагрузка (рис. 7.3-а) или схему из анализатора сигнала, исследуемой нагрузки и удаленного респондера (рис. 7.3-б). Респондер – это прибор с неполными возможностями, например, генераторный модуль анализатора, управляемый анализатором.
Для измерения затухания на вход четырехполюсника подают сигнал синусоидального характера. Затухание на разных частотах может существенно различаться, поэтому часто измерения проводят на полутактовой частоте передаваемого сигнала, например, для сигнала, использующего в телефонной сети, частота тестового сигнала будет составлять 1020 Гц. В этом случае намного проще значение затухания указывается непосредственно на самом приборе (рис. 7.3-в). Для удобства интерпретации измерений уровень генерируемого сигнала выбирается 0 дБм (т.е. 1мВт), тогда измерение сигнала в дБм на стороне приема позволяет сразу интерпретировать результаты в дБ. Как видно, из рис. 7.4-в, был измерен уровень сигнала в -6,4 дБм, что соответствует затуханию в 6,4 дБ.
Рисунок 7.3 – Измерение затухания: а)-при помощи двух анализаторов сигнала; б) при помощи анализатора сигнала и удаленного респондера; в)-результат измерений
Следует также отметить, что в теории кабелей электросвязи чаще используется понятие коэффициент затухания. Это затухание цепи на один километр.
Лекция № 8
Измерение параметров, характеризующих нелинейные искажения и помехи
Достарыңызбен бөлісу: |
